DE102020214519A1 - Hybrid transmission for an automotive powertrain - Google Patents
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- 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
- B60K2006/541—Transmission for changing ratio without reverse ratio using instead electric reversing
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract
Hybrid-Getriebe (14) für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang (10), mit einer ersten Welle (20) zum Verbinden mit einem Verbrennungsmotor (12); mit einer zweiten Welle (22), die über wenigstens einen mittels eines Schaltelementes (C;A) schaltbaren Gangradsatz (24;30) mit der ersten Welle (20) verbindbar ist, wobei die zweite Welle (22) mit einem Abtrieb (17) verbunden ist; mit einer dritten Welle (40), die mittels wenigstens eines Schaltelementes (E;F) mit einer ersten Elektromaschine (EM1) verbindbar ist, wobei die erste Elektromaschine (EM1) koaxial zu der dritten Welle (40) angeordnet ist und wobei die dritte Welle (40) über einen Koppelradsatz (42) mit der zweiten Welle (22) verbunden ist; wobei die dritte Welle (40) parallel versetzt zu der ersten Welle (20) angeordnet ist, so dass die erste Elektromaschine (EM1) achsversetzt gegenüber der ersten Welle (20) angeordnet ist. Hybrid transmission (14) for a motor vehicle drive train (10), with a first shaft (20) for connection to an internal combustion engine (12); with a second shaft (22) which can be connected to the first shaft (20) via at least one gear wheel set (24; 30) which can be shifted by means of a shifting element (C;A), the second shaft (22) having an output (17) connected is; with a third shaft (40) which can be connected to a first electric machine (EM1) by means of at least one switching element (E;F), the first electric machine (EM1) being arranged coaxially with the third shaft (40) and the third shaft (40) is connected to the second shaft (22) via a coupling gear set (42); wherein the third shaft (40) is arranged offset parallel to the first shaft (20), so that the first electric machine (EM1) is arranged off-axis relative to the first shaft (20).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybrid-Getriebe für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einer ersten Welle zum Verbinden mit einem Verbrennungsmotor, mit einer zweiten Welle, die über wenigstens einen mittels eines Schaltelementes schaltbaren Gangradsatz mit der ersten Welle verbindbar ist, wobei die zweite Welle mit einem Abtrieb verbunden ist, und mit einer dritten Welle, die mittels wenigstens eines Schaltelementes mit einer ersten Elektromaschine verbindbar ist.The present invention relates to a hybrid transmission for a motor vehicle drive train, with a first shaft for connection to an internal combustion engine, with a second shaft which can be connected to the first shaft via at least one gear wheel set that can be shifted by means of a shifting element, the second shaft having an output is connected, and with a third shaft which can be connected to a first electric machine by means of at least one switching element.
Hybrid-Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge weisen generell einen Verbrennungsmotor auf, der Antriebsleistung zum Antreiben des Kraftfahrzeuges bereitstellen kann, sowie eine Elektromaschine, die je nach Betriebsart alternativ oder zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor Antriebsleistung für das Kraftfahrzeug bereitstellen kann.Hybrid drive trains for motor vehicles generally have an internal combustion engine that can provide drive power for driving the motor vehicle, and an electric machine that can provide drive power for the motor vehicle as an alternative or in addition to the internal combustion engine, depending on the operating mode.
Bei Hybrid-Antriebssträngen wird zwischen einer Vielzahl von unterschiedlichen Konzepten unterschieden, die jeweils eine unterschiedliche Anbindung der Elektromaschine an eine Getriebeanordnung des Hybrid-Antriebsstranges vorsehen. Bei Doppelkupplungsgetrieben ist eine typische Variante darin zu sehen, eine elektrische Maschine konzentrisch zu einem Eingangsglied der Doppelkupplungsanordnung anzuordnen. Auch ist es bekannt, bei Doppelkupplungsgetrieben eine elektrische Maschine einem der zwei Teilgetriebe zuzuordnen.In the case of hybrid drive trains, a distinction is made between a large number of different concepts, each of which provides for a different connection of the electric machine to a transmission arrangement of the hybrid drive train. In the case of double clutch transmissions, a typical variant is to arrange an electric machine concentrically to an input element of the double clutch arrangement. It is also known to assign an electric machine to one of the two sub-transmissions in dual-clutch transmissions.
Ferner ist es bekannt, eine elektrische Maschine konzentrisch zu einer ersten Eingangswelle anzuordnen, wobei ein Rotor der elektrischen Maschine mit einer Hohlwelle verbunden ist, die um die Eingangswelle herum angeordnet ist.It is also known to arrange an electrical machine concentrically to a first input shaft, with a rotor of the electrical machine being connected to a hollow shaft which is arranged around the input shaft.
Aus dem Dokument
Hybrid-Getriebe sind dabei vorzugsweise als Lastschaltgetriebe ausgebildet. Insbesondere bei einem Einbau in einem Kraftfahrzeug quer zur Antriebsrichtung (front-quer oder heck-quer) ist die axiale Baulänge des Hybrid-Getriebes von großer Bedeutung. Ferner ist bei einem Einbau quer zur Fahrtrichtung häufig auf die Einbauumgebung Rücksicht zu nehmen. Engstellen sind ggf. ein Gelenk von Seitenwellen, eine Getriebeaufhängung und/oder ein unterer Fahrzeuglängsträger.Hybrid transmissions are preferably designed as power shift transmissions. The axial overall length of the hybrid transmission is of great importance, particularly when installed in a motor vehicle transversely to the drive direction (front-transverse or rear-transverse). Furthermore, when installing transversely to the direction of travel, the installation environment must often be taken into account. Bottlenecks may be a side shaft joint, a transmission mount and/or a lower longitudinal member of the vehicle.
Generell ist es bevorzugt, wenn eine Elektromaschine, die Antriebsleistung für einen Hybridantriebsstrang bereitstellt, einen großen Außendurchmesser aufweist. Derartige Elektromaschinen haben häufig eine axial kurze Bauweise, passen aufgrund des großen Außendurchmessers jedoch häufig schlecht in einen Einbauraum. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Elektromaschine auf einer dem Verbrennungsmotor abgewandten Seite in Richtung hin zu einem Rad des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.It is generally preferred if an electric machine that provides drive power for a hybrid drive train has a large outer diameter. Such electric machines often have an axially short design, but often do not fit well into an installation space due to the large outside diameter. This applies in particular when the electric machine is arranged on a side facing away from the internal combustion engine in the direction of a wheel of the motor vehicle.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Hybrid-Getriebe für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang anzugeben.Against this background, it is an object of the present invention to specify an improved hybrid transmission for a motor vehicle drive train.
Die obige Aufgabe wird gelöst durch ein Hybrid-Getriebe für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einer ersten Welle zum Verbinden mit einem Verbrennungsmotor mit einer zweiten Welle, die über wenigstens einen mittels eines Schaltelementes schaltbaren Gangradsatzes mit der ersten Welle verbindbar ist, wobei die zweite Welle mit einem Abtrieb verbunden ist, mit einer dritten Welle, die mittels wenigstens eines Schaltelementes mit einer ersten Elektromaschine verbindbar ist, wobei die erste Elektromaschine koaxial zu der dritten Welle angeordnet ist und wobei die dritte Welle über einen Koppelradsatz mit der zweiten Welle verbunden ist, wobei die dritte Welle parallel versetzt zu der ersten Welle angeordnet ist, so dass die erste Elektromaschine achsversetzt gegenüber der ersten Welle angeordnet ist.The above object is achieved by a hybrid transmission for a motor vehicle drive train, with a first shaft for connection to an internal combustion engine with a second shaft, which can be connected to the first shaft via at least one gear wheel set that can be shifted by means of a shifting element, the second shaft being connected to a is connected to the output, with a third shaft, which can be connected to a first electric machine by means of at least one shifting element, the first electric machine being arranged coaxially to the third shaft and the third shaft being connected to the second shaft via a coupling gear set, the third Shaft is arranged offset parallel to the first shaft, so that the first electric machine is arranged off-axis relative to the first shaft.
Das Hybrid-Getriebe beinhaltet eine erste Elektromaschine zum Bereitstellen von Antriebsleistung. Ferner beinhaltet das Hybrid-Getriebe eine erste Welle zum Verbinden mit einem Verbrennungsmotor. Die erste Welle ist vorzugsweise eine Getriebeeingangswelle und ist vorzugsweise koaxial mit dem Verbrennungsmotor zu verbinden. Das Hybrid-Getriebe ist dabei dazu ausgebildet, einen rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb durchzuführen, wobei verbrennungsmotorische Antriebsleistung über die erste Welle, den wenigstens einen schaltbaren Gangradsatz und die zweite Welle zu dem Abtrieb geführt werden kann.The hybrid transmission includes a first electric machine for providing drive power. The hybrid transmission also includes a first shaft for connection to an internal combustion engine. The first shaft is preferably a transmission input shaft and is preferably to be connected coaxially to the internal combustion engine. The hybrid transmission is designed to carry out a purely internal combustion engine driving operation, with internal combustion engine drive power being able to be routed to the output via the first shaft, the at least one switchable gear wheel set and the second shaft.
Der Abtrieb kann dabei eine Leistungsverteilungseinrichtung wie ein Differential beinhalten.The output can include a power distribution device such as a differential.
Ferner kann elektromotorische Antriebsleistung der ersten Elektromaschine über das wenigstens eine Schaltelement auf die dritte Welle geführt werden, und von dort über den Koppelradsatz zu der zweiten Welle, die mit dem Abtrieb verbunden ist.Furthermore, electromotive drive power of the first electric machine can be routed via the at least one switching element to the third shaft, and from there via the coupling gear set to the second shaft, which is connected to the output.
Der Koppelradsatz ist vorzugsweise ein Stirnradsatz, mittels dessen eine Übersetzung zwischen der ersten Elektromaschine und der zweiten Welle eingerichtet werden kann. Verbrennungsmotorische Leistung und elektromotorische Leistung können in der zweiten Welle aufsummiert werden. Das Hybrid-Getriebe kann einen Planetenradsatz zum Einrichten einer weiteren Vorübersetzung zwischen der ersten Elektromaschine und der zweiten Welle beinhalten, wobei der Planetenradsatz vorzugsweise koaxial zu der dritten Welle angeordnet ist.The coupling gear set is preferably a spur gear set, by means of which a gear ratio can be set up between the first electric machine and the second shaft. Combustion engine power and electromotive power can be summed up in the second wave. The hybrid transmission may include a planetary gear set for establishing a further pre-ratio between the first electric machine and the second shaft, the planetary gear set preferably being arranged coaxially with the third shaft.
Die dritte Welle ist parallel versetzt zu der ersten Welle angeordnet, und zwar derart, dass die erste Elektromaschine achsversetzt gegenüber der ersten Welle angeordnet ist.The third shaft is offset parallel to the first shaft in such a way that the first electric machine is offset from the axis of the first shaft.
Durch diese Maßnahme kann ein Achsversatz im Wesentlichen eingerichtet werden zwischen der ersten Welle, die vorzugsweise koaxial zu einer Verbrennungsmotor-Antriebswelle angeordnet ist, und der ersten Elektromaschine, die koaxial zu der dritten Welle angeordnet ist.This measure allows an axial offset to be set up essentially between the first shaft, which is preferably arranged coaxially to an internal combustion engine drive shaft, and the first electric machine, which is arranged coaxially to the third shaft.
Ferner ist die erste Elektromaschine vorzugsweise im Bereich von einem axialen Ende des Hybrid-Getriebes angeordnet. Die erste Elektromaschine weist vorzugsweise einen relativ großen Außendurchmesser auf. Durch den Achsversatz zwischen der ersten Welle und der dritten Welle ist es dennoch möglich, eine derart große Elektromaschine in einem Front-Quer-Einbauraum in einem Kraftfahrzeug unterzubringen, wobei Engstellen wie ein Gelenk einer Seitenwelle des Fahrzeugs, eine Getriebeaufhängung und/oder ein unterer Fahrzeuglängsträger „vermieden“ werden können bzw. den Einbau nicht verhindern. Mit anderen Worten kann trotz dieser Engstellen eine vergleichsweise große erste Elektromaschine mit einem großen Durchmesser in dem Hybrid-Getriebe verwendet werden.Furthermore, the first electric machine is preferably arranged in the area of an axial end of the hybrid transmission. The first electric machine preferably has a relatively large outer diameter. Due to the axial offset between the first shaft and the third shaft, it is still possible to accommodate such a large electric machine in a front transverse installation space in a motor vehicle, with bottlenecks such as a joint of a side shaft of the vehicle, a transmission suspension and/or a lower vehicle longitudinal member can be "avoided" or do not prevent installation. In other words, despite these bottlenecks, a comparatively large first electric machine with a large diameter can be used in the hybrid transmission.
Das Hybrid-Getriebe beinhaltet vorzugsweise für den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb mindestens zwei und vorzugsweise maximal sechs Vorwärtsgangstufen. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Zahl der Vorwärtsgangstufen für den rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb vier beträgt. Hierdurch kann ein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb über einen großen Geschwindigkeitsbereich realisiert werden.The hybrid transmission preferably contains at least two and preferably a maximum of six forward gears for driving with the internal combustion engine. It is particularly preferred if the number of forward gears for purely internal combustion engine driving is four. As a result, internal combustion engine driving can be implemented over a large speed range.
Für einen elektromotorischen Fahrbetrieb ist das Hybrid-Getriebe so ausgelegt, dass dieser entweder in einer einzelnen Gangstufe realisiert werden kann, vorzugsweise jedoch in zwei unterschiedlichen Gangstufen. Folglich kann auch ein elektromotorischer Fahrbetrieb über einen relativ großen Geschwindigkeitsbereich realisiert werden.For driving with an electric motor, the hybrid transmission is designed in such a way that it can either be implemented in a single gear, but preferably in two different gears. Consequently, electric motor driving can also be implemented over a relatively large speed range.
Vorzugsweise können elektromotorische Antriebsleistung und verbrennungsmotorische Antriebsleistung in der zweiten Welle aufsummiert werden, um dann gemeinsam zum Abtrieb geführt zu werden.Electromotive drive power and internal combustion engine drive power can preferably be summed up in the second shaft in order to then be guided together to the output.
Vorzugsweise weist das Hybrid-Getriebe keine mechanische Rückwärtsgangstufe auf. Ein Rückwärtsfahrbetrieb wird vorzugsweise ausschließlich mittels der ersten Elektromaschine (und/oder mittels einer optional vorgesehenen zweiten Elektromaschine) durchgeführt.The hybrid transmission preferably has no mechanical reverse gear stage. Reversing operation is preferably carried out exclusively by means of the first electric machine (and/or by means of an optionally provided second electric machine).
Die erste Elektromaschine kann auch zur Stützung der Zugkraft bei Gangwechseln im rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb genutzt werden.The first electric machine can also be used to support the traction when changing gears in purely combustion engine driving mode.
Dadurch, dass die dritte Welle mittels wenigstens eines Schaltelementes mit der ersten Elektromaschine verbindbar ist, kann die erste Elektromaschine in dem rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb abgekoppelt werden, so dass Schleppverluste vermieden werden.Because the third shaft can be connected to the first electric machine by means of at least one switching element, the first electric machine can be decoupled in purely internal combustion engine driving mode, so that drag losses are avoided.
Die folgenden Begriffe lassen sich im Rahmen der vorliegenden Offenbarung insbesondere wie folgt verstehen:
- Eine Radpaarung beinhaltet genau zwei Zahnräder, die miteinander in Eingriff stehen. Zwei miteinander in Eingriff stehende Zahnräder sind insbesondere als zwei Zahnräder zu verstehen, deren Verzahnungen kämmen. Die Zahnräder weisen vorzugsweise jeweils eine Stirnverzahnung auf, sind vorzugsweise in einer radialen Ebene angeordnet und sind vorzugsweise jeweils einer anderen Welle zugeordnet. Die Zahnräder der Radpaarung können zwei Festräder sein (sog. Konstanten-Radsatz). Bei einer schaltbaren Radpaarung können die zwei Zahnräder ein Festrad und ein Losrad (s.u.) sein, die vorzugsweise gemeinsam eine Gangstufe (s.u.) definieren.
- A pair of wheels contains exactly two gears that mesh with each other. Two meshing gears are to be understood in particular as two gears whose teeth mesh. The gear wheels preferably each have face teeth, are preferably arranged in a radial plane and are preferably each associated with a different shaft. The gears of the gear pair can be two fixed gears (so-called constant gear set). In a switchable pair of wheels, the two gears can be a fixed wheel and a loose wheel (see below), which preferably together define a gear (see below).
Ein Radsatz beinhaltet wenigstens zwei miteinander in Eingriff stehende (insbesondere kämmende) Zahnräder, und kann eine oder mehrere Radpaarungen beinhalten, die vorzugsweise in einer gemeinsamen radialen Radsatzebene liegen. Sofern ein Radsatz ein Festrad aufweist, das mit zwei unterschiedlichen Losrädern in Eingriff steht, kann der Radsatz zwei Gangstufen definieren; man spricht in diesem Fall auch von einer Doppelnutzung des Festrades. Generell kann ein Radsatz auch ein Planetenradsatz sein.A wheel set contains at least two mutually meshing (in particular meshing) gears, and can contain one or more wheel pairs, which preferably lie in a common radial wheel set plane. If a wheelset has a fixed wheel that meshes with two different loose wheels, the wheelset can define two gears; in this case one also speaks of a dual use of the fixed wheel. In general, a gear set can also be a planetary gear set.
Ein Losrad ist ein drehbar an einer Welle gelagertes Zahnrad, das mittels eines Schaltelementes mit der Welle verbindbar oder davon entkoppelbar ist. Ein Festrad ist ein an einer Welle drehfest festgelegtes Zahnrad.A loose wheel is a gear wheel which is rotatably mounted on a shaft and which can be connected to or decoupled from the shaft by means of a switching element. A fixed wheel is a gear wheel fixed to a shaft in a rotationally fixed manner.
Ein Schaltelement dient zum Verbinden oder Lösen von Gliedern, wie einem Losrad und einer Welle, und ist vorliegend insbesondere durch eine Schaltkupplung gebildet, insbesondere eine formschlüssige Schaltkupplung, wie eine Klauenkupplung. Die Schaltkupplung kann jedoch auch eine Synchron-Schaltkupplung sein.A shifting element is used to connect or release links, such as a loose wheel and a shaft, and is formed here in particular by a shifting clutch, in particular a positive shifting clutch, such as a claw clutch. However, the clutch can also be a synchronous clutch.
Ein Doppelschaltelement beinhaltet zwei Schaltelemente, die vorzugsweise unterschiedlichen Losrädern an einer Welle zugeordnet sind und die mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung alternativ schaltbar sind, um jeweils eines der Losräder mit der Welle zu verbinden. Ferner beinhaltet das Doppelschaltelement eine Neutralstellung, in der keines der beiden Losräder mit der Welle verbunden ist.A double switching element contains two switching elements, which are preferably assigned to different idler wheels on a shaft and which can be switched alternatively by means of a single actuating device in order to connect one of the idler wheels to the shaft. Furthermore, the double switching element includes a neutral position in which neither of the two loose wheels is connected to the shaft.
Zwei relativ zueinander drehbare Glieder sind verbunden, wenn sie zwangsläufig mit einer proportionalen Drehzahl drehen. Der Begriff verbunden ist gleichzusetzen mit „wirkverbunden“. Unter einer „drehfesten Verbindung“ ist zu verstehen, dass die zwei Glieder mit der gleichen Drehzahl drehen. Zwei Glieder sind dann verbindbar, wenn sie entweder miteinander verbunden oder voneinander entkoppelt werden können. Vorzugweise sind die Glieder mittels eines Schaltelementes wie einer Kupplung oder einer Bremse miteinander verbindbar.Two relatively rotatable members are connected when they are positively rotating at a proportional speed. The term connected is to be equated with "effectively connected". A "rotational connection" means that the two links rotate at the same speed. Two members are connectable if they can either be connected or disconnected from each other. The links can preferably be connected to one another by means of a switching element such as a clutch or a brake.
Zwei Elemente sind axial ausgerichtet, wenn sie sich in axialer Richtung zumindest teilweise überlappen und/oder wenn sie in einer gemeinsamen Radialebene liegen.Two elements are axially aligned if they at least partially overlap in the axial direction and/or if they lie in a common radial plane.
Die Aufgabe wird vollkommen gelöst.The task is completely solved.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Hybrid-Getriebes weist der Koppelradsatz ein an der dritten Welle festgelegtes Festrad sowie ein an der zweiten Welle festgelegtes Festrad auf, die entweder direkt miteinander in Eingriff stehen oder über ein Zwischenrad verbunden sind.According to a preferred embodiment of the hybrid transmission, the coupling gear set has a fixed wheel fixed to the third shaft and a fixed wheel fixed to the second shaft, which are either directly engaged with one another or are connected via an intermediate wheel.
Der Koppelradsatz liegt vorzugsweise axial in einem Bereich zwischen dem wenigstens einen schaltbaren Gangradsatz und der ersten Elektromaschine.The coupling gear set is preferably located axially in an area between the at least one shiftable gear set and the first electric machine.
Sofern die Festräder über ein Zwischenrad verbunden sind, ist es bevorzugt, wenn das Zwischenrad drehbar an der ersten Welle gelagert ist. Auf diese Weise kann ein definierter und relativ großer Achsversatz zwischen der dritten Welle und der ersten Welle eingerichtet werden. Zudem kann eine separate Welle für das Zwischenrad eingespart werden.If the fixed wheels are connected via an intermediate wheel, it is preferred if the intermediate wheel is rotatably mounted on the first shaft. In this way, a defined and relatively large axial offset can be set up between the third shaft and the first shaft. In addition, a separate shaft for the intermediate wheel can be saved.
Hierbei ist es von Vorteil, wenn das an der dritten Welle festgelegte Festrad und das an der zweiten Welle festgelegte Festrad in einer gemeinsamen Radsatzebene angeordnet sind.It is advantageous here if the fixed wheel fixed to the third shaft and the fixed wheel fixed to the second shaft are arranged in a common wheelset plane.
In diesem Fall liegt der Koppelradsatz in dieser gemeinsamen Radsatzebene, in der auch das Zwischenrad angeordnet ist. Hierdurch kann ein axial kompakter Aufbau erreicht werden.In this case, the coupling wheel set lies in this common wheel set plane, in which the intermediate wheel is also arranged. As a result, an axially compact structure can be achieved.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Zwischenrad ein Doppelzahnrad, das in einer ersten Radsatzebene mit dem an der dritten Welle festgelegten Festrad in Eingriff steht und das in einer axial versetzten zweiten Radsatzebene mit dem an der zweiten Welle festgelegten Festrad in Eingriff steht.According to a further preferred embodiment, the intermediate wheel is a double gear wheel which meshes with the fixed wheel fixed to the third shaft in a first wheel set plane and which meshes with the fixed wheel fixed to the second shaft in an axially offset second wheel set plane.
Unter einem Doppelzahnrad wird vorliegend verstanden, dass dieses an einem Grundkörper zwei axial versetzte Zahnräder beinhaltet, die insbesondere unterschiedliche Durchmesser und/oder unterschiedliche Zahnzahlen haben. Auf diese Art und Weise kann das Doppelzahnrad dazu verwendet werden, um die Größe der Übersetzung zwischen Drehzahl des an der dritten Welle festgelegten Festrades und Drehzahl des an der zweiten Welle festgelegten Festrades in einem noch größeren Bereich einstellen zu können.A double gear is understood here to mean that it contains two axially offset gears on a base body, which in particular have different diameters and/or different numbers of teeth. In this way, the double gear wheel can be used to be able to adjust the size of the translation between the speed of the fixed wheel fixed to the third shaft and the speed of the fixed wheel fixed to the second shaft in an even larger range.
Ferner ist es durch diese Maßnahme gegebenenfalls möglich, die Relativposition der ersten Elektromaschine in Bezug auf die erste Welle in einem noch größeren Umfang variieren zu können, also die Möglichkeit der Unterbringung einer radial groß bauenden ersten Elektromaschine in einem engen Front-Quer- oder Heck-Quer-Einbauraum zu realisieren. Diese Vorteile können einen möglicherweise hiermit einhergehenden Nachteil einer etwas größeren axialen Baulänge kompensieren.This measure also makes it possible to be able to vary the relative position of the first electric machine in relation to the first shaft to an even greater extent, i.e. the possibility of accommodating a radially large first electric machine in a narrow front, transverse or rear To realize transverse installation space. These advantages can compensate for a disadvantage of a somewhat greater axial length that may be associated with this.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist das Zwischenrad an einer fünften Welle drehbar gelagert, die sowohl gegenüber der ersten Welle als auch gegenüber der dritten Welle parallel versetzt angeordnet ist.In a further alternative embodiment, the intermediate wheel is rotatably mounted on a fifth shaft, which is arranged offset in parallel both with respect to the first shaft and with respect to the third shaft.
In diesem Fall ist das Zwischenrad vorzugsweise an einer eigenen Welle drehbar gelagert, so dass ebenfalls eine hohe Variabilität hinsichtlich der Übersetzung zwischen dritter Welle und zweiter Welle realisiert ist.In this case, the intermediate wheel is preferably rotatably mounted on its own shaft, so that there is also a high degree of variability with regard to the transmission ratio between the third shaft and the second shaft.
Die fünfte Welle ist vorzugsweise auch zu der zweiten Welle parallel versetzt.The fifth wave is also preferably offset parallel to the second wave.
Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn das Hybrid-Getriebe eine vierte Welle aufweist, die über wenigstens einen mittels eines Schaltelementes schaltbaren Gangradsatzes mit der ersten Welle verbindbar ist, wobei die vierte Welle mit dem Abtrieb verbunden ist.Overall, it is also advantageous if the hybrid transmission has a fourth shaft, which can be connected to the first shaft via at least one gear wheel set that can be shifted by means of a shifting element, the fourth shaft being connected to the output.
Bei dieser Ausführungsform bilden die zweite Welle und die vierte Welle eine Ausgangswellenanordnung. An beiden Wellen ist dabei vorzugsweise ein Abtriebsrad festgelegt, wobei die beiden Abtriebsräder der zweiten Welle bzw. der vierten Welle mit einem Eingangsglied einer Leistungsverteilungseinrichtung wie einem Differential in Eingriff stehen. Die Abtriebsräder sind dabei vorzugsweise zwischen den Gangradsätzen und einem Eingang des Hybrid-Getriebes, also insbesondere zwischen den Gangradsätzen und einem Verbrennungsmotor angeordnet.In this embodiment, the second shaft and the fourth shaft form an output shaft assembly. A driven wheel is preferably fixed on both shafts, with the two driven wheels of the second shaft and the fourth shaft being in engagement with an input element of a power distribution device such as a differential. The driven wheels are preferably arranged between the gear wheel sets and an input of the hybrid transmission, ie in particular between the gear wheel sets and an internal combustion engine.
Dabei ist es bevorzugt, wenn die zweite Welle über zwei schaltbare Gangradsätze mit der ersten Welle verbindbar ist und/oder wenn die vierte Welle über zwei schaltbare Gangradsätze mit der ersten Welle verbindbar ist.It is preferred if the second shaft can be connected to the first shaft via two switchable gear wheel sets and/or if the fourth shaft can be connected to the first shaft via two switchable gear wheel sets.
Besonders bevorzugt ist es, wenn es sich hierbei jeweils um genau zwei schaltbare Gangradsätze handelt. Durch die folglich insgesamt vier schaltbaren Gangradsätze können demzufolge vier unterschiedliche Vorwärtsgangstufen für einen verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb eingerichtet werden.It is particularly preferred if there are exactly two switchable gear wheel sets in each case. As a result of the four shiftable gear sets in total, four different forward gears can be set up for driving with an internal combustion engine.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform teilen sich wenigstens ein schaltbarer Gangradsatz zum Verbinden der ersten Welle mit der zweiten Welle und wenigstens ein schaltbarer Gangradsatz zum Verbinden der ersten Welle mit der vierten Welle ein an der ersten Welle festgelegtes Festrad.According to a further preferred embodiment, at least one switchable gear set for connecting the first shaft to the second shaft and at least one switchable gear set for connecting the first shaft to the fourth shaft share a fixed wheel fixed to the first shaft.
Von besonderem Vorzug ist es, wenn die zweite Welle und die vierte Welle jeweils über zwei schaltbare Gangradsätze mit der ersten Welle verbindbar sind und wenn beide schaltbare Gangradsätze zum Verbinden der ersten Welle mit der zweiten Welle und beide schaltbare Gangradsätze zum Verbinden der ersten Welle mit der vierte Welle sich jeweils ein an der ersten Welle festgelegtes Festrad teilen.It is particularly preferable if the second shaft and the fourth shaft can each be connected to the first shaft via two switchable gear sets and if both switchable gear sets are used to connect the first shaft to the second shaft and both switchable gear sets are used to connect the first shaft to the fourth shaft each share a fixed gear fixed to the first shaft.
An der ersten Welle sind in diesem Fall folglich vorzugsweise genau zwei Festräder festgelegt, die jeweils mit zwei Losrädern in Eingriff stehen, die an der zweiten Welle bzw. an der vierten Welle drehbar gelagert sind.In this case, therefore, exactly two fixed gears are preferably fixed on the first shaft, each of which meshes with two loose gears that are rotatably mounted on the second shaft or on the fourth shaft.
Insgesamt ergibt sich auf diese Art und Weise ein axial besonders kompakter Aufbau. Dies trägt weiter dazu bei, dass das erfindungsgemäße Hybrid-Getriebe gut in einem Front-Quer- oder einem Heck-Quer-Einbauraum installiert werden kann.Overall, this results in an axially particularly compact structure. This further contributes to the fact that the hybrid transmission according to the invention can be easily installed in a front-transverse or rear-transverse installation space.
Gemäß einer insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist die erste Elektromaschine über wenigstens einen Planetenradsatz mit der dritten Welle verbindbar.According to an overall preferred embodiment, the first electric machine can be connected to the third shaft via at least one planetary gear set.
Der Planetenradsatz ist vorzugsweise ein schaltbarer Planetenradsatz. Von besonderem Vorzug ist es, wenn zwei von drei Gliedern des Planetenradsatzes miteinander verbindbar sind und/oder wenn ein Glied des Planetenradsatzes mit einem Gehäuse verbindbar ist. Ferner ist es hierbei bevorzugt, wenn wenigstens ein Glied des Planetenradsatzes mit einem Rotor der ersten Elektromaschine verbunden ist.The planetary gear set is preferably a switchable planetary gear set. It is particularly advantageous if two of the three members of the planetary gear set can be connected to one another and/or if one member of the planetary gear set can be connected to a housing. Furthermore, it is preferred here if at least one member of the planetary gear set is connected to a rotor of the first electric machine.
Ferner ist es hierbei vorteilhaft, wenn ein erstes Glied des Planetenradsatzes mit der dritten Welle verbunden ist und/oder wenn ein zweites Glied des Planetenradsatzes mit einem Gehäuse verbindbar ist und/oder wenn ein drittes Glied des Planetenradsatzes mit einem Rotor der ersten Elektromaschine verbunden ist.It is also advantageous here if a first member of the planetary gear set is connected to the third shaft and/or if a second member of the planetary gear set can be connected to a housing and/or if a third member of the planetary gear set is connected to a rotor of the first electric machine.
Das erste Glied des Planetenradsatzes ist vorzugsweise ein Sonnenrad des Planetenradsatzes. Das zweite Glied des Planetenradsatzes ist vorzugsweise ein Hohlrad des Planetenradsatzes. Das dritte Glied des Planetenradsatzes ist vorzugsweise ein Planetenträger (Steg) des Planetenradsatzes.The first member of the planetary gear set is preferably a sun gear of the planetary gear set. The second member of the planetary gear set is preferably a ring gear of the planetary gear set. The third member of the planetary gear set is preferably a planet carrier (carrier) of the planetary gear set.
Dabei ist es ferner von Vorteil, wenn das zweite Glied des Planetenradsatzes mittels eines Schaltelementes mit dem Gehäuse verbindbar ist. Ferner ist es bevorzugt, wenn das zweite Glied mittels eines weiteren Schaltelementes mit dem ersten Glied verbindbar ist. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, wenn die beiden Schaltelemente in ein Doppelschaltelement integriert sind, mittels dessen auch eine Neutralstellung eingerichtet werden kann, so dass weder das eine noch das andere Schaltelement geschaltet ist und folglich die erste Elektromaschine von der dritten Welle entkoppelt ist. Hierdurch können Schleppverluste im rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb verringert werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Planetenradsatz zumindest teilweise radial innerhalb eines Rotors der ersten Elektromaschine angeordnet und/oder ist zumindest teilweise axial überlappend mit dem Rotor der ersten Elektromaschine angeordnet.It is also advantageous if the second member of the planetary gear set can be connected to the housing by means of a shifting element. Furthermore, it is preferred if the second link can be connected to the first link by means of a further switching element. It is also advantageous here if the two switching elements are integrated into a double switching element, by means of which a neutral position can also be set up so that neither one nor the other switching element is switched and consequently the first electric machine is decoupled from the third shaft. As a result, drag losses in pure combustion engine driving can be reduced. According to a further preferred embodiment, the planetary gear set is arranged at least partially radially inside a rotor of the first electric machine and/or is arranged at least partially overlapping axially with the rotor of the first electric machine.
Hierdurch kann bei Verwendung einer ersten Elektromaschine mit einem relativ großen Durchmesser axialer Bauraum eingespart werden. Das Hybrid-Getriebe kann folglich axial kompakt bauen. Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn eine zweite Elektromaschine über einen weiteren Koppelradsatz mit der ersten Welle verbunden ist.As a result, when using a first electric machine with a relatively large diameter, axial installation space can be saved. The hybrid transmission can therefore be axially compact. Overall, it is also advantageous if a second electric machine is connected to the first shaft via a further set of coupling gears.
Die zweite Elektromaschine ist vorzugsweise so angeordnet, dass sie über eine Stirnradanbindung an die erste Welle angebunden ist. Vorzugsweise ist die zweite Elektromaschine folglich parallel versetzt zu der ersten Welle angeordnet. Die zweite Elektromaschine ist vorzugsweise so angeordnet, dass sie axial überlappend mit wenigstens einem Gangradsatz des Hybrid-Getriebes angeordnet ist, und ist vorzugsweise radial und/oder axial beabstandet von der ersten Elektromaschine.The second electric machine is preferably arranged in such a way that it is connected to the first shaft via a spur gear connection. Preferably is the second electric machine is consequently arranged offset in parallel with the first shaft. The second electric machine is preferably arranged to axially overlap with at least one gear set of the hybrid transmission, and is preferably radially and/or axially spaced from the first electric machine.
Der weitere Koppelradsatz beinhaltet vorzugsweise ein Ritzel, das mit der Antriebswelle der zweiten Elektromaschine drehfest verbunden ist, und beinhaltet ferner ein mit der ersten Welle fest verbundenes Festrad. Das Festrad kann dabei ein Festrad von einem Gangradsatz sein. Alternativ kann das Ritzel auch an ein Losrad von einem der Gangradsätze angebunden werden bzw. mit diesem in Eingriff stehen.The additional coupling wheel set preferably contains a pinion which is connected in a rotationally fixed manner to the drive shaft of the second electric machine, and also contains a fixed wheel which is fixedly connected to the first shaft. The fixed wheel can be a fixed wheel of a gear wheel set. Alternatively, the pinion can also be connected to a loose wheel of one of the gear wheel sets or be in engagement with it.
Mit der zweiten Elektromaschine können beispielsweise folgende Funktionen abgedeckt werden:
- - ein Verbrennungsmotorstart aus einem rein elektrischen Fahrbetrieb mittels der ersten Elektromaschine;
- - eine Bordnetzversorgung;
- - ein serielles Kriechen, bei dem die zweite Elektromaschine von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, um eine Batterie zu laden, ohne dass verbrennungsmotorische Antriebsleistung auf den Abtrieb gelangt, und wobei ein Fahrbetrieb im Kriechen mittels der ersten Elektromaschine eingerichtet wird, und zwar mittels Energie aus der Fahrzeugbatterie, die durch generatorischen Betrieb der zweiten Elektromaschine gespeist wird;
- - ein Fahren vorwärts und rückwärts, wobei hierbei sämtliche Gangstufen der Gangradsätze genutzt werden können, die auch für den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb genutzt werden können;
- - eine Unterstützung einer Drehzahlregelung des Verbrennungsmotors beim Ankoppeln und bei Schaltungen; dabei kann aus einem rein elektromotorischen Fahrbetrieb mittels der ersten Elektromaschine heraus der Verbrennungsmotor vorzugsweise in sämtlichen Vorwärtsgangstufen angekoppelt werden;
- - es können Lastschaltungen im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb durchgeführt werden, und zwar auch dann, wenn die Schaltelemente, die den schaltbaren Gangradsätzen zugeordnet sind, als Klauenkupplungen ausgeführt sind; hierbei kann an einem Quell-Schaltelement ein Lastabbau erfolgen und ein gleichzeitiger Lastaufbau an der ersten Elektromaschine erfolgen (wozu die erste Elektromaschine mit der dritten Welle verbunden sein muss); der Lastabbau kann dann erfolgen, indem der Verbrennungsmotor und/oder die zweite Elektromaschine das Moment abbauen; anschließend kann das Quell-Schaltelement für eine niedrige Ausgangsgangstufe geöffnet werden; dann werden die Drehzahlen des Verbrennungsmotors bzw. der zweiten Elektromaschine abgesenkt, so dass ein Ziel-Schaltelement synchron wird; dazu kann beispielsweise die zweite Elektromaschine generatorisch arbeiten (bevorzugt), oder der Verbrennungsmotor kann in den Schubbetrieb gehen; schließlich kann das Ziel-Schaltelement für eine höhere Anschlussgangstufe eingelegt werden;
- - ein Absenken der Drehzahl der ersten Elektromaschine im Hybridbetrieb kann erfolgen, wobei lastfrei im Hintergrund zwischen Gangstufen der ersten Elektromaschine gewechselt werden kann, wodurch deren Drehzahl beispielsweise verringert wird; diese Umschaltung kann erfolgen, während der Verbrennungsmotor (und/oder die zweite Elektromaschine) in einer der verbrennungsmotorischen Vorwärtsgangstufen die Zugkraft aufrechterhält;
- - im Hybridbetrieb kann die erste Elektromaschine abgekoppelt werden, so dass ein effizienter verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb möglich ist.
- - An internal combustion engine start from a purely electric driving mode by means of the first electric machine;
- - an on-board power supply;
- - a serial creep, in which the second electric machine is driven by the internal combustion engine in order to charge a battery without combustion engine drive power being applied to the output, and wherein a driving operation in creep is set up by means of the first electric machine, namely by means of energy from the Vehicle battery, which is fed by generator operation of the second electric machine;
- - Driving forwards and backwards, in which case all gear stages of the gear wheel sets can be used, which can also be used for internal combustion engine driving;
- - A support for a speed control of the internal combustion engine when coupling and circuits; In this case, the internal combustion engine can preferably be coupled in all forward gears from a purely electric driving operation by means of the first electric machine;
- - It can be carried out power shifts in internal combustion engine driving, even if the switching elements that are assigned to the switchable gear wheel sets are designed as dog clutches; in this case, a load reduction can take place on a source switching element and a simultaneous load build-up on the first electric machine (for which the first electric machine must be connected to the third shaft); the load reduction can then take place in that the internal combustion engine and/or the second electric machine reduce the torque; then the source switching element can be opened for a low output ratio; then the speeds of the internal combustion engine or the second electric machine are lowered, so that a target switching element becomes synchronous; for this purpose, for example, the second electric machine can work as a generator (preferred), or the internal combustion engine can go into overrun mode; finally, the target switching element can be inserted for a higher connection gear;
- - A lowering of the speed of the first electric machine in hybrid operation can take place, with load-free in the background can be changed between gears of the first electric machine, whereby its speed is reduced, for example; this switching may occur while the engine (and/or the second electric machine) is maintaining traction in one of the engine forward gears;
- - In hybrid operation, the first electric machine can be decoupled so that efficient combustion engine driving is possible.
Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn das Hybrid-Getriebe eine Trennkupplung zum Verbinden der ersten Welle mit einem Verbrennungsmotor aufweist. Die Trennkupplung kann ein formschlüssiges Schaltelement sein, kann jedoch auch eine Reibkupplung sein.It is also advantageous overall if the hybrid transmission has a separating clutch for connecting the first shaft to an internal combustion engine. The separating clutch can be a form-fit shifting element, but it can also be a friction clutch.
Wenn die Trennkupplung geöffnet ist, kann ein elektromotorischer Fahrbetrieb mittels der ersten Elektromaschine und mittels der zweiten Elektromaschine erfolgen.If the separating clutch is open, electric motor driving can take place by means of the first electric machine and by means of the second electric machine.
Im verbrennungsmotorischen bzw. hybridischen Betrieb bleibt die Trennkupplung immer geschlossen. Auf diese Weise ist der Verbrennungsmotor immer mit der zweiten Elektromaschine verbunden.In internal combustion engine or hybrid operation, the separating clutch always remains closed. In this way, the internal combustion engine is always connected to the second electric machine.
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.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugantriebsstranges mit einem Hybrid-Getriebe; -
2 eine Schalttabelle für das Hybrid-Getriebe der1 ; -
3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Hybrid-Getriebes; -
4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Hybrid-Getriebes; -
5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Hybrid-Getriebes; -
6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Hybrid-Getriebes.
-
1 a schematic representation of an embodiment of a motor vehicle drive train with a hybrid transmission; -
2 a shift table for the hybrid transmission1 ; -
3 a schematic representation of a further embodiment of a hybrid transmission; -
4 a schematic representation of a further embodiment of a hybrid transmission; -
5 a schematic representation of a further embodiment of a hybrid transmission; -
6 a schematic representation of a further embodiment of a hybrid transmission.
In
Das Hybrid-Getriebe 14 beinhaltet eine erste Welle 20 sowie eine zweite Welle 22. Die zweite Welle 22 ist über einen ersten Gangradsatz 24 mit der ersten Welle 20 verbindbar. Der erste Gangradsatz 24 beinhaltet ein Festrad 26, das drehfest an der ersten Welle festgelegt ist, sowie ein Losrad 28, das drehbar an der zweiten Welle 22 gelagert ist. Das Losrad 28 ist mittels eines Schaltelementes C mit der zweiten Welle 22 verbindbar, um eine Gangstufe einzulegen.The
Die zweite Welle 22 ist ferner über einen zweiten Gangradsatz 30 mit der ersten Welle 20 verbindbar. Der zweite Gangradsatz 30 beinhaltet ein Festrad 32, das an der ersten Welle 20 festgelegt ist, sowie ein Losrad 34, das drehbar an der zweiten Welle 22 gelagert ist. Das Losrad 34 ist mittels eines Schaltelementes A mit der zweiten Welle 22 verbindbar, um eine weitere Gangstufe einzurichten.The
Die zweite Welle 22 ist mit einem Abtriebsrad 36 fest verbunden, das mit einem Eingangsglied der Leistungsverteilungseinrichtung 16 in Eingriff steht.The
Die erste Welle 20 ist vorzugsweise koaxial zu einer Antriebswelle des Verbrennungsmotors 12 angeordnet. Vorzugsweise ist die erste Welle mit dem Ausgangsglied einer Trennkupplung K0 verbunden, deren Eingangsglied mit dem Verbrennungsmotor 12 verbindbar ist. Die Trennkupplung K0 kann, wie dargestellt, eine formschlüssige Kupplung sein, wie eine Klauenkupplung, kann jedoch auch eine Reibkupplung sein. Alternativ kann die erste Welle 20 auch drehfest mit einer Antriebswelle des Verbrennungsmotors 12 verbunden sein.The
Bei geschlossener Trennkupplung K0 kann verbrennungsmotorische Antriebsleistung über den ersten Gangradsatz 24 oder den zweiten Gangradsatz 30 auf die zweite Welle 22 und von dort über den Abtrieb 17 (einschließlich des Abtriebsrades 36) auf die Leistungsverteilungseinrichtung 16 geführt werden, um einen verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb in zwei unterschiedlichen Gangstufen einzurichten.When the separating clutch K0 is closed, drive power from the internal combustion engine can be routed via the first gear wheel set 24 or the second gear wheel set 30 to the
Das Hybrid-Getriebe 14 beinhaltet ferner eine dritte Welle 40. Die dritte Welle 40 ist über einen Koppelradsatz 42 mit der zweiten Welle 22 verbunden. Der Koppelradsatz 42 ist vorzugsweise ein Stirnradsatz. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es bevorzugt, wenn der Koppelradsatz ein Konstanten-Radsatz ist.The
Der Koppelradsatz 42 beinhaltet vorliegend ein Festrad 44, das an der dritten Welle 40 festgelegt ist, sowie ein Festrad 46, das an der zweiten Welle 22 festgelegt ist. In einer möglichen Ausführungsform stehen die Festräder 44, 46 direkt miteinander in Eingriff.The
Vorliegend beinhaltet der Koppelradsatz 42 jedoch noch ein Zwischenrad 48, wobei sowohl das Festrad 44 als auch das Festrad 46 mit dem Zwischenrad 48 in Eingriff stehen.In the present case, however, the coupling wheel set 42 also includes an
Das Zwischenrad 48 kann an einer separaten Welle drehbar gelagert sein. Im vorliegenden Fall ist das Zwischenrad 48 jedoch drehbar an der ersten Welle 20 gelagert.The
Der Koppelradsatz 42 ist auf einer der Trennkupplung K0 abgewandten Seite der Gangradsätze 24, 30 angeordnet, und zwar in axialer Richtung gesehen.The coupling gear set 42 is arranged on a side of the gear wheel sets 24, 30 facing away from the separating clutch K0, as seen in the axial direction.
Das Hybrid-Getriebe beinhaltet eine erste Elektromaschine EM1, die einen relativ gro-ßen Durchmesser aufweist. Die erste Elektromaschine EM1 ist auf einer der Trennkupplung K0 abgewandten Seite der Gangradsätze 24, 30 angeordnet und ist vorzugsweise an einem der Trennkupplung K0 abgewandten axialen Ende des Hybrid-Getriebes 14 angeordnet. Der erste Elektromotor EM1 ist koaxial zu der dritten Welle 40 angeordnet und ist mittels wenigstens eines Schaltelementes, E, F mit der dritten Welle verbindbar.The hybrid transmission includes a first electric machine EM1, which has a relatively large diameter. The first electric machine EM1 is arranged on a side of the gear wheel sets 24, 30 facing away from the separating clutch K0 and is preferably arranged on an axial end of the
Das Hybrid-Getriebe 14 beinhaltet ferner einen Planetenradsatz 50. Der Planetenradsatz ist vorzugsweise zumindest teilweise radial innerhalb eines Rotors 52 der ersten Elektromaschine EM1 angeordnet und/oder zumindest teilweise axial überlappend mit dem Rotor 52 angeordnet. Die erste Elektromaschine EM1 beinhaltet ferner einen Stator 54, der mit einem Gehäuse 56 verbunden ist.The
Der Planetenradsatz 50 beinhaltet ein erstes Glied 58, ein zweites Glied 60 und ein drittes Glied 62. Das erste Glied 58 ist vorzugsweise ein Sonnenrad und ist vorzugsweise drehfest mit der dritten Welle 40 verbunden. Das zweite Glied 60 ist vorzugsweise ein Hohlrad. Das dritte Glied 62 ist vorzugsweise ein Planetenträger. Das dritte Glied 62 ist vorzugsweise drehfest mit dem Rotor 52 verbunden.The planetary gear set 50 includes a
Das zweite Glied 60 ist mittels eines Schaltelementes E mit der dritten Welle 40 bzw. dem ersten Glied 58 verbindbar. Ferner ist das zweite Glied 60 mittels eines weiteren Schaltelementes F mit dem Gehäuse 56 verbindbar.The
Die Schaltelemente E und F bilden ein Doppelschaltelement, das auch eine Neutralposition einrichten kann, bei der das zweite Glied 60 des Planetenradsatzes 50 weder mit dem Gehäuse 56 noch mit dem ersten Glied 58 verbunden ist. In diesem Fall ist die erste Elektromaschine EM1 von dem Abtrieb entkoppelt. Bei einem rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb kann diese Neutralstellung eingerichtet werden, um Schleppverluste zu verringern.The shifting elements E and F form a double shifting element that can also establish a neutral position in which the
Die Schaltelemente E und F sind in axialer Richtung vorzugsweise zwischen dem Planetenradsatz 50 und dem Koppelradsatz 44 angeordnet. Der Koppelradsatz 44 ist vorzugsweise axial benachbart zu einem der Gangradsätze, vorliegend axial benachbart zu dem zweiten schaltbaren Gangradsatz 30.The shifting elements E and F are preferably arranged between the planetary gear set 50 and the coupling gear set 44 in the axial direction. The coupling gear set 44 is preferably axially adjacent to one of the gear wheel sets, in this case axially adjacent to the second shiftable gear wheel set 30.
Wie es in
Das Hybrid-Getriebe 14 beinhaltet ferner eine vierte Welle 64. Die vierte Welle 64 ist mit einem Abtriebsrad 66 drehfest verbunden, das in der gleichen radialen Ebene liegt wie das Abtriebsrad 36 und das mit einem Eingangsglied der Leistungsverteilungseinrichtung 16 verbunden ist.The
Die vierte Welle 64 ist über einen dritten Gangradsatz 68 mit der ersten Welle 20 verbindbar. Der dritte Gangradsatz 68 beinhaltet das Festrad 26 sowie ein Losrad 70, das drehbar an der vierten Welle 64 gelagert ist. Das Losrad 70 ist mittels eines Schaltelementes D mit der vierten Welle 64 verbindbar.The
Die vierte Welle 64 ist ferner mittels eines vierten Gangradsatzes 72 mit der ersten Welle 20 verbindbar. Der vierte Gangradsatz 72 beinhaltet ein Festrad, das an der ersten Welle 20 festgelegt ist, im vorliegenden Fall das Festrad 32 des zweiten Gangradsatzes. Ferner weist der vierte Gangradsatz 72 ein Losrad 74 auf, das drehbar an der vierten Welle 64 gelagert ist. Das Losrad 74 ist mittels eines Schaltelementes B mit der vierten Welle 64 verbindbar.The
Die Schaltelemente A und C des ersten und des zweiten Gangradsatzes bilden ein Doppelschaltelement, mittels dessen entweder das Schaltelement C oder das Schaltelement A geschaltet ist. Das Doppelschaltelement kann jedoch auch eine Neutralstellung einrichten, bei der keines der zwei Schaltelemente C und A geschaltet ist.The shifting elements A and C of the first and the second gear wheel set form a double shifting element, by means of which either the shifting element C or the shifting element A is shifted. However, the double switching element can also set up a neutral position in which neither of the two switching elements C and A is switched.
Ferner bilden das Schaltelement D und das Schaltelement B ein Doppelschaltelement, so dass entweder das Schaltelement D geschaltet ist oder das Schaltelement B geschaltet ist oder eine Neutralstellung eingerichtet ist.Furthermore, the switching element D and the switching element B form a double switching element, so that either the switching element D is switched or the switching element B is switched or a neutral position is set up.
Die Doppelschaltelemente C, A und D, B sind in axialer Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Gangradsatz 24, 30 bzw. dem dritten und dem vierten Gangradsatz 68, 72 angeordnet.The dual shifting elements C, A and D, B are arranged in the axial direction between the first and second gear sets 24, 30 and the third and fourth gear sets 68, 72, respectively.
Optional beinhaltet das Hybrid-Getriebe 14 ferner eine zweite Elektromaschine EM2. Die zweite Elektromaschine EM2 weist eine Motorwelle 76 auf, an der ein Festrad (Ritzel) 78 festgelegt ist. Das Festrad 78 steht in Eingriff mit einem der Gangradsätze, vorliegend mit dem Festrad 26 des ersten Gangradsatzes 24. Folglich ist die zweite Elektromaschine EM2 mit der ersten Welle 20 verbunden.Optionally, the
Die erste Welle 20 und die optional vorgesehene Trennkupplung K0 sind vorzugsweise auf einer ersten Achse A1 angeordnet, auf der auch eine Antriebswelle bzw. Kurbelwelle 80 des Verbrennungsmotors 12 angeordnet ist, wenn dieser an das Hybrid-Getriebe angeschlossen ist. Die zweite Welle 22 liegt auf einer Achse A2, gemeinsam mit den Losrädern 24, 30 und dem Doppelschaltelement C, A. Die vierte Welle 64 liegt auf einer vierten Achse A4, gemeinsam mit den Losrädern 70, 74 und dem Doppelschaltelement D, B.The
Die dritte Welle 40 liegt auf einer dritten Achse A3. Die Leistungsverteilungseinrichtung 16 liegt auf einer Achse A5, und die Motorwelle 76 liegt auf einer Achse A6. Die Achsen A1 bis A6 sind vorzugsweise unterschiedlich voneinander bzw. parallel gegeneinander versetzt.The
Das Hybrid-Getriebe 14 weist eine Mehrzahl von Radialebenen auf. In einer ersten Radialebene, gesehen von einem Eingang des Hybrid-Getriebes 14 aus gesehen, liegt der Abtrieb mit den Abtriebsrädern 36, 66. In einer axial anschließenden Ebene liegen der erste Gangradsatz 24 und der dritte Gangradsatz 68. In einer anschließenden Radialebene liegen die Doppelschaltelemente C, A bzw. D, B. In einer daran anschließenden Radialebene liegen der zweite Gangradsatz 30 und der vierte Gangradsatz 72. In einer daran anschließenden Radialebene liegt der Koppelradsatz 42.The
In einer daran anschließenden Radialebene liegt das Doppelschaltelement E, F, und in einer am äußersten axialen Ende liegenden Radialebene liegen die erste elektrische Maschine EM1 und der Planetenradsatz 50.The double shifting element E, F is located in an adjoining radial plane, and the first electrical machine EM1 and the planetary gear set 50 are located in a radial plane located at the outermost axial end.
Die zweite Elektromaschine EM2 ist axial überlappend ausgebildet mit jener Radialebene, in der der zweite und der vierte Gangradsatz 30, 72 angeordnet sind, und/oder vorzugsweise axial überlappend mit jener Radialebene, in der der Koppelradsatz 42 angeordnet ist.The second electric machine EM2 is designed to overlap axially with the radial plane in which the second and fourth gear sets 30, 72 are arranged, and/or preferably overlap axially with the radial plane in which the coupling gear set 42 is arranged.
Mit dem Hybrid-Getriebe 14 lassen sich folgende Gangstufen einrichten, wie es in der Schalttabelle der
Die einrichtbaren Gangstufen beinhalten vier verbrennungsmotorische Vorwärtsgangstufen V1 bis V4. In sämtlichen dieser Gangstufen V1 bis V4 ist die Trennkupplung K0 geschlossen, sofern eine solche vorhanden ist. In der ersten verbrennungsmotorischen Gangstufe V1 (Anfahrgangstufe) ist das Schaltelement A geschlossen. In der zweiten verbrennungsmotorischen Gangstufe V2 ist das Schaltelement B geschlossen. In der dritten verbrennungsmotorischen Gangstufe V3 ist das Schaltelement C geschlossen. In der vierten verbrennungsmotorischen Gangstufe V4 ist das Schaltelement D geschlossen.The gears that can be set include four forward gears V1 to V4 based on the internal combustion engine. In all of these gears V1 to V4, the separating clutch K0 is closed, if one is present. In the first internal combustion engine gear V1 (start gear), the switching element A is closed. In the second internal combustion engine gear V2, the switching element B is closed. In the third internal combustion engine gear V3, the switching element C is closed. In the fourth internal combustion engine gear V4, the switching element D is closed.
Die gleichen Schaltelemente sind dann zu schließen, wenn ein Hybridbetrieb mittels des Verbrennungsmotors 12 und der zweiten elektrischen Maschine EM2 eingerichtet ist. Ferner kann mittels der gleichen Schaltelemente A bis D ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb mittels der zweiten Elektromaschine EM2 eingerichtet werden, wobei in diesem Fall die Trennkupplung K0 geöffnet wird.The same switching elements are to be closed when hybrid operation is set up using
Zum Einrichten eines rein elektromotorischen Fahrbetriebes mittels der ersten Elektromaschine EM1 wird die Trennkupplung K0 ebenfalls geöffnet. Es sind dann zwei Gangstufen E1 und E2 möglich. In der ersten elektromotorischen Gangstufe E1 ist das Schaltelement E geschlossen. In der zweiten elektromotorischen Gangstufe E2 ist das Schaltelement F geschlossen.The separating clutch K0 is also opened in order to set up a purely electric driving mode by means of the first electric machine EM1. Two grades E1 and E2 are then possible. In the first electromotive gear E1, the switching element E is closed. In the second electromotive gear E2, the switching element F is closed.
Bei den elektromotorischen Gangstufen E1 und E2 kann jeweils sowohl ein Vorwärtsals auch ein Rückwärtsfahrbetrieb eingerichtet werden. Ferner kann elektromotorische Leistung von der ersten Elektromaschine EM1 mit elektromotorischer Leistung von der zweiten Elektromaschine EM2 summiert werden, wenn beispielsweise eines der Schaltelemente A bis D geschlossen wird.In the case of the electromotive gear stages E1 and E2, both forward and reverse driving can be set up. Furthermore, electromotive power from the first electric machine EM1 can be summed with electromotive power from the second electric machine EM2 if, for example, one of the switching elements A to D is closed.
Ein serieller Betrieb ist in zwei Gangstufen möglich, wie es in
Die für diesen Fahrbetrieb entnommene elektrische Leistung aus der Fahrzeugbatterie wird durch den Generatorbetrieb der zweiten Elektromaschine EM2 kompensiert bzw. „nachgeladen“. Folglich kann ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb insbesondere in einem Kriechmodus (d.h. bei besonders langsamer Geschwindigkeit (unterhalb einer rein verbrennungsmotorischen Mindestgeschwindigkeit) für einen relativ langen Zeitraum aufrechterhalten werden, selbst dann, wenn die Fahrzeugbatterie relativ klein ist.The electrical power drawn from the vehicle battery for this driving operation is compensated or “recharged” by the generator operation of the second electric machine EM2. Consequently, purely electromotive driving, especially in a creep mode (i.e. at a particularly slow speed (below a purely combustion engine minimum speed), can be maintained for a relatively long period of time, even if the vehicle battery is relatively small.
In den
In
In
Der alternative Planetenradsatz 50'' kann bei sämtlichen Ausführungsformen anstelle des Planetenradsatzes 50 verwendet werden. Genauso kann bei allen Ausführungsformen der Planetenradsatz 50 der
Der Koppelradsatz 42''' beinhaltet die Festräder 44, 46, die mit der dritten Welle 40 bzw. der zweiten Welle 22 verbunden sind, und ein Zwischenrad 48'''. Das Zwischenrad 48''' ist nicht wie bei den vorherigen Ausführungsformen drehbar an der ersten Welle 20 gelagert. Vielmehr ist das Zwischenrad 48''' mit einer fünften Welle 84 drehfest verbunden, die drehbar an einem Gehäuse gelagert ist, und zwar auf einer Achse A7, die sich von der Achse A1 der ersten Welle 20 unterscheidet und die vorzugsweise auch mit keiner der anderen Achsen A2 bis A6 zusammenfällt.The coupling gear set 42''' includes the fixed gears 44, 46 which are connected to the
Durch die Maßnahme, das Zwischenrad 48''' an einer separaten fünften Welle 84 anzuordnen, wird eine höhere Freiheit bei der Anordnung der ersten Elektromaschine EM1 im Bauraum erreicht.The measure of arranging the intermediate wheel 48''' on a separate
In
Ein Zwischenrad 48IV ist als Doppelzahnrad ausgebildet, mit zwei drehfest miteinander verbundenen Zahnrädern, von denen eines in der ersten Radialebene R1 liegt und von denen das andere in der zweiten Radialebene R2 liegt. Das eine Zahnrad des Doppelzahnrades steht in Eingriff mit dem Festrad 44. Das andere Zahnrad des Doppelzahnrades steht in Eingriff mit dem Festrad 46. Das als Doppelzahnrad ausgebildete Zwischenrad 48IV ist vorliegend an der ersten Welle 20 drehbar gelagert, kann jedoch auch an einer fünften Welle 84 gelagert sein, ähnlich wie bei der Ausführungsform der
Durch das Doppelzahnrad 48IV und das damit realisierte zusätzliche Stirnradpaar kann eine zusätzliche Übersetzung für die erste Elektromaschine EM1 realisiert werden.An additional translation for the first electric machine EM1 can be realized by the
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Kraftfahrzeugantriebsstrangautomotive powertrain
- 1212
- Verbrennungsmotorcombustion engine
- 1414
- Hybrid-Getriebehybrid transmission
- 1717
- Abtriebdownforce
- 1616
- Leistungsverteilungseinrichtungpower distribution device
- 18L/R18L/R
- angetriebene Räderdriven wheels
- 2020
- erste Wellefirst wave
- 2222
- zweite Wellesecond wave
- 2424
- erster Gangradsatzfirst gear set
- 2626
- Festradfixed wheel
- 2828
- Losradloose wheel
- 3030
- zweiter Gangradsatzsecond gear set
- 3232
- Festradfixed wheel
- 3434
- Losradloose wheel
- 3636
- Abtriebsradoutput gear
- 4040
- dritte Wellethird wave
- 4242
- Koppelradsatzcoupling wheel set
- 4444
- Festradfixed wheel
- 4646
- Festradfixed wheel
- 4848
- Zwischenradintermediate wheel
- 5050
- Planetenradsatzplanetary gear set
- 5252
- Rotor EM1Rotor EM1
- 5454
- Stator EM1Stator EM1
- 5656
- GehäuseHousing
- 5858
- erstes Gliedfirst link
- 6060
- zweites Gliedsecond limb
- 6262
- drittes Gliedthird link
- 6464
- vierte Wellefourth wave
- 6666
- Abtriebsradoutput gear
- 6868
- dritter Gangradsatzthird gear set
- 7070
- Losradloose wheel
- 7272
- vierter Gangradsatzfourth gear set
- 7474
- Losradloose wheel
- 7676
- Motorwelle EM2Motor shaft EM2
- 7878
- Festradfixed wheel
- 8080
- Kurbelwellecrankshaft
- 8484
- fünfte Welle fifth wave
- K0K0
- Trennkupplungdisconnect clutch
- EM1EM1
- erste Elektromaschinefirst electric machine
- VV
- Achsversatzoffset
- EM2EM2
- zweite Elektromaschinesecond electric machine
- PP
- Parksperrenradparking lock wheel
- A1-A7A1-A7
- AchsenAxles
- CC
- erstes Schaltelementfirst switching element
- AA
- zweites Schaltelementsecond switching element
- DD
- drittes Schaltelementthird switching element
- BB
- viertes Schalelementfourth shell element
- EE
- fünftes Schaltelementfifth switching element
- Ff
- sechstes Schaltelementsixth switching element
- R1R1
- erste Radialebenefirst radial plane
- R2R2
- zweite Radialebenesecond radial plane
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102013215114 A1 [0005]DE 102013215114 A1 [0005]
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