DE102020214521A1

DE102020214521A1 - Hybrid-Getriebe für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang

Info

Publication number: DE102020214521A1
Application number: DE102020214521.0A
Authority: DE
Inventors: Fabian Kutter; Martin Brehmer; Matthias Horn; Oliver BAYER; Johannes Kaltenbach; Thomas Martin; Michael Wechs; Thomas Kroh; Max Bachmann; Peter Ziemer; Juri Pawlakowitsch; Stefan Beck
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-11-18
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2022-05-19

Abstract

Hybrid-Getriebe (14) für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang (10), mit einer Getriebeeingangswelle (82), insbesondere zum Verbinden mit einer Antriebseinheit (12), die einen Verbrennungsmotor aufweist; mit einer ersten Welle (20), die mit der Getriebeeingangswelle (82) verbunden oder verbindbar ist; mit einer zweiten Welle (22), die über wenigstens einen mittels eines Schaltelementes (A;C) schaltbaren Gangradsatz (24;30) mit der ersten Welle (20) verbindbar ist, wobei die zweite Welle (22) mit einem Abtrieb (17) verbunden ist; und 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, und wobei die erste Welle (20) parallel versetzt zu der Getriebeeingangswelle (82) angeordnet ist, so dass zwischen der Getriebeeingangswelle (82) und der ersten Welle (20) eine Übersetzung eingerichtet ist, wobei die Übersetzung größer ist oder kleiner ist als 1.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybrid-Getriebe für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einer Getriebeeingangswelle zum Verbinden mit einer Antriebseinheit, die einen Verbrennungsmotor aufweisen kann, mit einer ersten Welle, die mit der Getriebeeingangswelle verbunden oder verbindbar ist, 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.
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.
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.
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.
In manchen Fällen wird die Elektromaschine über eine Vorübersetzung an eine Getriebeanordnung des Hybridgetriebes angebunden. Die Vorübersetzung kann eine Planetenradsatzanordnung beinhalten.
Aus dem Dokument DE 10 2013 215 114 A1 ist ein Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei dem eine Elektromaschine über einen Stirnradsatz an eine Ausgangswelle eines Hybrid-Getriebes anbindbar ist. Ferner ist es aus diesem Dokument bekannt, eine Elektromaschine koaxial zu einer Getriebeausgangswelle anzuordnen, und zwar axial versetzt zu einem Planetenradsatz, der als Überlagerungsgetriebe für elektromotorische Antriebsleistung und für verbrennungsmotorische Antriebsleistung ausgebildet ist.
Hybrid-Getriebe sind 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.
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 der Antriebseinheit (mit dem Verbrennungsmotor) abgewandten Seite in Richtung hin zu einem Rad des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Hybrid-Getriebe für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang anzugeben, wobei das Hybridgetriebe insbesondere axial kompakt baut.
Die obige Aufgabe wird gelöst durch ein Hybrid-Getriebe für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einer Getriebeeingangswelle, insbesondere zum Verbinden mit einer Antriebseinheit, die einen Verbrennungsmotor aufweist; mit einer ersten Welle, die mit der Getriebeeingangswelle verbunden oder verbindbar ist; 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, 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; und wobei die erste Welle parallel versetzt zu der Getriebeeingangswelle angeordnet ist, so dass zwischen der Getriebeeingangswelle und der ersten Welle eine Übersetzung eingerichtet ist, wobei die Übersetzung größer ist oder kleiner ist als 1.
Das Hybrid-Getriebe ist kompakt realisierbar. Durch den Achsversatz zwischen der Getriebeeingangswelle und der ersten Welle kann die Einbaulage des gesamten Getriebes in Bezug auf die Antriebseinheit (den Verbrennungsmotor) geändert werden. Mit anderen Worten kann die radiale Position des Getriebes im Bauraum freier bestimmt werden, wodurch eine vom Durchmesser her größere erste Elektromaschine zum Einsatz kommen kann.
Mit dem Hybrid-Getriebe ist zum einen ein rein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb realisierbar, und zwar insbesondere über den schaltbaren Gangradsatz und die zweite Welle. Ferner ist ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb realisierbar, und zwar ausgehend von der dritten Welle über den Koppelradsatz und die zweite Welle.
Im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb kann die erste Elektromaschine von der dritten Welle entkoppelt werden, so dass ein effizienter verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb möglich ist.
Der Koppelradsatz ist vorzugsweise ein Stirnradsatz und ist insbesondere als Konstanten-Radsatz ausgebildet. Der Koppelradsatz kann ein an der dritten Welle festgelegtes Festrad und ein an der zweiten Welle festgelegtes Festrad aufweisen, die miteinander in Eingriff stehen. In manchen Ausführungsformen können die zwei Festräder über ein drittes Rad miteinander in Eingriff stehen, um eine Übersetzungsanpassung zu realisieren.
Das Hybridgetriebe weist vorzugsweise nur maximal vier Radialebenen auf, in denen Radsätze angeordnet sind. In einer solchen Radialebene ist vorzugsweise der Koppelradsatz angeordnet. Eine weitere Radialebene ist vorzugsweise dem Abtrieb zugewiesen. In dieser Radialebene ist vorzugsweise wenigstens ein Abtriebsrad angeordnet, das mit der zweiten Welle drehfest verbunden sind und mit einer Leitungsverteilungseinrichtung wie einem Differential in Eingriff steht.
Das Hybridgetriebe weist vorzugsweise nur genau zwei Radialebenen auf, in denen Schaltelemente angeordnet sind. Sämtliche Schaltelemente zum Schalten der Gangradsätze sind vorzugsweise in einer einzigen Radialebene angeordnet, insbesondere zwischen zwei Radsatz-Radialebenen. Wenigstens das Schaltelement, mittels dessen die erste Elektromaschine mit der dritten Welle verbindbar ist, ist vorzugsweise in einer weiteren Radialebene angeordnet (ggf. noch mit einem weiteren Schaltelement). Die weitere Radialebene liegt in axialer Richtung vorzugsweise zwischen der ersten Elektromaschine und dem Koppelradsatz, über den die dritte Welle mit der zweiten EWelle verbunden ist.p
Durch die von 1 unterschiedliche Übersetzung zwischen der Getriebeeingangswelle und der ersten Welle kann zwischen diesen Wellen eine Vorübersetzung eingerichtet werden.
Das Hybridgetriebe kann in axialer Richtung besonders kompakt bauen und eignet sich daher insbesondere zum Einbau quer in einem Kraftfahrzeug (front-quer oder heck-quer).
Der schaltbare Gangradsatz oder die schaltbaren Gangradsätze sind vorzugsweise Vorwärtsgangstufen zugeordnet. Ein Rückwärtsfahrbetrieb mittels des Hybridgetriebes wird vorzugsweise ausschließlich elektromotorisch eingerichtet, und zwar vorzugsweise mittels der ersten Elektromaschine.
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, insbesondere miteinander 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.

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.
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.
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. Das Schaltelement kann jedoch auch eine Reibkupplung sein, oder eine formschlüssige Synchron-Schaltkupplung.
Ein Doppelschaltelement beinhaltet zwei Schaltelemente, die vorzugsweise unterschiedlichen Gliedern wie Losrädern oder anderen Drehgliedern zugeordnet sind und die mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung alternativ schaltbar sind. Ferner beinhaltet das Doppelschaltelement eine Neutralstellung, in der keines der beiden Drehglieder geschaltet ist.
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 zwei Glieder mittels eines Schaltelementes wie einer Kupplung oder einer Bremse miteinander verbindbar.
Zwei Elemente sind axial ausgerichtet, wenn sie sich in axialer Richtung zumindest teilweise überlappen und/oder wenn sie in einer gemeinsamen Radialebene liegen. Der Begriff der Radialebene ist vorzugsweise funktional zu verstehen und nicht geometrisch. Folglich können auch die zwei Schaltelemente eines Doppelschaltelementes in einer gemeinsamen Radialebene liegen.
Generell können die dritte Welle und die erste Welle axial versetzt zueinander angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die dritte Welle koaxial zu der ersten Welle angeordnet ist.
Hierdurch kann erreicht werden, dass die erste Elektromaschine parallel versetzt zu der Getriebeeingangswelle und folglich zu einer Antriebswelle (z.B Kurbelwelle des Verbrennungsmotors) der Antriebseinheit angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Koppelradsatz ein an der dritten Welle festgelegtes Festrad sowie ein an der zweiten Welle festgelegtes Festrad auf, die direkt miteinander in Eingriff stehen oder über ein Zwischenrad verbunden sind.
Auch ist es insgesamt vorteilhaft, wenn die Getriebeeingangswelle mit der ersten Welle über eine Hohlrad-Stirnrad-Verzahnung verbunden oder verbindbar ist.
Eine Hohlrad-Stirnrad-Verzahnung ermöglicht einerseits einen vergleichsweise kleinen Achsversatz (im Vergleich zu einer Stirnrad-Kopplung von Außenverzahnungen). Zum anderen kann eine relativ hohe Vorübersetzung eingerichtet werden.
Unter einer Hohlrad-Stirnrad-Verzahnung wird insbesondere verstanden, dass ein Zahnrad eine Stirnrad-Außenverzahnung hat, die mit einer Innenverzahnung eines Hohlrades in Eingriff steht.
Gemäß einer Ausführungsform ist an der Getriebeeingangswelle ein Hohlrad mit einer Innenverzahnung festgelegt, die mit einer Außenverzahnung eines Stirnrades in Eingriff steht, das an der ersten Welle festgelegt ist oder das über eine Kupplung mit der ersten Welle verbindbar ist.
Bei dieser Ausführungsform wird eine Vorübersetzung ins Schnelle eingerichtet, so dass die erste Welle mit einer höheren Drehzahl dreht als die Getriebeeingangswelle.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist an der Getriebeeingangswelle ein Stirnrad festgelegt, das mit einer Innenverzahnung eines Hohlrades in Eingriff steht, das mit der ersten Welle verbunden oder über eine Kupplung mit der ersten Welle verbindbar ist.
Bei dieser Ausführungsform wird eine Vorübersetzung ins Langsame eingerichtet, so dass die erste Welle mit einer geringeren Drehzahl dreht als die Getriebeeingangswelle.
Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das Hybrid-Getriebe eine vierte Welle, die über wenigstens einen mittels eines Schaltelementes schaltbaren Gangradsatz mit der ersten Welle verbindbar ist, wobei die vierte Welle mit dem Abtrieb verbunden ist.
Auf diese Weise können wenigstens zwei verbrennungsmotorische Gangstufen eingerichtet werden, die eine mit einem Leistungsfluss von der ersten Welle über die zweite Welle und die andere von der ersten Welle über die vierte Welle.
Von besonderem Vorzug ist es, 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.
Bei dieser Ausführungsform lassen sich bis zu vier Gangstufen in einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb realisieren.
Wenigstens einer der schaltbaren Gangradsätze, über die die zweite Welle mit der ersten Welle verbindbar ist, und/oder wenigstens einer der schaltbaren Gangradsätze, über die die vierte Welle mit der ersten Welle verbindbar ist, können sich ein gemeinsames Festrad an der ersten Welle teilen (sogenannte Doppelnutzung dieses Festrades).
Hierdurch lässt sich ein axial besonders kompakter Aufbau realisieren. Sämtliche Gangradsätze zum Einrichten von Vorwärtsgangstufen im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb sind vorzugsweise in zwei Radialebenen angeordnet.
Ein Abtrieb des Hybrid-Getriebes ist vorzugsweise realisiert durch ein an der zweiten Welle festgelegtes Festrad in Form eines Abtriebsrades, das mit einem Eingangsglied einer Leistungsverteilungseinrichtung in Eingriff steht. Sofern das Hybrid-Getriebe die vierte Welle aufweist, wie oben beschrieben, ist an dieser vorzugsweise ebenfalls ein Festrad in Form eine Abtriebsrades festgelegt, das mit dem Eingangsglied der Leistungsverteilungseinrichtung in Eingriff steht. Die Abtriebsräder liegen vorzugsweise in einer gemeinsamen Radialebene.
Generell ist es denkbar, dass die erste Elektromaschine direkt über wenigstens ein Schaltelement mit der dritten Welle verbindbar ist.
Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn die erste Elektromaschine über wenigstens einen schaltbaren Planetenradsatz mit der dritten Welle verbindbar ist.
Hierdurch lässt sich eine relativ hohe Vorübersetzung zwischen der Elektromaschine und der dritten Welle einrichten.
Hierbei ist es 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.
Das erste Glied ist vorzugsweise ein Sonnenrad des Planetenradsatzes. Das zweite Glied ist vorzugsweise ein Hohlrad des Planetenradsatzes. Das dritte Glied ist vorzugsweise ein Planetenträger des Planetenradsatzes. Der Planetenradsatz ist vorzugsweise ein Mlnus-Planetenradsatz.
Das Schaltelement, mittels dessen die dritte Welle mit der ersten Elektromaschine verbindbar ist, ist vorzugsweise ein Schaltelement, mittels dessen das zweite Glied des Planetenradsatzes mit dem Gehäuse verbindbar ist, um zwischen der ersten Elektromaschine und der dritten Welle eine erste Übersetzung einzurichten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei von drei Gliedern des Planetenradsatzes miteinander verbindbar.
Durch diese Maßnahme ist es möglich, eine zweite Übersetzung zwischen der ersten Elektromaschine und der dritten Welle einzurichten.
Ein Schaltelement, mittels dessen das zweite Glied des Planetenradsatzes mit einem Gehäuse verbindbar ist, und ein Schaltelement, mittels dessen zwei Glieder des Planetenradsatzes (vorzugsweise das Hohlrad und das Sonnenrad) miteinander verbindbar sind, bilden vorzugsweise ein Doppelschaltelement, das vorzugsweise axial benachbart zu dem Planetenradsatz angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Doppelschaltelement in axialer Richtung zwischen dem Planetenradsatz und dem Koppelradsatz angeordnet.
Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist der Planetenradsatz zumindest teilweise radial innerhalb eines Rotors der ersten Elektromaschine und/oder zumindest teilweise axial überlappend mit dem Rotor der ersten Elektromaschine angeordnet.
Hierdurch ergibt sich eine axial besonders kompakte Bauweise. Zudem kann eine erste Elektromaschine mit einem vergleichsweise großen Motordurchmesser verwendet werden, so dass auch die erste Elektromaschine axial kompakt bauen kann. Das Schaltelement, mittels dessen das zweite Glied des Planetenradsatzes mit einem Gehäuse verbindbar ist, und/oder das Schaltelement, mittels dessen zwei Glieder des Planetenradsatzes (vorzugsweise das Hohlrad und das Sonnenrad) miteinander verbindbar sind, sind ebenfalls zumindest teilweise radial innerhalb des Rotors der ersten Elektromaschine und/oder zumindest teilweise axial überlappend mit dem Rotor der ersten Elektromaschine angeordnet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine zweite Elektromaschine über einen weiteren Koppelradsatz mit der Getriebeeingangswelle verbunden, wobei der weitere Koppelradsatz ein an der Getriebeeingangswelle festgelegtes Stirnrad aufweist, oder eine zweite Elektromaschine ist über einen weiteren Koppelradsatz mit der ersten Welle verbunden, wobei der weitere Koppelradsatz ein an der ersten Welle festgelegtes Stirnrad aufweist.
Durch das Bereitstellen einer zweiten Elektromaschine, die mit der ersten Welle oder mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist, ergibt sich eine große Vielfalt von Betriebsarten.
In einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb ist die zweite Elektromaschine immer angebunden, so dass diese immer ein Boost-Moment bereitstellen kann oder auch ein Rekuperationsmoment.
Zudem ist es möglich, aus einer rein elektrischen Fahrt mittels der ersten Elektromaschine den Verbrennungsmotor mittels der zweiten Elektromaschine zu starten. Auch ist es möglich, die zweite Elektromaschine zur Bordnetzversorgung zu verwenden.
Zudem ist ein serielles Fahren möglich. Hierbei wird das Fahrzeug elektromotorisch mittels der ersten Elektromaschine angetrieben. Die zweite Elektromaschine wird generatorisch betrieben, und zwar angetrieben durch den Verbrennungsmotor. In diesem seriellen Fahrbetrieb ist auch ein Kriechen möglich, also ein Fahren unterhalb einer Mindestgeschwindigkeit im rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb.
Die zweite Elektromaschine kann auch zur Unterstützung einer Verbrennungsmotor-Drehzahlregelung beim Ankoppeln und bei Schaltungen verwendet werden. So kann der Verbrennungsmotor in sämtlichen Vorwärtsgangstufen angekoppelt werden, wenn die erste Elektromaschine in einer der elektrischen Gangstufen Antriebsleistung bereitstellt.
Die erste Elektromaschine wird vorzugsweise auch zum Anfahren verwendet. Mit beiden Elektromaschinen ist es generell möglich, ein Fahren vorwärts und rückwärts durchzuführen.
Das Hybrid-Getriebe weist vorzugsweise keinen Radsatz auf, der einer verbrennungsmotorischen Rückwärtsgangstufe zugeordnet ist. Verbrennungsmotorisch ist folglich vorzugsweise kein Rückwärtsfahrbetrieb möglich.
Die zweite Elektromaschine ist axial versetzt angeordnet zu allen anderen Wellen des Hybrid-Getriebes. Vorzugsweise überlappt die zweite Elektromaschine in axialer Richtung mit wenigstens einem Gangradsatz, vorzugsweise auch mit dem Koppelradsatz.
Die Getriebeeingangswelle kann in einer Ausführungsform direkt mit einer Antriebswelle der Antriebseinheit, die den Verbrennungsmotor aufweist, verbunden werden.
Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn das Hybrid-Getriebe eine Trennkupplung aufweist, und zwar zum Verbinden der ersten Welle mit einem Verbrennungsmotor, wobei die Trennkupplung koaxial angeordnet ist zu der Getriebeeingangswelle oder zu der ersten Welle.
Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, die zweite Elektromaschine im rein elektrischen Fahrbetrieb einzusetzen.
Ferner ist es hierbei vorteilhaft, wenn die Getriebeeingangswelle über eine Hohlrad-Stirnrad-Verzahnung mit einer fünften Welle verbunden ist, die mit der ersten Welle über die Trennkupplung verbunden ist.
Die fünfte Welle ist vorzugsweise koaxial zu der ersten Welle.
Die Trennkupplung kann als formschlüssige Kupplung, insbesondere als Klauenkupplung, realisiert werden. Die Trennkupplung kann jedoch auch als Reibkupplung ausgebildet sein.
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.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Hybrid-Antriebsstranges für ein Kraftfahrzeug mit einem Hybrid-Getriebe;
2 eine Schalttabelle einer Trennkupplung und von Schaltelementen des Hybrid-Getriebes der 1 für unterschiedliche Fahrbetriebszustände;
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; und
6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Hybrid-Getriebes.

In 1 ist ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet. Der Antriebsstrang 10 weist eine Antriebseinheit 12 auf, die einen Verbrennungsmotor VM beinhaltet, der direkt oder über eine nicht dargestellte Dämpfungseinrichtung eine Antriebswelle 80 antreibt. Die Antriebseinheit 12 ist mit einem Hybrid-Getriebe 14 verbunden, das einen Abtrieb 17 beinhaltet. Der Abtrieb 17 beinhaltet eine Leistungsverteilungseinrichtung 16, mittels der Antriebsleistung auf angetriebene Räder 18L, 18R verteilbar ist.
Das Hybrid-Getriebe 14 weist eine erste Welle 20 auf, sowie eine zweite Welle 22, die parallel versetzt hierzu angeordnet ist. 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 an der ersten Welle 20 festgelegt ist, sowie ein an der zweiten Welle 22 drehbar gelagertes Losrad 28, das mittels eines Schaltelementes A mit der zweiten Welle 22 verbindbar ist.
Die zweite Welle 22 ist ferner mittels eines zweiten Gangradsatzes 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 an der zweiten Welle 22 drehbar gelagertes Losrad 34, das mittels eines Schaltelementes C mit der zweiten Welle 22 verbindbar ist.
An der zweiten Welle 22 ist ferner ein Abtriebsrad 36 des Abtriebs 17 festgelegt, das mit einem Eingangsglied der Leistungsverteilungseinrichtung 16 (z.B. ein Differenzial) in Eingriff steht.
Das Hybrid-Getriebe 14 beinhaltet ferner eine dritte Welle 40. Die dritte Welle 40 ist koaxial angeordnet zu der ersten Welle 20. Die dritte Welle 40 ist über einen Koppelradsatz 42 mit der zweiten Welle 22 verbunden. Der Koppelradsatz 42 ist ein Konstanten-Radsatz und beinhaltet ein Festrad 44, das an der dritten Welle 40 festgelegt ist, sowie ein Festrad 46, das an der zweiten Welle 22 festgelegt ist. In manchen Ausführungsformen stehen die Festräder 44, 46 direkt miteinander in Eingriff; in anderen Ausführungsformen können die Festräder 44, 46 über ein Zwischenrad verbunden sein.
Eine erste Elektromaschine EM1 ist koaxial zu der dritten Welle 40 angeordnet. Die erste Elektromaschine EM1 ist über einen Planetenradsatz 50 mit der dritten Welle 40 verbindbar. Der Planetenradsatz 50 ist zumindest teilweise radial innerhalb eines Rotors 52 der ersten Elektromaschine EM1 und axial überlappend mit dem Rotor 52 der ersten Elektromaschine EM1 angeordnet. Die erste Elektromaschine EM1 weist ferner einen Stator 54 auf, der an einem Gehäuse 56 festgelegt ist.
Der Planetenradsatz 50 beinhaltet ein erstes Glied 58 in Form eines Sonnenrades, das drehfest mit der dritten Welle 40 verbunden ist. Ferner weist der Planetenradsatz 50 ein zweites Glied 60 in Form eines Hohlrades auf. Ein drittes Glied 62 in Form eines Planetenträgers ist drehfest mit dem Rotor 52 verbunden.
Das zweite Glied 60 ist über ein Schaltelement E mit der vierten Welle 40 verbindbar. Ferner ist das zweite Glied 60 über ein Schaltelement F mit dem Gehäuse 56 verbindbar.
Die Schaltelemente E und F bilden ein Doppelschaltelement, das mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung betätigbar ist und das in axialer Richtung zwischen dem Planetenradsatz 50 und dem Koppelradsatz 42 angeordnet ist.
In gleicher Weise bilden die oben beschriebenen Schaltelemente A und C ein Doppelschaltelement, das mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung betätigbar ist und das in axialer Richtung zwischen dem ersten Gangradsatz 24 und dem zweiten Gangradsatz 30 an der zweiten Welle 22 festgelegt ist.
Der Koppelradsatz 42 ist in axialer Richtung zwischen dem Doppelschaltelement E/F und dem zweiten Gangradsatz 30 angeordnet.
Das Hybrid-Getriebe 14 beinhaltet ferner eine vierte Welle 64, die parallel versetzt zu der ersten Welle 20 und zu der zweiten Welle 22 angeordnet ist. Die vierte Welle 64 ist mit einem Abtriebsrad 66 drehfest verbunden, das mit dem Eingangsglied der Leistungsverteilungseinrichtung 16 in Eingriff steht.
Ferner ist die vierte Welle 64 über einen dritten Gangradsatz 68 mit der ersten Welle 20 verbindbar. Der dritte Gangradsatz 68 beinhaltet ein Losrad 70, das drehbar an der vierten Welle 64 gelagert ist und das mittels eines Schaltelementes B mit der vierten Welle 64 verbindbar ist. Der dritte Gangradsatz 68 beinhaltet ferner das Festrad 26 des ersten Gangradsatzes 64. Das Festrad 26 wird also sowohl von dem ersten Gangradsatz 24 als auch von dem dritten Gangradsatz 68 genutzt.
Die vierte Welle 64 ist ferner über einen vierten Gangradsatz 72 mit der ersten Welle 20 verbindbar. Der vierte Gangradsatz 72 weist ein Losrad 74 auf, das drehbar an der vierten Welle 64 gelagert ist und das mittels eines Schaltelementes D mit der vierten Welle 64 verbindbar ist. Der vierte Gangradsatz 72 beinhaltet ferner das Festrad 32 des zweiten Gangradsatzes 30. Der zweite Gangradsatz 30 und der vierte Gangradsatz 72 teilen sich folglich das Festrad 32.
Die Schaltelemente B und D liegen in axialer Richtung zwischen dem dritten Gangradsatz 68 und dem vierten Gangradsatz 72 an der vierten Welle 64 und bilden ein weiteres Doppelschaltelement, das mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung betätigbar ist.
Das Hybrid-Getriebe beinhaltet ferner eine zweite Elektromaschine EM2. Die zweite Elektromaschine EM2 ist parallel versetzt zu den beschriebenen Wellen angeordnet und weist eine Motorwelle 76 auf, an der ein Festrad (Ritzel) 78 festgelegt ist. Das Festrad 78 steht vorliegend in Eingriff mit einem Achsversatz-Zahnrad 84, das an einer Getriebeeingangswelle 82 festgelegt ist.
Es versteht sich jedoch, dass die zweite Elektromaschine optional ist.
Die Getriebeeingangswelle 82 ist über eine Trennkupplung K0 in Form einer formschlüssigen Kupplung mit einer Antriebswelle 80 der Antriebseinheit 12 verbunden.
Das Achsversatz-Zahnrad 84 weist eine Außenverzahnung 86 auf, über die das Achsversatz-Zahnrad 84 mit dem Festrad 78 der Motorwelle 76 in Eingriff steht.
Das Achsversatz-Zahnrad 84 weist ferner ein vorzugsweise axial gegenüber der Außenverzahnung 86 versetzt angeordnete Innenverzahnung 88 auf. Die Innenverzahnung 88 steht in Eingriff mit einem Festrad (Ritzel) 90, das an der ersten Welle 20 festgelegt ist. Das Festrad 90 weist eine Außenverzahnung 91 auf, die mit der Innenverzahnung 88 des Achsversatz-Zahnrades 84 in Eingriff steht. Durch das Achsversatz-Zahnrad 84 wird ein Achsversatz V zwischen der Getriebeeingangswelle 82 und der ersten Welle 20 eingerichtet.
Durch den Achsversatz V kann das Hybrid-Getriebe 14 mit einer vom Außendurchmesser her vergleichsweise großen ersten Elektromaschine EM1 ausgestattet werden, trotz der Tatsache, dass bei einem Einbau insbesondere front-quer in einem Kraftfahrzeug die Einbauumgebung relativ problematisch ist. Engstellen sind ggf. ein Gelenk von Seitenwellen, eine Getriebeaufhängung und/oder ein unterer Fahrzeuglängsträger. Diese Engstellen können durch den Achsversatz vorteilhaft vermieden werden.
Durch das Achsversatz-Zahnrad 84 wird zwischen der Getriebeeingangswelle 82 und der ersten Welle 20 eine Übersetzung eingerichtet, die größer ist als 1 (es wird eine Übersetzung ins Schnelle eingerichtet).
Die erste Welle 20 und die Getriebeeingangswelle 82 sind über das Achsversatz-Zahnrad 84 und das Festrad 90 verbunden, drehen also zwangsläufig mit einer zueinander proportionalen Drehzahl.
Generell können sämtliche Schaltelemente A - F als formschlüssige Schaltelemente (zum Beispiel Klauen) ausgeführt werden.
Ein Parksperrenrad P zum Immobilisieren des Kraftfahrzeuges kann beispielsweise an der vierten Welle 64 oder an der zweiten Welle 22 festgelegt sein.
Das Hybrid-Getriebe 14 ermöglicht einen rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb in vier Vorwärtsgangstufen V1-V4, wie es in 2 dargestellt ist. In den vier Vorwärtsgangstufen V1-V4 ist jeweils die Trennkupplung K0 geschlossen. In der Vorwärtsgangstufe V1 ist zudem das Schaltelement A geschlossen. In der Vorwärtsgangstufe V2 ist das Schaltelement B geschlossen. In der Vorwärtsgangstufe V3 ist das Schaltelement C geschlossen. In der Vorwärtsgangstufe V4 ist das Schaltelement D geschlossen.
Bei einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb sind die Schaltelemente E und F geöffnet, das Doppelschaltelement E/F richtet also eine Neutralstellung ein. Hierdurch dreht sich zwar die dritte Welle 40, das hierdurch übertragene Drehmoment kann sich jedoch innerhalb des Planetenradsatzes 50 bei geöffneten Schaltelementen E, F nicht abstützen, so dass die erste Elektromaschine E1 nicht zwangsläufig mitdreht.
Die zweite Elektromaschine EM2 kann in dem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb generell zum Bereitstellen von zusätzlicher Antriebsleistung angesteuert werden, oder auch zur Bereitstellung von Rekuperationsleistung, um das Fahrzeug abzubremsen.
Ferner ist mittels des Hybrid-Getriebes 14 ein rein elektromotorischer Antrieb möglich. Hierzu wird entweder (in einer ersten elektromotorischen Gangstufe E1) das Schaltelement E geschlossen, oder (in einer zweiten elektromotorischen Gangstufe E2) das Schaltelement F.
Antriebsleistung der ersten Elektromaschine EM1 wird folglich in die dritte Welle 40 eingeleitet und von dort über den Koppelradsatz 42 zu der zweiten Welle 22, und von dort zu dem Abtrieb 17. In dem rein elektromotorischen Fahrbetrieb sind die Schaltelemente A-D geschlossen.
Generell ist auch ein Hybrid-Fahrbetrieb möglich, bei dem eines der Schaltelemente A-D und eines der Schaltelemente E-F geschlossen sind. In diesem Fall überlagert sich die Antriebsleistungen in dem Abtrieb 17.
Ferner ist, wie es in 2 dargestellt ist, auch ein serieller Fahrbetrieb in zwei unterschiedlichen Gangstufen Ser1, Ser2)möglich. Hierbei wird ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb eingerichtet, wie oben beschrieben, indem entweder das Schaltelement E oder das Schaltelement F geschlossen wird. Zum anderen wird jedoch auch die Trennkupplung K0 geschlossen (die ansonsten im rein elektromotorischen Fahrbetrieb geöffnet ist). Hierdurch ist es möglich, in dem rein elektromotorischen Fahrbetrieb mittels der ersten Elektromaschine EM1 den Verbrennungsmotor dazu zu nutzen, um die zweite Elektromaschine EM2 generatorisch anzutreiben, um eine Batterie zu laden. Die auf diese Weise erzeugte elektrische Energie, die in der Batterie gespeichert wird, kann von der ersten Elektromaschine EM1 entnommen werden, um das Fahrzeug anzutreiben.
Ein derartiger serieller Betrieb kann auch mit einer Kriechgeschwindigkeit durchgeführt werden.
Ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb kann auch alleine mittels der zweiten Elektromaschine EM2 eingerichtet werden, wobei in diesem Fall die Trennkupplung K0 geöffnet ist. Die zweite Elektromaschine EM2 kann die Gangstufen V1-V4 für den elektrischen Fahrbetrieb nutzen.
Es versteht sich, dass im elektrischen Fahrbetrieb auch Antriebsleistung beider Elektromaschinen EM1, EM2 überlagert werden kann.
Das Hybrid-Getriebe weist keine dedizierte Rückwärtsgangstufe auf. Ein Rückwärtsfahren wird ausschließlich über die erste oder zweite Elektromaschine eingerichtet, indem die Drehrichtung umgekehrt wird.
Die erste Elektromaschine EM1 kann zur Stützung der Zugkraft bei Schaltvorgängen im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb genutzt werden. Die Zugkraft kann dabei über die Gangstufe E1 oder E2 aufrechterhalten werden, wenn ein Wechsel bei den Schaltelementen A-D erfolgt. Die zweite Elektromaschine EM2 kann eine Drehzahlregelung des Verbrennungsmotors beim Ankoppeln und bei Schaltungen unterstützen. Der Verbrennungsmotor kann dabei in sämtlichen Gangstufen V1-V4 angekoppelt werden, wenn die erste Elektromaschine eine der Gangstufen E1 oder E2 nutzt.
Die zweite Elektromaschine EM2 kann zudem den Verbrennungsmotor der Antriebseinheit 12 ausgehend von einer rein elektrischen Fahrt mittels der ersten Elektromaschine EM1 starten. Ferner kann die zweite Elektromaschine EM2 zur Bordnetzversorgung verwendet werden.
Bei einem Hybrid-Betrieb kann eine Lastschaltung von V1 nach V2 beispielsweise wie folgt durchgeführt werden. Ausgangspunkt ist die Gangstufe V1, bei der K0 und A geschlossen sind. Es erfolgt zunächst ein Lastabbau am Schaltelement A und ein gleichzeitiger Lastaufbau an der ersten Elektromaschine EM1 (hierzu muss das Schaltelement E oder das Schaltelement F eingelegt sein). Der Lastabbau kann erfolgen, indem der Verbrennungsmotor 12 und die zweite Elektromaschine EM2 das Moment abbauen.
Anschließend wird das Schaltelement A geöffnet. Dann wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors 12 und der zweiten Elektromaschine EM2 abgesenkt, so dass das Schaltelement B synchron wird. Hierzu kann beispielsweise die zweite Elektromaschine EM2 generatorisch arbeiten, was bevorzugt ist, oder der Verbrennungsmotor 12 kann in den Schubbetrieb gehen. Anschließend kann das Schaltelement B eingelegt werden, um die Vorwärtsgangstufe V2 einzulegen.
Im Hybrid-Betrieb kann zudem die Drehzahl der ersten Elektromaschine EM1 abgesenkt werden. Insbesondere kann lastfrei im Hintergrund von E1 nach E2 gewechselt werden. Diese Umschaltung kann erfolgen, während der Verbrennungsmotor (und/oder die zweite Elektromaschine EM2) in einer der Gangstufen V1-V4 die Zugkraft aufrechterhält.
Nachstehend werden weiteren Ausführungsformen von Hybrid-Getrieben beschrieben, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Hybrid-Getriebe der 1 und 2 entsprechen. Die Schalttabelle der 2 lässt sich auf sämtliche nachstehende Ausführungsformen in gleicher Weise anwenden. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede zu dem Hybrid-Getriebe der 1 erläutert.
Bei dem Hybrid-Getriebe 14' der 3 ist zwischen der Antriebswelle 80 und der Getriebeeingangswelle 82' keine Trennkupplung vorgesehen, so dass diese Wellen drehfest miteinander verbunden sind.
Bei dieser Ausführungsform kann zwar ein Bauelement eingespart werden. Die zweite Elektromaschine EM2 kann jedoch nicht im rein elektrischen Fahrbetrieb eingesetzt werden.
Das Hybrid-Getriebe 14" der 4 unterscheidet sich von dem Hybrid-Getriebe der 1 in der Ausgestaltung des Planetenradsatzes 50". Der Planetenradsatz 50" weist ein erstes Glied 58" in Form eines Hohlrades auf, das mit der dritten Welle 40 verbunden ist. Der Planetenradsatz 50" beinhaltet ferner ein zweites Glied 60" in Form eines Sonnenrades, das über das Schaltelement F mit dem Gehäuse verbindbar ist oder das mittels des Schaltelementes E mit dem dritten Glied 62" in Form des Planetenträgers verbindbar ist. Das dritte Glied 62" ist mit dem Rotor der ersten Elektromaschine EM1 drehfest verbunden.
Bei dem Hybrid-Getriebe ist ein anderer Gangsprung zwischen den elektromotorischen Gangstufen E1 und E2 realisierbar, und zwar dadurch, dass die zweite elektromotorische Gangstufe E2 über das Festsetzen des Sonnenrades 60" an dem Gehäuse 56 realisiert wird.
Das Hybrid-Getriebe 14''' der 5 weist eine Getriebeeingangswelle 82''' auf, die drehfest mit der Antriebswelle 80 verbunden ist. Bei dem Hybrid-Getriebe 14''' ist die Getriebeeingangswelle 82" drehfest mit dem Achsversatz-Zahnrad 84''' verbunden, genau so wie bei der Ausführungsform der 1. Das Festrad 90, dessen Außenverzahnung mit der Innenverzahnung 86 des Achsversatz-Zahnrades 84 in Eingriff steht, ist jedoch nicht mit der ersten Welle 20 verbunden, sondern mit einer fünften Welle 92. Die fünfte Welle 82 ist koaxial zu der ersten Welle 20 angeordnet und ist mit der ersten Welle 20 über eine Trennkupplung K0''' verbindbar.
Ein weiterer Unterschied bei dem Hybrid-Getriebe 14''' der 5 liegt darin, dass das Festrad 78 der Motorwelle 76 mit dem Festrad 26 des ersten Gangradsatzes 24 in Eingriff steht, und nicht mit dem Achsversatz-Zahnrad 84'''. Das Achsversatz-Zahnrad 84''' benötigt daher bei dieser Ausführungsform keine Außenverzahnung.
Die Funktionen des Hybrid-Getriebes 14''' sind die gleichen wie bei der Ausführungsform der 1.
Das Hybrid-Getriebe 14^IV der 6 basiert wiederum auf dem Hybrid-Getriebe 14 der 1. Bei dem Hybrid-Getriebe 14^IV ist eine Getriebeeingangswelle 82^IV drehfest mit der Antriebswelle 80 verbunden. Die Getriebeeingangswelle 82^IV ist mit einem Festrad 90^IV drehfest verbunden. Ferner ist die erste Welle 20 mit einer hierzu koaxialen fünften Welle 82^IV über eine Trennkupplung K0 verbindbar. Die fünfte Welle 92^IV ist drehfest mit einem Achsversatz-Zahnrad 84^IV verbunden, das eine Innenverzahnung 88^IV aufweist. Das Festrad 90^IV steht mit seiner nicht näher bezeichneten Außenverzahnung mit der Innenverzahnung 88^IV des Achsversatz-Zahnrades 84 in Eingriff.
Die durch das Achsversatz-Zahnrad 84 bzw. die hierdurch realisierte Hohlrad-Stirnrad-Verzahnung eingerichtete Übersetzung ist kleiner 1. Mit anderen Worten ist die Vorübersetzung des Verbrennungsmotors so ausgebildet, dass dessen Drehzahl ins Langsame übersetzt wird.
Wie bei der Ausführungsform der 5 ist die zweite Elektromaschine EM2 mit dem Festrad 78 an das Festrad 26 des ersten Gangradsatzes 24 angebunden.
Die zweite Elektromaschine EM2 kann auch bei den anderen Ausführungsformen mit einem Zahnrad von einem der Gangradsätze verbunden sind, anstelle einer Verbindung mit dem Achsversatz-Zahnrad.
Insgesamt kann mit sämtlichen oben beschriebenen Hybrid-Getrieben eine kompakte Bauweise realisiert werden. Es ergibt sich generell ein guter Verzahnungswirkungsgrad in der elektromotorischen Hauptfahrgangstufe E1, da zur Leistungsverteilungseinrichtung 16 hin nur zwei Zahneingriffe erforderlich sind.
Zum Betätigen der Schaltelemente A-F sind nur drei Betätigungseinrichtungen notwendig. Ggf. ist eine weitere Betätigungseinrichtung für die Trennkupplung K0 vorgesehen.
Durch den Achsversatz, der mittels des Achsversatz-Zahnrades 84 bei sämtlichen Ausführungsformen realisiert wird, kann das gesamte Getriebe in Bezug auf den Verbrennungsmotor radial versetzt angeordnet sein. Hierdurch kann die radiale Position im Bauraum freier bestimmt werden, wodurch eine vom Durchmesser her größere erste Elektromaschine EM1 zum Einsatz kommen kann.
Bezugszeichenliste

10: Kraftfahrzeugantriebsstrang
12: Antriebseinheit mit Verbrennungsmotor
14: Hybrid-Getriebe
17: Abtrieb
16: Leistungsverteilungseinrichtung
18L/R: angetriebene Räder
20: erste Welle
22: zweite Welle
24: erster Gangradsatz
26: Festrad
28: Losrad
30: zweiter Gangradsatz
32: Festrad
34: Losrad
36: Abtriebsrad
40: dritte Welle
42: Koppelradsatz
44: Festrad
46: Festrad
50: Planetenradsatz
52: Rotor EM1
54: Stator EM1
56: Gehäuse
58: erstes Glied
60: zweites Glied
62: drittes Glied
64: vierte Welle
66: Abtriebsrad
68: dritter Gangradsatz
70: Losrad
72: vierter Gangradsatz
74: Losrad
76: Motorwelle EM2
78: Festrad
80: Antriebswelle
82: Getriebeeingangswelle
84: Achsversatz-Zahnrad
86: Außenverzahnung
88: Innenverzahnung
90: Festrad (Ritzel)
91: Außenverzahnung 90
92: fünfte Welle
K0: Trennkupplung
EM1: erste Elektromaschine
V: Achsversatz
EM2: zweite Elektromaschine
P: Parksperrenrad
A: erstes Schaltelement
C: zweites Schaltelement
B: drittes Schaltelement
D: viertes Schalelement
E: fünftes Schaltelement
F: sechstes Schaltelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013215114 A1 [0006]

Claims

Hybrid-Getriebe (14) für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang (10), mit - einer Getriebeeingangswelle (82), insbesondere zum Verbinden mit einer Antriebseinheit (12), die einen Verbrennungsmotor aufweist; - einer ersten Welle (20), die mit der Getriebeeingangswelle (82) verbunden oder verbindbar ist; - einer zweiten Welle (22), die über wenigstens einen mittels eines Schaltelementes (A;C) schaltbaren Gangradsatz (24;30) mit der ersten Welle (20) verbindbar ist, wobei die zweite Welle (22) mit einem Abtrieb (17) verbunden ist; - 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 erste Welle (20) parallel versetzt zu der Getriebeeingangswelle (82) angeordnet ist, so dass zwischen der Getriebeeingangswelle (82) und der ersten Welle (20) eine Übersetzung eingerichtet ist, wobei die Übersetzung größer ist oder kleiner ist als 1.
Hybrid-Getriebe nach Anspruch 1, wobei die dritte Welle (40) koaxial zu der ersten Welle (20) angeordnet ist.
Hybrid-Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Koppelradsatz (42) ein an der dritten Welle (40) festgelegtes Festrad (44) sowie ein an der zweiten Welle (22) festgelegtes Festrad (46) aufweist, die direkt miteinander in Eingriff stehen oder über ein Zwischenrad verbunden sind.
Hybrid-Getriebe nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Getriebeeingangswelle (82) mit der ersten Welle (20) über eine Hohlrad-Stirnrad-Verzahnung (88,91) verbunden oder verbindbar ist.
Hybrid-Getriebe nach Anspruch 4, wobei an der Getriebeeingangswelle (82) ein Hohlrad (84) mit einer Innenverzahnung (88) festgelegt ist, die mit einer Außenverzahnung (91) eines Stirnrades (90) in Eingriff steht, das an der ersten Welle festgelegt ist oder über eine Kupplung (K0) mit der ersten Welle (20) verbindbar ist.
Hybrid-Getriebe nach Anspruch 4, wobei an der Getriebeeingangswelle ein Stirnrad (90^IV) festgelegt ist, das mit einer Innenverzahnung (88^IV) eines Hohlrades (84^IV) in Eingriff steht, das mit der ersten Welle verbunden oder über eine Kupplung (K0) mit der ersten Welle (20) verbindbar ist.
Hybrid-Getriebe nach einem der Ansprüche 1-6, mit einer vierten Welle (64), die über wenigstens einen mittels eines Schaltelementes (D;B) schaltbaren Gangradsatz (68;72) mit der ersten Welle (20) verbindbar ist, wobei die vierte Welle (64) mit dem Abtrieb (17) verbunden ist.
Hybrid-Getriebe nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die zweite Welle (22) über zwei schaltbare Gangradsätze (24,30) mit der ersten Welle (20) verbindbar ist und/oder wobei die vierte Welle (64) über zwei schaltbare Gangradsätze (68,72) mit der ersten Welle (20) verbindbar ist.
Hybrid-Getriebe nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die erste Elektromaschine (EM1) über wenigstens einen schaltbaren Planetenradsatz (50) mit der dritten Welle (40) verbindbar ist.
Hybrid-Getriebe nach Anspruch 9, wobei - ein erstes Glied (58) des Planetenradsatzes (50) mit der dritten Welle (40) verbunden ist, und/oder - ein zweites Glied (60) des Planetenradsatzes (50) mit einem Gehäuse (56) verbindbar ist, und/oder - ein drittes Glied (62) des Planetenradsatzes (50) mit einem Rotor (52) der ersten Elektromaschine (EM1) verbunden ist.
Hybrid-Getriebe nach Anspruch 9 oder 10, wobei zwei (58,60; 60^II,62^II) von drei Gliedern des Planetenradsatzes (50) miteinander verbindbar sind.
Hybrid-Getriebe nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Planetenradsatz (50) zumindest teilweise radial innerhalb eines Rotors (52) der ersten Elektromaschine (EM1) und/oder zumindest teilweise axial überlappend mit dem Rotor (52) der ersten Elektromaschine (EM1) angeordnet ist.
Hybrid-Getriebe nach einem der Ansprüche 1-12, wobei eine zweite Elektromaschine (EM2) - über einen weiteren Koppelradsatz (78,84) mit der Getriebeeingangswelle (82) verbunden ist, wobei der weitere Koppelradsatz (78.84) ein an der Getriebeeingangswelle (82) festgelegtes Stirnrad (84) aufweist, oder - über einen weiteren Koppelradsatz (78,26) mit der ersten Welle (20) verbunden ist, wobei der weitere Koppelradsatz (78,26) ein an der ersten Welle (20) festgelegtes Stirnrad (26) aufweist.
Hybrid-Getriebe nach einem der Ansprüche 1-13, mit einer Trennkupplung (K0) zum Verbinden der ersten Welle (20) mit einer Antriebseinheit (12), die einen Verbrennungsmotor (12) aufweist, wobei die Trennkupplung (K0) koaxial angeordnet ist zu der Getriebeeingangswelle (82) oder zu der ersten Welle (20).
Hybrid-Getriebe nach Anspruch 14, wobei die Getriebeeingangswelle (82^III; 82) über eine Hohlrad-Stirnrad-Verzahnung (88,91) mit einer fünften Welle (92) verbunden ist, die mit der ersten Welle (20) über die Trennkupplung (K0) verbindbar ist.