DE102021111921B4 - Vehicle powertrain with reduced linkage (EVT) transmission - Google Patents

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Abstract

Fahrzeugantriebsstrang (1) mit einem (EVT-) Getriebe, zum Verbringen von Drehmoment, wobei zwischen einer ersten Elektromaschine (3) und einer Verbrennungskraftmaschine (4) zumindest ein Planetengetriebe (7) angeordnet ist, das an ein Summengetriebe (8) angeschlossen ist, mittels dessen das Drehmoment einer zweiten Elektromaschine (5) zusätzlich oder selektiv an ein Differentialgetriebe (6) weitergebbar ist, wobei das Planetengetriebe (7) nur einen einzigen Planetenträger (9) aufweist, auf dem wenigstens ein Stufenplanetenrad (11) gelagert ist und das Summengetriebe (8) eine Summierwelle (18) besitzt, die in einer Betriebsart zum Aufnehmen des Drehmoments vom Planetengetriebe (7) einerseits und von der zweiten Elektromaschine (5) andererseits vorbereitet ist, sowie zur Weitergabe an das Differentialgetriebe (6) vorbereitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Summierwelle (18) ein erstes Eingangszahnrad (17) befestigt ist, das in einer Betriebsart Drehmoment von einem ersten Hohlrad (14) des Planetengetriebes (7) eingeleitet ist und über ein Summierausgangszahnrad (19) dem Differentialgetriebe (6) weitergegeben ist und auf der Summierwelle (18) ein zweites Eingangszahnrad (22) gelagert ist, das einerseits mit einem Ausgangszahnrad (23) der zweiten Elektromaschine (5) in Wirkeingriff steht und andererseits mit einem Drehmomentausgabezahnrad (21) des Planetengetriebes (7) in Wirkeingriff steht, welches mit einem zweiten Hohlrad (16) des Planetengetriebes (7) drehmomentweiterleitend verbunden ist.Vehicle drive train (1) with an (EVT) transmission for transferring torque, wherein at least one planetary gear (7) is arranged between a first electric machine (3) and an internal combustion engine (4) and is connected to a summation gear (8), by means of which the torque of a second electric machine (5) can be additionally or selectively passed on to a differential gear (6), the planetary gear (7) having only a single planetary carrier (9) on which at least one stepped planet wheel (11) is mounted and the sum gear (8) has a summation shaft (18), which is prepared in one operating mode for absorbing the torque from the planetary gear (7) on the one hand and from the second electric machine (5) on the other hand, and is prepared for transmission to the differential gear (6), characterized that a first input gear (17) is fastened to the summation shaft (18), which is introduced in a torque mode from a first ring gear (14) of the planetary gear (7) and is passed on to the differential gear (6) via a summation output gear (19). and a second input gear (22) is mounted on the summation shaft (18), which on the one hand is in operative engagement with an output gear (23) of the second electric machine (5) and on the other hand is in operative engagement with a torque output gear (21) of the planetary gear (7), which is connected in a torque-transmitting manner to a second ring gear (16) of the planetary gear (7).

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugantriebsstrang mit einem (EVT- / Electronic Variable Transmission-) Getriebe zum Verbringen von Drehmoment, wobei zwischen einer ersten Elektromaschine und einer Verbrennungskraftmaschine (als Teil des Fahrzeugantriebsstrangs) zumindest ein Planetengetriebe angeordnet ist, das an ein Summengetriebe / Summiergetriebe angeschlossen ist, mittels dessen das Drehmoment einer zweiten Elektromaschine (als Teil des Fahrzeugantriebsstrangs) zusätzlich oder selektiv an ein Differentialgetriebe (als Teil des Fahrzeugantriebsstrangs) weitergebbar ist, wobei das Planetengetriebe nur einen einzigen Planetenträger aufweist, auf dem wenigstens ein Stufenplanetenrad gelagert ist und das Summengetriebe eine Summierwelle besitzt, die in einer Betriebsart zum Aufnehmen des Drehmoments vom Planetengetriebe einerseits und von der zweiten Elektromaschine andererseits vorbereitet ist, sowie zur Weitergabe an ein Differentialgetriebe vorbereitet ist.The invention relates to a vehicle drive train with an (EVT/Electronic Variable Transmission) transmission for transferring torque, with at least one planetary gear being arranged between a first electric machine and an internal combustion engine (as part of the vehicle drive train), which planetary gear is connected to a summation gear/summation gear , by means of which the torque of a second electric machine (as part of the vehicle drive train) can be additionally or selectively passed on to a differential gear (as part of the vehicle drive train), the planetary gear having only a single planetary carrier on which at least one stepped planet wheel is mounted and the sum gear has a summing shaft has, which is prepared in an operating mode for receiving the torque from the planetary gear on the one hand and from the second electric machine on the other hand, and is prepared for transmission to a differential gear.

Aus dem Stand der Technik sind bereits zahlreiche Elektrofahrzeugantriebsstränge, insbesondere rekonfigurierbare Powersplit-Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge, wie Pkws, aber auch Nutzfahrzeuge, wie Lkws bekannt. So offenbart bspw. die DE 10 2012 213 255 A1 einen Antriebsstrang, aufweisend einen Zahnradsatz, der ein Sonnenrad, einen Träger, ein Hohlrad, das mit einer Vorgelegewelle verbunden ist, und Planetenräder umfasst, die auf dem Träger gelagert sind und mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen, ferner aufweisend einen zweiten Zahnradsatz, der mit einer Verbrennungskraftmaschine verbindbar ist, zum Antreiben eines Generators mit Überdrehzahl (Overdrive); eine Kupplung zum lösbaren Verbinden der Verbrennungskraftmaschine und des Trägers; eine zweite Kupplung zum lösbaren Verbinden des Sonnenrades und des Generators; und einen Elektromotor, der mit einer Vorgelegewelle verbunden ist. Der Betrieb des Antriebsstranges soll besonders leicht zwischen dem Powersplit-Modus und dem seriellen Modus umgeschaltet werden.Numerous electric vehicle drive trains, in particular reconfigurable power split drive trains for motor vehicles such as passenger cars, but also commercial vehicles such as trucks, are already known from the prior art. For example, the DE 10 2012 213 255 A1 a powertrain including a gear set including a sun gear, a carrier, a ring gear connected to a countershaft, and planetary gears supported on the carrier and meshing with the sun gear and the ring gear, further including a second gear set, the is connectable to an internal combustion engine for driving a generator with overspeed (overdrive); a coupler for detachably connecting the internal combustion engine and the carrier; a second clutch for detachably connecting the sun gear and the generator; and an electric motor connected to a countershaft. The operation of the drive train should be particularly easy to switch between the power split mode and the serial mode.

Aus einer weiteren Druckschrift, nämlich der EP 3 106 338 B1 ist auch eine Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug bekannt, wobei die Antriebseinheit ausgelegt ist zum Verteilen von Ausgangsleistung einer Kraftmaschine an einen ersten Motor mit einer Erzeugungsfunktion und an ein Ausgangselement, und zum Hinzufügen von Ausgangsleistung eines zweiten Motors, angetrieben durch elektrische Leistung, die durch den ersten Motor erzeugt wird, zu Leistung, die zum Ausgangselement zugeführt wird. Dabei soll diese Antriebseinheit folgendes umfassen: eine erste Planetengetriebeeinheit, die ausgelegt ist zum Durchführen einer Differentialaktion zwischen einem ersten Eingangselement, auf das die Ausgangsleistung in der Kraftmaschine angewendet wird, einem ersten Reaktionselement, verbunden mit dem ersten Motor, und einem ersten Ausgangselement. Ferner soll umfasst sein, eine zweite Planetengetriebeeinheit, die ausgelegt ist zum Durchführen einer Differentialaktion zwischen einem zweiten Eingangselement, verbunden mit dem ersten Ausgangselement, einem zweiten Ausgangselement und einem zweiten Reaktionselement; eine erste Kupplung, die gezielt ausgelegt ist zum Verbinden eines beliebigen aus dem ersten Eingangselement und dem ersten Reaktionselement mit dem zweiten Reaktionselement; eine zweite Kupplung, die ausgelegt ist zum Verbinden von mindestens zwei Elementen der zweiten Planetengetriebeeinheit zum integralen Drehen der zweiten Planetengetriebeeinheit; und eine Differentialgetriebeeinheit als eine abschließende Untersetzung, zu der ein Drehmoment vom Ausgangselement zugeführt wird; wobei das Ausgangselement mit dem zweiten Ausgangselement verbunden ist; wobei ein Ausgangsdrehmoment des zweiten Motors mit dem Drehmoment synthetisiert wird, das vom Ausgangselement zur Differentialgetriebeeinheit zugeführt wird.From another publication, namely the EP 3 106 338 B1 there is also known a power unit for a hybrid vehicle, the power unit being configured to distribute output of an engine to a first motor having a generation function and an output element, and to add output of a second motor driven by electric power generated by the first Engine is generated, to power that is supplied to the output element. Here, this drive unit shall include: a first planetary gear unit configured to perform a differential action between a first input member to which the output power in the engine is applied, a first reaction member connected to the first motor, and a first output member. It is further to be included, a second planetary gear unit configured to perform a differential action between a second input member connected to the first output member, a second output member, and a second reaction member; a first clutch selectively configured to connect any one of the first input member and the first reaction member to the second reaction member; a second clutch configured to connect at least two elements of the second planetary gear unit to integrally rotate the second planetary gear unit; and a differential gear unit as a final reduction gear to which torque is input from the output member; wherein the output element is connected to the second output element; wherein an output torque of the second motor is synthesized with the torque supplied from the output member to the differential gear unit.

Eine Leistungsweiterleit- und Wandelvorrichtung ist auch aus der EP 3 521 084 A1 bekannt.A power transmission and conversion device is also from EP 3 521 084 A1 known.

Ein Gattungsgemäßer Antriebsstrang ist aus der US 2018 / 0 208 177 A1 bekannt. Weitere Hybridgetriebe mit zwei elektrischen Maschinen sind jeweils aus der US 2019 / 0 118 639 A1 und US 2010/0 261 565 A1 bekannt.A generic drive train is from the U.S. 2018/0 208 177 A1 known. Further hybrid transmissions with two electric machines are available from the U.S. 2019/0 118 639 A1 and US 2010/0 261 565 A1 known.

EVT-Getriebe sind moderne Getriebe, die in Weiterentwicklung von Schaltgetrieben, automatisierten Schaltgetrieben, Automatikgetrieben, Doppelkupplungsgetrieben und stufenlosen Getrieben entstanden sind. In dem im Internet abrufbaren Schaeffler Kolloquium aus dem Jahre 2018 wird die Entwicklung zu solchen EVT-Getrieben auf den Seiten 137 ff. näher erläutert.EVT transmissions are modern transmissions that have been developed as a further development of manual transmissions, automated manual transmissions, automatic transmissions, dual clutch transmissions and continuously variable transmissions. In the Schaeffler colloquium from 2018, which can be accessed online, the development of such EVT transmissions is explained in more detail on pages 137 ff.

Solche EVT-Getriebe haben Verbrauchsvorteile im kombinierten Antriebsmodus der Verbrennungskraftmaschine und der Elektromotoren. Jedoch gibt es Verbrauchsnachteile im reinen „elektronischen“ Betrieb. Dieser „elektronische“ Betrieb wird auch als rein-elektrischer-Fahrbetrieb bezeichnet. Dieser Betriebsmodus tritt insbesondere bei seriellen Hybriden auf.Such EVT transmissions have consumption advantages in the combined drive mode of the internal combustion engine and the electric motors. However, there are consumption disadvantages in purely “electronic” operation. This "electronic" operation is also referred to as purely electric driving operation. This mode of operation occurs particularly in serial hybrids.

Ein serielles Hybridfahrzeug verfügt über eine beliebige Verbrennungskraftmaschine, eine erste Elektromaschine, die direkt mit der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist und eine zweite Elektromaschine, die an ein Getriebe, insbesondere ein Differentialgetriebe angebunden ist. Üblicherweise stellt eine Hochleistungsbatterie in manchen Betriebsmodi die nötige Energie für die Leistungselektronik zur Verfügung, die damit die Elektromaschinen / Elektromotoren betreibt.A serial hybrid vehicle has any internal combustion engine, a first electric machine that is directly connected to the internal combustion engine and a second electric machine that is connected to a transmission, in particular a differential gear. Usually puts a high-capacity battery in some Operating modes the necessary energy for the power electronics available, which operates the electric machines / electric motors.

Die Verbrennungskraftmaschine in einem seriellen Hybridfahrzeug hat keine mechanische Verbindung zu den Antriebsrädern. Stattdessen wird die Verbrennungskraftmaschine in einem sehr guten Wirkungsgrad betrieben und treibt somit die erste Elektromaschine an, die ständig als Generator arbeitet. Die somit erzeugte elektrische Energie wird dann an die zweite elektrische Maschine weitergeleitet. Diese zweite elektrische Maschine ist der eigentliche Fahrzeugantrieb.The internal combustion engine in a series hybrid vehicle has no mechanical connection to the drive wheels. Instead, the internal combustion engine is operated with a very high degree of efficiency and thus drives the first electric machine, which constantly works as a generator. The electrical energy thus generated is then forwarded to the second electrical machine. This second electrical machine is the actual vehicle drive.

Möchte man bspw. ein Fahrzeug mit einer Antriebsleistung von 50 kW antreiben, so muss die zweite Elektromaschine diese Leistung zur Verfügung stellen können. Damit diese Leistung dauerhaft abgerufen werden kann, muss die erste Elektromaschine diese Leistung plus Wirkungsgradverlust ständig erzeugen, d. h., die erste Elektromaschine sollte über eine Generatorleistung von wenigstens 55 kW verfügen. Die Verbrennungskraftmaschine wiederum liefert die nötige Leistung für die erste Elektromaschine im Generatorbetrieb, deshalb muss die Verbrennungskraftmaschine ca. 60 kW Leistung dauerhaft zur Verfügung stellen können, in dieser beispielhaften Rechnung.For example, if you want to drive a vehicle with a drive power of 50 kW, the second electric machine must be able to provide this power. So that this power can be called up permanently, the first electric machine must constantly generate this power plus loss of efficiency, i. That is, the first electric machine should have a generator output of at least 55 kW. The internal combustion engine, in turn, provides the necessary power for the first electric machine in generator mode, so the internal combustion engine must be able to provide around 60 kW of power permanently, in this exemplary calculation.

Generell muss ein serieller Hybrid somit in etwa die dreifache Antriebsleistung verbauen, um fahren zu können. Die lange Wirkungsgradkette von der im Kraftstoff gespeicherten Energie bis zur erzeugten Bewegungsenergie, bedeutet dabei einen relativ schlechten Gesamtwirkungsgrad des Systems.In general, a serial hybrid has to use around three times the drive power in order to be able to drive. The long efficiency chain from the energy stored in the fuel to the generated kinetic energy means a relatively poor overall efficiency of the system.

Grundsätzlich sind fünf verschiedene Betriebsmodi möglich. Der erste Betriebsmodus wird auch als konventionell bezeichnet. Der serielle Hybrid wandelt im konventionellen Fahrmodus die Antriebsleistung mehrfach: Die Verbrennungskraftmaschine betreibt die erste Elektromaschine als Generator, die somit die notwendige elektrische Leistung für die zweite elektrische Maschine zur Verfügung stellt. Diese arbeitet als Antriebsmotor.In principle, five different operating modes are possible. The first operating mode is also referred to as conventional. In conventional driving mode, the serial hybrid converts the drive power several times: The internal combustion engine operates the first electric machine as a generator, which thus provides the necessary electric power for the second electric machine. This works as a drive motor.

Der zweite Modus wird auch als rein-elektrischer-Fahrmodus bezeichnet. Dabei treibt die zweite elektrische Maschine allein das Fahrzeug an, indem elektrische Energie aus der Batterie entnommen wird und der Leistungselektronik bereitgestellt wird. Die Verbrennungskraftmaschine ist während dieser Phase ausgeschaltet.The second mode is also referred to as purely electric driving mode. The second electrical machine alone drives the vehicle by drawing electrical energy from the battery and making it available to the power electronics. The internal combustion engine is switched off during this phase.

Ein dritter Modus wird auch als Boosten bezeichnet. Dabei wird die Verbrennungskraftmaschine mit voller Leistung betrieben, damit die erste Elektromaschine als Generator elektrische Energie zur Verfügung stellen kann. Zusätzlich nutzt die zweite Elektrische Maschine die in der Batterie gespeicherte elektrische Energie, um ein maximales Abtriebsmoment zu erzeugen.A third mode is also referred to as boosting. The internal combustion engine is operated at full power so that the first electric machine can provide electrical energy as a generator. In addition, the second electrical machine uses the electrical energy stored in the battery to generate maximum output torque.

Ein vierter Modus wird auch als Rekuperationsmodus bezeichnet. Dabei wird das Fahrzeug durch die zweite elektrische Maschine abgebremst, die dabei als Generator arbeitet. Ein Großteil der Bewegungsenergie des Fahrzeugs wird in die Batterie zurückgespeist. Die Verbrennungskraftmaschine und die erste Elektromaschine werden in diesem Modus abgeschalten.A fourth mode is also referred to as recuperation mode. The vehicle is braked by the second electric machine, which works as a generator. A large part of the vehicle's kinetic energy is fed back into the battery. The internal combustion engine and the first electric machine are switched off in this mode.

Als letzter Modus ist noch die Lastpunktanhebung zu ergänzen. Die Verbrennungskraftmaschine arbeitet dabei im günstigsten Verbrauchspunkt und betreibt die erste Elektromaschine als Generator. Lediglich ein Teil dieser Generatorleistung wird von der zweiten Elektromaschine als Abtriebsleistung benötigt. Der restliche Anteil wird genutzt, um elektrische Energie in der Batterie zu speichern.The last mode to be added is the load point increase. The internal combustion engine works at the most economical consumption point and operates the first electric machine as a generator. Only part of this generator power is required by the second electric machine as output power. The remaining portion is used to store electrical energy in the battery.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, all diese Betriebsmodi zu ermöglichen, aber die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere sind die momentanen Bauweisen zu komplex und verwenden zu viele Einzelteile. Hier gilt es eine Vereinfachung zu realisieren.The invention has set itself the task of making all these operating modes possible, while avoiding or at least alleviating the disadvantages known from the prior art. In particular, the current designs are too complex and use too many individual parts. A simplification has to be implemented here.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Fahrzeugantriebsstrang erfindungsgemäß den Merkmalen von Anspruch 1 oder Anspruch 5 gelöst. Dabei weist das Planetengetriebe nur einen einzigen Planetenträger auf, auf dem wenigstens ein Stufenplanetenrad (mit einem kleinen / kleineren und einem verglichen damit großen / grö-ßeren Durchmesser) gelagert ist. Der Verbund an Planetengetriebebauteilen ist nun weniger komplex, weist weniger Teile auf und ist einfacher gestaltet. Dies lässt die Kosten geringer werden. Die Koppelung erlaubt aber immer noch diverse Betriebszustände mit Überlagerung der Leistungen der Verbrennungskraftmaschine und der Elektromaschine. Statt zweier Sätze an Planetenrädern und zweier Planetenträger werden nun nur noch ein Planetenträger und ein Satz an Stufenplanetenrädern eingesetzt.This object is achieved according to the invention with the features of claim 1 or claim 5 in a generic vehicle drive train. In this case, the planetary gear has only a single planetary carrier on which at least one stepped planet wheel (with a small/smaller and a comparatively large/larger diameter) is mounted. The assembly of planetary gear components is now less complex, has fewer parts and is simpler in design. This lowers the costs. However, the coupling still allows various operating states with superimposition of the performance of the internal combustion engine and the electric machine. Instead of two sets of planet gears and two planet carriers, only one planet carrier and one set of stepped planet gears are now used.

Im Zentrum der Erfindung steht somit eine Substitution eines Planetengetriebeverbundes durch einen reduzierten Koppelsatz. Dadurch werden diverse Teile bei höherem Wirkungsgrad und ansonsten gleicher Funktion eingespart. Nur ein Planetenträger ist eingesetzt, nur entweder zwei Sonnenräder und ein Hohlrad oder ein Sonnenrad und zwei Hohlräder. Ein gestufter Planetenradsatz bzw. gestufte Planetenräder / Stufenplanetenräder in einem einzigen Planetenradsatz, sind zielführend.The focus of the invention is therefore a substitution of a planetary gear combination by a reduced coupling set. As a result, various parts are saved with higher efficiency and otherwise the same function. Only one planet carrier is used, only either two sun gears and a ring gear or one sun gear and two ring gears. A stepped planetary gear set or stepped planetary gears / stepped planetary gears in a single planetary gear set are expedient.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.Advantageous embodiments are claimed in the dependent claims and are explained in more detail below.

So ist es von Vorteil, wenn das Planetengetriebe zusätzlich zu dem Planetenträger und einer Vielzahl von als Stufenplanetenräder ausgebildeten Planetenrädern als weitere Zahnräder nur entweder ein einziges Sonnenrad und zwei Hohlräder oder aber zwei Sonnenräder und ein einziges Hohlrad besitzt. Die bedarfsgerechte Drehmomentweiterleitung ist dann in vielen unterschiedlichen Varianten möglich.It is advantageous if the planetary gear has only either a single sun gear and two ring gears or two sun gears and a single ring gear as additional gears in addition to the planet carrier and a large number of planet gears designed as stepped planet gears. The need-based torque transmission is then possible in many different variants.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Summengetriebe eine Summierwelle / Summenwelle besitzt, die in einer Betriebsart zum Aufnehmen des Drehmoments von dem Planetengetriebe einerseits und von der zweiten Elektromaschine andererseits vorbereitet ist, sowie zur Weitergabe an ein Differentialgetriebe (als Teil des Fahrzeugantriebsstrangs) vorbereitet ist. Gerade für einen seriellen Betrieb mit all den vorher schon erläuterten unterschiedlichen Betriebsmodi ist dies von Vorteil.According to the invention, it is provided that the summation gear has a summation shaft/summary shaft, which is prepared in one operating mode for absorbing the torque from the planetary gear on the one hand and from the second electric machine on the other hand, and is prepared for transmission to a differential gear (as part of the vehicle drive train). This is particularly advantageous for serial operation with all of the different operating modes that have already been explained.

Eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform, vorzugsweise in zwei Ausprägungsarten, ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der Summierwelle ein erstes Eingangszahnrad befestigt ist, über das in einer Betriebsart Drehmoment von einem ersten Hohlrad des Planetengetriebes eingeleitet ist und über ein Summierausgangszahnrad / Summenausgangszahnrad dem Differentialgetriebe weitergegeben ist und auf der Summierwelle ein zweites Eingangszahnrad gelagert ist, das einerseits mit einem Ausgangszahnrad der zweiten Elektromaschine in Wirkeingriff steht und andererseits mit einem Drehmomentausgabezahnrad des Planetengetriebes in Wirkeingriff steht, welches mit einem zweiten Hohlrad des Planetengetriebes drehmomentweiterleitend verbunden ist.A first embodiment according to the invention, preferably in two forms, is characterized in that a first input gear is fastened to the summing shaft, via which torque is introduced in one operating mode from a first ring gear of the planetary gear and is passed on to the differential gear via a summing output gear/sum output gear and on a second input gear is mounted on the summing shaft, which on the one hand is in operative engagement with an output gear of the second electric machine and on the other hand is in operative engagement with a torque output gear of the planetary gear, which is connected to a second ring gear of the planetary gear in a torque-transmitting manner.

Dabei ist es von Vorteil, wenn das erste Hohlrad an dem kleineren Durchmesser des Stufenplaneten / der Stufenplaneten drehmomentweitergebend angebunden ist.It is advantageous if the first ring gear is connected to the smaller diameter of the stepped planet(s) in a torque-transmitting manner.

Ferner hat es sich bewährt, wenn die erste Elektromaschine über den kleineren oder größeren Durchmesser des Stufenplaneten / der Stufenplaneten drehmomentweitergebend am Planetengetriebe angebunden ist und die Verbrennungskraftmaschine am Planetenträger drehmomentweitergebend am Planetengetriebe angebunden ist.It has also proven useful if the first electric machine is connected to the planetary gear in a torque-transmitting manner via the smaller or larger diameter of the stepped planet(s) and the internal combustion engine is connected to the planet carrier in a torque-transmitting manner to the planetary gear.

Eine weitere, alternative erfindungsgemäße Ausführungsform, in zwei Ausprägungen, ergibt sich vorteilhafterweise daraus, dass auf der Summierwelle ein erstes Eingangszahnrad befestigt ist, über das in einer Betriebsart Drehmoment von einem Hohlrad des Planetengetriebes eingeleitet ist und über ein Summierausgangszahnrad / Summenausgangszahnrad dem Differentialgetriebe weitergegeben ist, und auf der Summierwelle ein zweites Eingangszahnrad gelagert ist, das einerseits mit einem Ausgangszahnrad der zweiten Elektromaschine in Wirkeingriff steht und andererseits mit einem Drehmomentausgabezahnrad des Planetengetriebes in Wirkeingriff steht, welches mit dem Planetenträger des Planetengetriebes drehmomentweiterleitend verbunden ist.A further, alternative embodiment of the invention, in two forms, advantageously results from the fact that a first input gear wheel is attached to the summation shaft, via which torque is introduced in one operating mode from a ring gear of the planetary gear and is passed on to the differential gear via a summation output gear wheel/summary output gear wheel. and a second input gear wheel is mounted on the summing shaft, which on the one hand operatively meshes with an output gear wheel of the second electric machine and on the other hand operatively meshes with a torque output gear wheel of the planetary gear, which is connected to the planet carrier of the planetary gear in a torque-transmitting manner.

Dabei hat es sich bewährt, wenn das Hohlrad ein erstes Hohlrad ist, das am kleineren oder größeren Durchmesser des Stufenplaneten / der Stufenplaneten drehmomentweitergebend angebunden ist und der Planetenträger mit dem Drehmomentausgabezahnrad drehmomentweitergebend verbunden ist.It has proven useful if the ring gear is a first ring gear that is connected to the smaller or larger diameter of the stepped planet/s in a torque-transmitting manner and the planet carrier is connected to the torque output gear wheel in a torque-transmitting manner.

Dies lässt sich auch noch verfeinern, wenn die erste Elektromaschine am Planetengetriebe über ein erstes Sonnenrad und die Verbrennungskraftmaschine am Planetengetriebe über ein zweites Sonnenrad drehmomentweitergebend angebunden ist.This can also be refined if the first electric machine is connected to the planetary gear via a first sun wheel and the internal combustion engine is connected to the planetary gear in a torque-transmitting manner via a second sun wheel.

Zweckmäßig ist es in diesem Zusammenhang, wenn das erste Sonnenrad an dem größeren Durchmesser des Stufenplanetenrades / der Stufenplanetenräder drehmomentweitergebend angebunden ist und das zweite Sonnenrad an dem kleineren Durchmesser des Stufenplanetenrades / der Stufenplanetenräder drehmomentweitergebend angebunden ist.It is expedient in this context if the first sun gear is connected to the larger diameter of the stepped planetary gear/stepped planetary gears in a torque-transmitting manner and the second sun gear is connected to the smaller diameter of the stepped planetary gear/stepped planetary gears in a torque-transmitting manner.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Dabei sind vier Ausführungsformen näher dargestellt. Es zeigen:

  • 1 einen erfindungsgemäßen Fahrzeugantriebsstrang mit zwei Hohlrädern und einer Sonne,
  • 2 eine weitere Ausführungsform wie jene in der 1 gezeigte, wobei jedoch eine andere Anordnung der Sonne / des einzigen Sonnenrades gewählt ist,
  • 3 eine weitere Ausführungsform mit zwei Sonnenrädern und nur einem einzigen Hohlrad, und
  • 4 eine weitere Ausführungsform, die jener der 3 ähnlich ist, jedoch eine andere Anordnung des Hohlrades / des einzigen Hohlrades aufweist.
The invention is explained in more detail below with the aid of a drawing. Four embodiments are shown in more detail. Show it:
  • 1 a vehicle drive train according to the invention with two ring gears and a sun,
  • 2 another embodiment like those in FIG 1 shown, but with a different arrangement of the sun / the single sun wheel is chosen,
  • 3 another embodiment with two sun gears and only a single ring gear, and
  • 4 another embodiment, that of 3 is similar but has a different ring gear/single ring gear arrangement.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The figures are only of a schematic nature and serve only to understand the invention. The same elements are provided with the same reference numbers.

In der 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugantriebsstrangs 1 dargestellt. Der Fahrzeugantriebsstrang 1 besitzt ein (EVT-) Getriebe 2 zum Verbringen von Drehmoment einerseits von einer ersten Elektromaschine 3 und einer Verbrennungskraftmaschine 4 sowie andererseits von einer zweiten Elektromaschine 5 zu einem Differentialgetriebe 6.In the 1 a first embodiment of a vehicle drive train 1 according to the invention is shown. The vehicle drive train 1 has an (EVT) transmission 2 for transferring torque on the one hand from a first electric machine 3 and an internal combustion engine 4 and on the other hand from a second electric machine 5 to a differential gear 6.

Das Getriebe 2 besitzt einerseits ein Planetengetriebe 7 und ein Summengetriebe / Summiergetriebe 8 andererseits. Das Planetengetriebe 7 besitzt nur einen einzigen Planetenträger 9, auf dem wenigstens ein Planetenrad 10 gelagert ist. Üblicherweise werden mehrere Planetenräder 10 eingesetzt. Diese Planetenräder 10 bilden einen Planetenradsatz.The gear 2 has on the one hand a planetary gear 7 and a summation gear / summation gear 8 on the other. The planetary gear 7 has only a single planet carrier 9, on which at least one planet wheel 10 is mounted. Usually several planet gears 10 are used. These planetary gears 10 form a planetary gear set.

Die Planetenräder 10 sind als Stufenplanetenräder / Stufenräder 11 ausgebildet. Jedes Stufenplanetenrad 11 besitzt einen kleinen Durchmesser 12 und einen großen Durchmesser 13. In der Ausführungsform nach 1 kämmt der kleine Durchmesser 12 einerseits auf einem ersten Hohlrad 14 und andererseits auf einem ersten Sonnenrad 15. Das erste Sonnenrad 15 ist an der ersten Elektromaschine 3 über eine Welle angeschlossen. Der Planetenträger 9 ist über eine Welle an der Verbrennungskraftmaschine 4 angeschlossen. Der große Durchmesser 13 kämmt mit einem zweiten Hohlrad 16.The planetary gears 10 are designed as stepped planetary gears/stepped gears 11 . Each stepped planet gear 11 has a small diameter 12 and a large diameter 13. In the embodiment shown in FIG 1 the small diameter 12 meshes on the one hand with a first ring gear 14 and on the other hand with a first sun gear 15. The first sun gear 15 is connected to the first electric machine 3 via a shaft. The planet carrier 9 is connected to the internal combustion engine 4 via a shaft. The large diameter 13 meshes with a second ring gear 16.

Über die beiden Hohlräder 14 und 16 ist das Planetengetriebe 7 mit dem Summiergetriebe 8 verbunden. Das erste Hohlrad 14 kämmt mit einem ersten Eingangszahnrad 17. Das erste Eingangszahnrad 17 ist auf einer Summierwelle 18 befestigt. Auf der Summierwelle 18 sitzt auch ein Summierausgangszahnrad 19.The planetary gear 7 is connected to the summing gear 8 via the two ring gears 14 and 16 . The first ring gear 14 meshes with a first input gear 17. The first input gear 17 is mounted on a summation shaft 18. A summing output gear 19 is also seated on the summing shaft 18.

Das Summierausgangszahnrad 19 kämmt mit einem weiteren Zahnrad, das Drehmoment in das Differentialgetriebe 6 verbringt. Über die Pfeile 20 wird Drehmoment dann letztlich ausgegeben, nämlich an die Räder einer angetriebenen Achse des Fahrzeugs.The summing output gear 19 meshes with another gear that spends torque in the differential gear 6. Torque is then finally output via the arrows 20, namely to the wheels of a driven axle of the vehicle.

Das zweite Hohlrad 16 gibt in einem Betriebszustand Drehmoment an ein Drehmomentausgabezahnrad 21 weiter. Das Drehmomentausgabezahnrad 21 kämmt mit einem zweiten Eingangszahnrad 22, das auf der Summierwelle 18 gelagert ist. Das zweite Eingangszahnrad 22 steht auch im wirkenden Zahneingriff mit einem Ausgangszahnrad 23, das auf einer Welle sitzt, das von der zweiten Elektromaschine 5 angetrieben ist bzw. antreibbar ist.The second ring gear 16 transmits torque to a torque output gear 21 in an operating state. The torque output gear 21 meshes with a second input gear 22 which is mounted on the summing shaft 18. The second input gear 22 is also in effective meshing engagement with an output gear 23 which is seated on a shaft which is driven or can be driven by the second electric machine 5 .

Die eingangs erwähnten Betriebsmodi sind möglich. Diese Betriebsmodi sind auch in den unterschiedlichen Ausführungsformen der 2 bis 4 möglich. Diese Ausführungsformen entsprechen im Wesentlichen der Ausführungsform nach 1, wobei nachfolgend insbesondere auf die Unterschiede abgestellt ist:

  • Während in der Ausführungsform nach 1 zwei Hohlräder 14 und 16 eingesetzt sind, sowie nur ein einziges Sonnenrad 15 eingesetzt ist, ist in den Ausführungsformen der 3 und 4 nur ein einziges Hohlrad 14 vorhanden, jedoch zwei Sonnenräder 15 und 24. Statt einem zweiten Hohlrad 16 wird Drehmoment über den Planetenträger 9 ausgeleitet.
The operating modes mentioned at the outset are possible. These modes of operation are also in the different embodiments 2 until 4 possible. These embodiments essentially correspond to the embodiment 1 , whereby the following is particularly focused on the differences:
  • While in the embodiment after 1 two ring gears 14 and 16 are used, and only a single sun gear 15 is used, is in the embodiments 3 and 4 only a single ring gear 14 is present, but two sun gears 15 and 24. Instead of a second ring gear 16, torque is dissipated via the planetary carrier 9.

In der Ausführungsform nach 2 ist anders als in der Ausführungsform nach 1 das drehmomentweiterleitend mit der Elektromaschine 3 verbundene Sonnenrad 15 am großen Durchmesser 13 des Stufenplanetenrades 11 angebunden.In the embodiment after 2 is different from the embodiment according to FIG 1 the sun gear 15 , which transmits torque to the electric machine 3 , is connected to the large diameter 13 of the stepped planet gear 11 .

In der Ausführungsform nach 2 wird das Drehmoment der ersten Elektromaschine 3 somit auf dem großen Durchmesser 13 des Stufenplanetenrades 11 eingeleitet. In das Planetengetriebe 7 wird auch von der Verbrennungskraftmaschine 4 dann Drehmoment eingeleitet, und zwar über den einzigen Planetenträger 9. Die Ausleitung des Drehmoments aus dem Planetengetriebe 1 erfolgt (wahlweise) über das erste Hohlrad 14 oder das zweite Hohlrad 16.In the embodiment after 2 the torque of the first electric machine 3 is thus initiated on the large diameter 13 of the stepped planet wheel 11 . Torque is then also introduced into the planetary gear 7 by the internal combustion engine 4, specifically via the single planet carrier 9. The torque is output from the planetary gear 1 (optionally) via the first ring gear 14 or the second ring gear 16.

In den Ausführungsformen der 3 und 4 ist der größere Durchmesser 13 der Stufenplanetenräder 11 der Seite der ersten Elektromaschine 3 zugeordnet, anders als in den Ausführungsformen der 1 und 2.In the embodiments of 3 and 4 is the larger diameter 13 of the stepped planetary gears 11 associated with the side of the first electric machine 3, unlike in the embodiments of FIG 1 and 2 .

BezugszeichenlisteReference List

11
Fahrzeugantriebsstrangvehicle powertrain
22
(EVT-) Getriebe(EVT) transmission
33
erste Elektromaschinefirst electric machine
44
Verbrennungskraftmaschineinternal combustion engine
55
zweite Elektromaschinesecond electric machine
66
Differentialgetriebedifferential gear
77
Planetengetriebeplanetary gear
88th
Summengetriebesum gear
99
Planetenträgerplanet carrier
1010
Planetenradplanet wheel
1111
Stufenplanetenradstepped planet wheel
1212
kleiner Durchmesser des Stufenplanetenradessmall diameter of stepped planet wheel
1313
Großer Durchmesser des StufenplanetenradesLarge diameter of stepped planet wheel
1414
erstes Hohlradfirst ring gear
1515
erstes Sonnenradfirst sun gear
1616
zweites Hohlradsecond ring gear
1717
erstes Eingangszahnradfirst input gear
1818
Summierwellesumming wave
1919
Summierausgangszahnradsumming output gear
2020
Ausgang (links / rechts)exit (left / right)
2121
Drehmomentausgabezahnradtorque output gear
2222
zweites Eingangszahnradsecond input gear
2323
Ausgangszahnradoutput gear
2424
Sonnenradsun gear

Claims (8)

Fahrzeugantriebsstrang (1) mit einem (EVT-) Getriebe, zum Verbringen von Drehmoment, wobei zwischen einer ersten Elektromaschine (3) und einer Verbrennungskraftmaschine (4) zumindest ein Planetengetriebe (7) angeordnet ist, das an ein Summengetriebe (8) angeschlossen ist, mittels dessen das Drehmoment einer zweiten Elektromaschine (5) zusätzlich oder selektiv an ein Differentialgetriebe (6) weitergebbar ist, wobei das Planetengetriebe (7) nur einen einzigen Planetenträger (9) aufweist, auf dem wenigstens ein Stufenplanetenrad (11) gelagert ist und das Summengetriebe (8) eine Summierwelle (18) besitzt, die in einer Betriebsart zum Aufnehmen des Drehmoments vom Planetengetriebe (7) einerseits und von der zweiten Elektromaschine (5) andererseits vorbereitet ist, sowie zur Weitergabe an das Differentialgetriebe (6) vorbereitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Summierwelle (18) ein erstes Eingangszahnrad (17) befestigt ist, das in einer Betriebsart Drehmoment von einem ersten Hohlrad (14) des Planetengetriebes (7) eingeleitet ist und über ein Summierausgangszahnrad (19) dem Differentialgetriebe (6) weitergegeben ist und auf der Summierwelle (18) ein zweites Eingangszahnrad (22) gelagert ist, das einerseits mit einem Ausgangszahnrad (23) der zweiten Elektromaschine (5) in Wirkeingriff steht und andererseits mit einem Drehmomentausgabezahnrad (21) des Planetengetriebes (7) in Wirkeingriff steht, welches mit einem zweiten Hohlrad (16) des Planetengetriebes (7) drehmomentweiterleitend verbunden ist.Vehicle drive train (1) with an (EVT) transmission for transferring torque, wherein at least one planetary gear (7) is arranged between a first electric machine (3) and an internal combustion engine (4) and is connected to a summation gear (8), by means of which the torque of a second electric machine (5) can be additionally or selectively passed on to a differential gear (6), the planetary gear (7) having only a single planetary carrier (9) on which at least one stepped planet wheel (11) is mounted and the sum gear (8) has a summation shaft (18), which is prepared in one operating mode for absorbing the torque from the planetary gear (7) on the one hand and from the second electric machine (5) on the other hand, and is prepared for transmission to the differential gear (6), characterized that a first input gear (17) is fastened to the summation shaft (18), which is introduced in a torque mode from a first ring gear (14) of the planetary gear (7) and is passed on to the differential gear (6) via a summation output gear (19). and a second input gear (22) is mounted on the summation shaft (18), which on the one hand is in operative engagement with an output gear (23) of the second electric machine (5) and on the other hand is in operative engagement with a torque output gear (21) of the planetary gear (7), which is connected in a torque-transmitting manner to a second ring gear (16) of the planetary gear (7). Fahrzeugantriebsstrang (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (7) zusätzlich zu dem Planetenträger (9) und einer Vielzahl von als Stufenplanetenräder (11) ausgebildeten Planetenräder (10) als weitere Zahnräder nur entweder ein einziges Sonnenrad (15) und zwei Hohlräder (14, 16) oder aber zwei Sonnenräder (15, 24) und ein einziges Hohlrad (14) besitzt.Vehicle drive train (1) after claim 1 , characterized in that the planetary gear (7) in addition to the planetary carrier (9) and a large number of planetary gears (10) designed as stepped planetary gears (11) has only either a single sun gear (15) and two ring gears (14, 16) as additional gears. or has two sun gears (15, 24) and a single ring gear (14). Fahrzeugantriebsstrang (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hohlrad (14) an dem kleineren Durchmesser (12) des Stufenplanetenrades (11) drehmomentweitergebend angebunden ist.Vehicle drive train (1) after claim 1 , characterized in that the first ring gear (14) is connected to the smaller diameter (12) of the stepped planet wheel (11) in a torque-transmitting manner. Fahrzeugantriebsstrang (1) nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektromaschine über den kleineren oder größeren Durchmesser (12 oder 13) des Stufenplanetenrades (11) drehmomentweitergebend am Planetengetriebe (7) angebunden ist und die Verbrennungskraftmaschine (4) am Planetenträger (9) drehmomentweitergebend am Planetengetriebe (7) angebunden ist.Vehicle drive train (1) after claim 1 or 3 , characterized in that the first electric machine is connected via the smaller or larger diameter (12 or 13) of the stepped planet wheel (11) to the planetary gear (7) in a torque-transmitting manner and the internal combustion engine (4) is connected to the planet carrier (9) in a torque-transmitting manner to the planetary gear (7). is. Fahrzeugantriebsstrang (1) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Summierwelle (18) ein erstes Eingangszahnrad (17) befestigt ist, über das in einer Betriebsart Drehmoment von einem Hohlrad (14) des Planetengetriebes (7) eingeleitet ist und über ein Summierausgangszahnrad (19) dem Differentialgetriebe (6) weitergegeben ist, und auf der Summierwelle (18) ein zweites Eingangszahnrad (22) gelagert ist, das einerseits mit einem Ausgangszahnrad (23) der zweiten Elektromaschine (5) in Wirkeingriff steht und andererseits mit einem Drehmomentausgabezahnrad (21) des Planetengetriebes (7) in Wirkeingriff steht, welches mit dem Planetenträger (9) des Planetengetriebes (7) drehmomentweiterleitend verbunden ist.Vehicle drive train (1) according to the preamble of claim 1 , characterized in that a first input gear (17) is fastened to the summing shaft (18), via which torque is introduced in one operating mode from a ring gear (14) of the planetary gear (7) and via a summing output gear (19) to the differential gear (6th ) is passed on, and on the summing shaft (18) a second input gear (22) is mounted, which is on the one hand in operative engagement with an output gear (23) of the second electric machine (5) and on the other hand with a torque output gear (21) of the planetary gear (7) is in operative engagement, which is connected to the planet carrier (9) of the planetary gear (7) in a torque-transmitting manner. Fahrzeugantriebsstrang (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (14) ein erstes Hohlrad (14) ist, das am kleineren oder grö-ßeren Durchmesser (12 oder 13) des Stufenplanetenrades (11) drehmomentweitergebend angebunden ist und der Planetenträger (9) mit dem Drehmomentausgabezahnrad (21) drehmomentweitergebend verbunden ist.Vehicle drive train (1) after claim 5 , characterized in that the ring gear (14) is a first ring gear (14) which is connected to the smaller or larger diameter (12 or 13) of the stepped planet wheel (11) in a torque-transmitting manner and the planet carrier (9) is connected to the torque output gear wheel (21 ) is connected in a torque-transmitting manner. Fahrzeugantriebsstrang (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektromaschine (3) am Planetengetriebe (7) über ein erstes Sonnenrad (15) und die Verbrennungskraftmaschine (4) am Planetengetriebe (7) über ein zweites Sonnenrad (24) drehmomentweitergebend angebunden ist.Vehicle drive train (1) after claim 5 or 6 , characterized in that the first electric machine (3) on the planetary gear (7) via a first sun gear (15) and the internal combustion engine (4) on the planetary gear (7) via a second sun gear (24) is connected torque-transmitting. Fahrzeugantriebsstrang (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sonnenrad (15) an dem größeren Durchmesser (13) des Stufenplanetenrades (11) drehmomentweitergebend angebunden ist und das zweite Sonnenrad (24) an dem kleineren Durchmesser (12) des Stufenplanetenrades (11) drehmomentweitergebend angebunden ist.Vehicle drive train (1) after claim 7 , characterized in that the first sun gear (15) is connected to the larger diameter (13) of the stepped planetary gear (11) in a torque-transmitting manner and the second sun gear (24) is connected to the smaller diameter (12) of the stepped planetary gear (11) in a torque-transmitting manner.
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