DE102021120501A1

DE102021120501A1 - Hybridantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE102021120501A1
Application number: DE102021120501.8A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Liebert; Benjamin Kluge; Ulrich Ohnemus; Fritz Pobitzer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-08-06
Filing date: 2021-08-06
Publication date: 2023-02-09

Abstract

Hybridantriebsvorrichtung mit einer ersten Antriebsmaschine und mit einer zweiten Antriebsmaschine und mit einer Verbundleistungsgetriebeeinrichtung (3) zum Übertragen von Antriebsleistung von wenigstens einer diesen Antriebsmaschinen wobei die Verbundleistungsgetriebeeinrichtung (3) ein Verbundleistungs-Planetenradgetriebe und weiter weist die Verbundleistungsgetriebeeinrichtung (3) ein Verbundleistungs-Übertragergetriebe (9) auf, um mittels einer gemeinsamen Abtriebswelle (12) zum Kraftfahrzeugantriebsstrang zu leiten, weiter ist dem Verbundleistungs-Planetenradgetriebe (4) Antriebsleistung von der ersten Antriebsmaschine (1) über eine Planetengetriebe-Eingangswelle (6a) zuführbar und weiter ist dem Verbundleistungs-Planetenradgetriebe (4) Antriebsleistung von der zweiten Antriebsmaschine (2) zuführbar und weiter ist aus dem Verbundleistungs-Planetenradgetriebe (4) Antriebsleistung an das Verbundleistungs-Übertragergetriebe (9) abgebbar,dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundleistungsgetriebeeinrichtung ein Verbundleistungs-Schaltgetriebe aufweist, dass das Verbundleistungs-Schaltgetriebe (16) wenigstens zwei selektiv schaltbare Übersetzungsstufen aufweist und in Bezug auf die Übertragung von Antriebsleistung von der ersten Antriebsmaschine (1) auf die gemeinsame Abtriebswelle (12) zwischen diesen angeordnet ist und dass ein Verbundleistungs-Ausgangszahnrad (11), welches konzentrisch zur gemeinsamen Abtriebswelle (12) angeordnet ist, mit dieser mittels einer Verbundleistungsübertrager-Kupplung (SE5), selektiv drehfest verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hybridantriebsvorrichtung mit einer elektrischen Antriebsmaschine, einer Verbrennungskraftmaschine und einer Getriebeeinrichtung zur Übertragung von Antriebsleistung dieser beiden Antriebsmaschinen auf eine antreibbare Kraftfahrzeugachse. Aus der DE 10 2017 117 336 A1 ist eine verbundleistungsverzweigte elektrisch verstellbare Getriebeeinrichtung mit Motorkupplungseinrichtungen bekannt und bildet damit relevanten Stand der Technik für die vorgeschlagene Erfindung.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand einer Antriebsvorrichtung für einen Personenkraftwagen beschrieben, dies ist nicht als eine Einschränkung der Erfindung auf diese Anwendung zu verstehen. Mit einer Hybridantriebsvorrichtung lassen sich insbesondere die Vorteile eines elektrischen Antriebs (geringer Schadstoffausstoß am Kraftfahrzeug) mit den Vorteilen eines verbrennungsmotorischen Antriebs (hohe Reichweite, einfache Energieversorgung) kombinieren. Für die Funktionsweise des Hybridantriebs ist es dabei von Bedeutung, wie die Brennkraftmaschine und die elektrische Antriebsmaschine oder allgemeiner der elektromechanischen Energiewandler, gekoppelt werden, um insbesondere ein Antriebssystem mit geringem Bauraumbedarf und hoher Effizienz zu erzielen.
Die Aufgabe eine effiziente Hybridantriebsvorrichtung anzugeben, wird durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst, zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Im Sinn der Erfindung ist unter einer Hybridantriebsvorrichtung eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zu verstehen, wobei diese Antriebsvorrichtung zwei Antriebsmaschinen aufweist, welche unterschiedlicher Art (insbesondere Brennkraftmaschine, elektromechanischer Energiewandler) sind, insbesondere ist eine dieser Antriebmaschinen eine Brennkraftmaschine, vorzugsweise in Hubkolbenbauweise, und weiter ist die andere Antriebsmaschine als ein elektromechanischer Energiewandler ausgebildet. Unter einem elektromechanischen Energiewandler ist insbesondere ein Elektromotor / -generator, beziehungsweise ein Elektromotor zu verstehen. Weiter ist die Hybridantriebsvorrichtung derart ausgebildet, dass diese eine einzige gemeinsame Abtriebswelle aufweist, auf welche Antriebsleistung gleichzeitig von diesen beiden Antriebsmaschinen oder bevorzugt von jeweils nur von einer dieser Antriebsmaschinen übertragbar ist.
Vorzugsweise ist die erste Antriebsmaschine als Brennkraftmaschine ausgebildet, vorzugsweise als eine Brennkraftmaschine in Hubkolbenbauweise, vorzugsweise als eine sogenannte Otto- oder Diesel-Brennkraftmaschine. Weiter vorzugsweise ist die zweite Antriebsmaschine als elektromechanischer Energiewandler ausgebildet, vorzugsweise als Elektromotor und weiter vorzugsweise als Elektromotor / -generator. Zum Zusammenführen der Antriebsleistung auf diese gemeinsame Abtriebswelle ist eine Getriebeeinrichtung vorgesehen, sogenannte Verbundleistungsgetriebeeinrichtung. Die Verbundleistungsgetriebeeinrichtung ist damit zum Übertragen von Antriebsleistung von wenigstens einer dieser beiden Antriebsmaschinen zur gemeinsamen Abtriebswelle und damit zu einem Kraftfahrzeugantriebsstrang, eingerichtet. Weiter vorzugsweise ist von der gemeinsamen Abtriebswelle Antriebsleistung unmittelbar auf ein sogenanntes Finaldrivegetriebe, beziehungsweise auf einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, übertragbar. Weiter vorzugsweise ist diese gemeinsame Abtriebswelle als Getriebeausgangswelle der Verbundleistungsgetriebeeinrichtung zu verstehen.
Weiter weist die Verbundleistungsgetriebeeinrichtung ein Verbundleistungs-Planetenradgetriebe auf, vorzugsweise ein einziges Planetenradgetriebe. Im Sinn der Erfindung ist unter einem Planetenradgetriebe ein sogenanntes Umlauf- oder vorzugsweise ein Dreiwellengetriebe zu verstehen. Dieses Verbundleistungs-Planetenradgetriebe weist vorzugsweise ein Verbundleistungs-Sonnenrad, ein Verbundleistungs-Hohlrad und einen Verbundleistungs-Planetenradträger auf. Anders gewendet können diese Elemente des Verbundleistungs-Planetenradgetriebes kinematisch mit den drei Wellen eines Dreiwellenbeziehungsweise Umlaufgetriebes gleichgesetzt werden, also mit einer sogenannten Verbundleistungs-Sonnenradwelle, Verbundleistung-Planetenradträgerwelle und Verbundleistungs-Hohlradwelle. Weiter vorzugsweise ist auf dem Verbundleistungs-Planetenradträger wenigstens ein Verbundleistungs-Planetenrad drehbar gelagert. Weiter vorzugsweise ist auf dem Verbundleistungs-Planetenradträger eine Vielzahl von Verbundleistungs-Planetenrädern drehbar gelagert. Vorzugsweise steht ein derartiges Verbundleistung-Planetenrad zur Leistungsübertragung mit dem Verbundleistungs-Planetenradgetriebe sowohl mit dem Verbundleistungs-Hohlrad, wie auch mit der Verbundleistungs-Sonnenrad, in Kontakt. Weiter vorzugsweise ist das Verbundleistungs-Planetenradgetriebe als sogenanntes Plusgetriebe ausgebildet und bevorzugt ist dieses als Minusgetriebe ausgebildet.
Weiter weist die Verbundleistungsgetriebeeinrichtung ein Verbundleistungs-Übertragergetriebe auf, welches dazu eingerichtet ist, Antriebsleistung von dem zuvor erläuterten Verbundleistungs-Planetenradgetriebe zur gemeinsamen Abtriebswelle und damit zum Kraftfahrzeugantriebsstrang zu leiten. Die Verbundleistungsgetriebeeinrichtung weist demnach mehrere, vorzugsweise wenigstens drei Teilgetriebe auf, von welchen eines das Verbundleistungs-Planetenradgetriebe ist und ein anderes Teilgetriebe ist das Verbundleistungs-Übertragergetriebe und ein drittes dieser Teilgetriebe ist ein Verbundleistungs-Schaltgetriebe. Insbesondere in Bezug auf die zweite Antriebsmaschine sind das Verbundleistungs-Planetenradgetriebe und das Verbundleistungs-Übertragergetriebe bezüglich der Leistungsübertragung zur gemeinsamen Abtriebswelle seriell angeordnet, wobei vorzugsweise Antriebsleistung von der zweiten Antriebsmaschine auf das Verbundleistungs-Planetenradgetriebe übertragen wird und von diesem auf das Verbundleistungs-Übertragergetriebe und von diesem ist die Antriebsleistung an den Kraftfahrzeugantriebsstrang und vorzugsweise an ein Achsgetriebe abgebbar. Im Sinn der Erfindung ist unter dem Kraftfahrzeugantriebsstrang eine Einrichtung zum Leiten von Antriebsleistung von dieser Hybridantriebsvorrichtung zu wenigstens einer antreibbaren Kraftfahrzeugachse mit wenigstens einem antreibbaren Rad, sogenanntes Antriebsrad, welches zum Antrieb des Kraftfahrzeugs eingerichtet ist, zu verstehen, vorzugsweise zu wenigstens einer antreibbaren Kraftfahrzeugachse mit zwei Antriebsrädern, welche vorzugsweise mittels eines Achsgetriebes kinematisch gekoppelt sind.
Insbesondere sind zwei grundsätzliche Varianten der Erfindung in Bezug auf die Zuführung von Antriebsleistung zu dem Verbundleistungs-Planetenradgetriebe vorgeschlagen. In einer ersten Variante der Erfindung ist dem Verbundleistungs-Planetenradgetriebe Antriebsleistung von der ersten Antriebsmaschine über das Verbundleistungs-Hohlrad zuführbar und weiter ist dem Verbundleistungs-Planetenradgetriebe Antriebsleistung von der zweiten Antriebsmaschine über das Verbundleistungs-Sonnenrad zuführbar und weiter ist aus dem Verbundleistungs-Planetenradgetriebe Antriebsleistung über den Verbundleistungs-Planetenradträger, insbesondere an das Verbundleistungs-Übertragergetriebe, abgebbar. Bildlich gesprochen ist die erste Antriebsmaschine zur Abgabe von Antriebsleistung an das Verbundleistungs-Planetenradgetriebe mit der Verbundleistungs-Hohlradwelle gekoppelt, beziehungsweise ist diese mit dieser koppelbar, und weiter ist die Verbundleistungs-Planetenradträgerwelle zur Leistungsabgabe mit dem Verbundleistungs-Übertragergetriebe gekoppelt, beziehungsweise ist mit dieser koppelbar.
In einer zweiten Variante der Erfindung ist dem Verbundleistungs-Planetenradgetriebe Antriebsleistung von der ersten Antriebsmaschine über den Verbundleistungs-Planetenradträger zuführbar und weiter ist dem Verbundleistungs-Planetenradgetriebe Antriebsleistung von der zweiten Antriebsmaschine über das Verbundleistungs-Sonnenrad zuführbar und weiter ist aus dem Verbundleistungs-Planetenradgetriebe Antriebsleistung über das Verbundleistungs-Hohlrad an das Verbundleistungs-Übertragergetriebe abgebbar. Bildlich gesprochen ist die erste Antriebsmaschine zur Abgabe von Antriebsleistung an das Verbundleistungs-Planetenradgetriebe mit der Verbundleistungs-Planetenradträgerwelle gekoppelt, beziehungsweise ist diese mit dieser koppelbar, und weiter ist die Verbundleistungs-Hohlradwelle zur Leistungsabgabe mit dem Verbundleistungs-Übertragergetriebe gekoppelt, beziehungsweise mit diesem koppelbar.
Weiter ist vorgeschlagen, dass die zweite Antriebsmaschine, insbesondere also der elektromechanische Energiewandler, dauerhaft drehmomentleitend mit dem Verbundleistungs-Sonnenrad verbunden ist. Vorzugsweise ist die zweite Antriebsmaschine, insbesondere also deren Abtriebswelle, unmittelbar drehfest mit der Verbundleistungs-Sonnenradwelle verbunden. Weiter vorzugsweise ist die zweite Antriebsmaschine, insbesondere also deren Abtriebswelle, mittels eines E-Maschinengetriebes mit der Verbundleistungs-Sonnenradwelle verbunden. Vorzugsweise ist das E-Maschinengetriebe als Zugmittelgetriebe, bevorzugt als Kettengetriebe ausgebildet und vorzugsweise ist das E-Maschinengetriebe als Zahnradgetriebe ausgebildet.
Anders gewendet sind die beiden Varianten der Hybridantriebsvorrichtung durch die gemeinsame Idee verbunden, dass die zweite Antriebsmaschine dauerhaft, vorzugsweise mittelbar oder bevorzugt unmittelbar, mit dem Verbundleistungs-Sonnenrad gekoppelt ist, wobei eines der beiden anderen Elemente des Verbundleistungs-Planetenradgetriebes mit der ersten Antriebsmaschine zur Übertragung von Antriebsleistung verbunden oder verbindbar ist und dass das jeweils andere der beiden Elemente des Verbundleistungs-Planetenradgetriebes mit dem Verbundleistungs-Übertragergetriebe verbunden oder verbindbar ist.
Weiter weist das Verbundleistungsgetriebe ein Verbundleistungs-Schaltgetriebe auf, welches wenigstens zwei schaltbare unterschiedliche Übersetzungsstufen aufweist, vorzugsweise genau zwei. Vorzugsweise ist das Verbundleistungs-Schaltgetriebe bezogen auf die Drehmomentübertragung von der ersten Antriebsmaschine zum Verbundleistungs-Planetenradgetriebe zwischen diesen angeordnet, vorzugsweise wenigstens in Bezug auf die Eingangswelle, sogenannte Schaltgetriebe-Eingangswelle. Vorzugsweise weist das Verbundleistungs-Schaltgetriebe die Schaltgetriebe-Eingangswelle und eine Schaltgetriebe-Ausgangswelle auf. Insbesondere zwischen diesen beiden Getriebewellen (Schaltgetriebe-Eingangswelle, Schaltgetriebe-Ausgangswelle) ist mittels der wenigstens zwei Übersetzungsstufen des Verbundleistungs-Schaltgetriebes das Übersetzungsverhältnis veränderbar. Weiter vorzugsweise ist die erste Antriebsmaschine so wie das Verbundleistungs-Planetenradgetriebe mit der Schaltgetriebe-Eingangswelle unmitteltbar gekoppelt oder selektiv mit dieser koppelbar und weiter vorzugsweise sind die Schaltgetriebe-Eingangswelle und das Verbundleistungs-Hohlrad konzentrisch zueinander ausgerichtet.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verbundleistungs-Schaltgetriebe zur Aufnahme von Antriebsleistung von der ersten Antriebsmaschine und zum Ausbilden von wenigstens zwei Übersetzungsstufen ein erstes Schaltgetriebe-Eingangszahnrad und wenigstens ein zweites Schaltgetriebe-Eingangszahnrad auf. Weiter weist das Verbundleistung-Schaltgetriebe, insbesondere zur Abgabe von Antriebsleistung, vorzugsweise an die gemeinsame Abtriebswelle, ein erstes Schaltgetriebe-Ausgangszahnrad auf, welches vorzugsweise mit dem ersten Schaltgetriebe-Eingangszahnrad zur Leistungsübertragung kämmt, oder weiter vorzugsweise über wenigstens ein Zwischenrad mit diesem in Verbindung steht und weiter weist das Verbundleistungs-Schaltgetriebe, insbesondere zur Abgabe von Antriebsleistung, vorzugsweise an die gemeinsame Abtriebswelle, ein zweites Schaltgetriebe-Ausgangszahnrad auf, welches vorzugsweise mit dem zweiten Schaltgetriebe-Eingangszahnrad kämmt, oder weiter vorzugsweise über wenigstens ein weiteres Zwischenrad mit diesem in Verbindung steht. Insbesondere mittels des wenigstens einen ersten und zweiten Schaltgetriebe-Eingangs- beziehungsweise -Ausgangszahnrads ist mit dem Verbundleistungs-Schaltgetriebe eine Übertragung von Antriebsleistung mit unterschiedlichen Übersetzungen und damit insbesondere eine effiziente Übertragung ermöglicht.
Weiter sind in dieser Ausführungsform die beiden Schaltgetriebe-Eingangszahnräder auf der Schaltgetriebe-Eingangswelle angeordnet, insbesondere also konzentrisch zu dieser angeordnet und vorzugsweise dauerhaft drehfest mit dieser verbunden oder vorzugsweise ist wenigstens eines dieser Schaltgetriebe-Eingangszahnräder oder bevorzugt sind beide Schaltgetriebe-Eingangszahnräder, selektiv drehfest mit der Schaltgetriebe-Eingangswelle verbindbar. In Drehmomentübertragungsrichtung von der Schaltgetriebe-Eingangswelle zum Verbundleistungs-Übertragergetriebe, beziehungsweise zum Verbundleistungs-Planetenradgetriebe, welches mit der zweiten Antriebsmaschine gekoppelt ist oder vorzugsweise mit dieser selektiv koppelbar ist, ist vorzugsweise eine selektiv schaltbare Trennkupplung vorgesehen. Mit dieser schaltbaren Trennkupplung ist vorzugsweise eine drehmomentleitende Verbindung von der Schaltgetriebe-Eingangswelle auf eines der Getriebeelemente des Verbundleistungs-Planetenradgetriebes unterbrechbar, insbesondere die drehmomentleitende Verbindung auf das Verbundleistungs-Hohlrad und weiter vorzugsweise die drehmomentleitende Verbindung von der Schaltgetriebe-Eingangswelle auf eine Planetengetriebe-Eingangswelle. Weiter sind in einer Ausführungsform der Erfindung die beiden Schaltgetriebe-Ausgangszahnräder auf der Schaltgetriebe-Ausgangswelle beziehungsweise auf der gemeinsamen Abtriebswelle angeordnet, insbesondere also konzentrisch zu dieser ausgerichtet und vorzugsweise dauerhaft drehfest mit dieser verbunden oder vorzugsweise ist wenigstens eines dieser Schaltgetriebe-Ausgangszahnräder oder bevorzugt sind beide Schaltgetriebe-Ausgangszahnräder, selektiv drehfest mit der gemeinsamen Abtriebswelle verbindbar.
Im Sinne der Erfindung ist unter der Planetengetriebe-Eingangswelle diejenige Getriebewelle des Verbundleistungs-Planetenradgetriebes zu verstehen, mittels welcher diesem von der ersten Antriebsmaschine Antriebsleistung zuführbar ist, vorzugsweise ist die mit dem Verbundleistungs-Hohlrad drehfest verbundene Getriebewelle als die Planetengetriebe-Eingangswelle zu erstehen. Weiter ist es vorgeschlagen, dass das Eingangszahnrad in das Verbundleistungs-Übertragergetriebe, sogenanntes Verbundleistungs-Eingangszahnrad, also ein Zahnrad, welches Bestandteil des Verbundleistungs-Übertragergetriebes ist, mit dem Verbundleistungs-Planetenradträger oder dem Verbundleistungs-Hohlrad drehmomentleitend verbunden ist. Vorzugsweise ist dieses Verbundleistungs-Eingangszahnrad unmittelbar mit diesem Getriebeelement des Verbundleistungs-Planetenradgetriebes verbunden und weiter vorzugsweise konzentrisch zu diesem ausgerichtet. Weiter weist das Verbundleistungs-Übertragergetriebe, insbesondere zur Abgabe von Antriebsleistung, ein Verbundleistungs-Ausgangszahnrad auf, welches vorzugsweise mit dem Verbundleistungs-Eingangszahnrad zur Leistungsübertragung in Eingriff steht oder weiter vorzugsweise von diesem über wenigstens ein oder mehrere Zwischenzahnräder antreibbar ist. Dieses Verbundleistungs-Ausgangszahnrad ist vorzugsweise konzentrisch zu dieser gemeinsamen Abtriebswelle angeordnet beziehungsweise konzentrisch zu einer Schaltgetriebe-Ausgangswelle, welche vorzugsweise drehfest beziehungsweise einstückig, mit der gemeinsamen Abtriebswelle ausgebildet ist. Weiter ist das Verbundleistungs-Ausgangszahnrad selektiv drehfest mit wenigstens einer dieser Wellen (gemeinsame Abtriebswelle, Schaltgetriebe-Ausgangswelle) mittels einer Verbundleistungsübertrager-Kupplung verbindbar ist. Insbesondere durch das nicht dauerhaft drehfeste Verbundensein des Verbundleistungs-Ausgangszahnrads ergeben sich zusätzliche Betriebsmodi beziehungsweise vorteilhafte Betriebsarten für die vorgeschlagene Hybridantriebsvorrichtung.
Weiter ist es vorgeschlagen, dass die gemeinsame Abtriebswelle mit dem Verbundleistungs-Ausgangszahnrad selektiv drehmomentleitend, vorzugsweise selektiv, verbindbar ist und weiter vorzugsweise ist das Verbundleistungs-Ausgangszahnrad dauerhaft drehfest mit der gemeinsamen Abtriebswelle verbunden.
Insbesondere unter Beteiligung einer selektiven Verbindung des Verbundleistungs-Ausgangszahnrads ist es insbesondere ermöglicht, die Verbundleistungsgetriebeeinrichtung in wenigstens einem Fahrmodus, wie insbesondere dem Fahrzeugsegeln, still zu setzten und so die Verluste zu verringern. Insbesondere mittels einer drehfesten Verbindung des Ausgangszahnrads mit der gemeinsamen Abtriebswelle ist in eine hohe Betriebssicherheit erreichbar. Anders gewendet ist eine Ausführungsform vorgesehen, bei welcher für das Herstellen der selektiven drehfesten Verbindung in Drehmomentübertragungsrichtung vom Verbundleistungs-Ausgangszahnrad zum Kraftfahrzeugantriebsstrang eine Abkoppel-Kupplung zwischen dem Verbundleistungs-Ausgangszahnrad und der gemeinsamen Abtriebswelle angeordnet ist, mit welcher die Drehmomentübertragung vom Verbundleistungs-Ausgangszahnrad zum Kraftfahrzeugantriebsstrang selektiv unterbrechbar ist. Funktional ist es damit ermöglicht, den Kraftfahrzeugantriebsstrang von der Hybridantriebsvorrichtung vollständig abzutrennen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verbundleistungs-Planetenradgetriebe eine Verblockungs-Kupplung auf, mit welcher zwei der drei Wellen, beziehungsweise zwei von drei Getriebeelementen (Hohlrad, Sonnenrad, Planetenradträger), des Verbundleistungs-Planetenradgetriebes drehfest selektiv miteinander verbindbar sind. Weiter vorzugsweise sind mit der Verblockungs-Kupplung demnach zwei Elemente des Verbundleistung-Planetenradgetriebes drehfest selektiv miteinander verbindbar und weiter vorzugsweise sind unter diesen selektiv verbindbaren Elementen des Verbundleistungs-Planetenradgetriebes das Verbundleistungs-Sonnenrad, das Verbundleistungs-Hohlrad und der Verbundleistungs-Planetenradträger zu verstehen. Insbesondere mittels einer solchen Verblockungs-Kupplung ist es demnach ermöglicht, dass trotz Leistungsübertragung (Drehzahl, Drehmoment) mit dem Verbundleistungs-Planetenradgetriebe keine Wälzleistungsverluste anfallen und weiter ist damit, insbesondere in diesem Betriebszustand, ein besonders effizienter Betrieb ermöglicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Verblockungs-Kupplung zur drehfesten, selektiven Verbindung des Verbundleistungs-Planetenradträgers mit dem Verbundleistungs-Hohlrad eingerichtet. Insbesondere eine solche Ausgestaltung hat sich als einfach zu realisieren herausgestellt und weist insbesondere einen geringen Bauraumbedarf auf.
In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung ist die erste Antriebsmaschine nicht unmittelbar, sondern mittelbar zur Leistungsübertragung (Drehzahl, Drehmoment) mit der Verbundleistungsgetriebeeinrichtung verbunden. Zum mittelbaren Verbinden der ersten Antriebsmaschine mit der Verbundleistungsgetriebeeinrichtung ist in Drehmomentübertragungsrichtung von der ersten Antriebsmaschine zur Verbundleistungsgetriebeeinrichtung zwischen diesen ein Brennkraftmaschinengetriebe angeordnet. Vorzugsweise ist dieses Brennkraftmaschinengetriebe als Zugmittelgetriebe ausgebildet, bevorzugt als Kettengetriebe. Insbesondere ist mittels eines Zugmittelgetriebes ein „großer“ Achsabstand überbrückbar und somit ist eine flexible Anpassung der Hybridantriebsvorrichtung für verschiedene Einbausituationen ermöglicht. Vorzugsweise ist das Brennkraftmaschinengetriebe als Zahnradgetriebe ausgebildet, vorzugsweise als Planetenradgetriebe und bevorzugt als Zahnradgetriebe in Vorgelegebauweise. Insbesondere mittels eines Zahnradgetriebes ist eine besonders effiziente Leistungsübertragung ermöglicht.
Weiter ist mit einem Brennkraftmaschinegetriebe eine Anpassung des Drehzahlniveaus, beziehungsweise des Drehmoments, der ersten Antriebsmaschine an die Verbundleistungsgetriebeeinrichtung, beziehungsweise an die Last- und Drehzahlanforderung des anzutreibenden Kraftfahrzeugs ermöglicht. Insbesondere ist es mit dem Brennkraftmaschinengetriebe ermöglicht, das Verbundleistungsgetriebe achsparallel und in Längsrichtung überlappend zur Brennkraftmaschine anzuordnen und so ein geometrische Kaskadierung zu erreichen und weiter ist es mit einem Brennkraftmaschinengetriebe insbesondere ermöglicht, kleinere und damit bauraumgünstigere Übersetzungen im Achsgetriebe beziehungsweise im Finaldrivegetriebe des Kraftfahrzeugantriebsstrangs zu realisieren, welche damit insbesondere bauraumgünstiger sind, als solche mit großer Übersetzung.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Antriebsmaschine nicht unmittelbar, sondern mittelbar zur Leistungsübertragung (Drehzahl, Drehmoment) mit der Verbundleistungsgetriebeeinrichtung verbunden. Zum mittelbaren Verbinden der zweiten Antriebsmaschine mit der Verbundleistungsgetriebeeinrichtung ist in Drehmomentübertragungsrichtung von der zweiten Antriebsmaschine zur Verbundleistungsgetriebeeinrichtung zwischen diesen eine E-Maschinengetriebe angeordnet. Vorzugsweise ist dieses E-Maschinengetriebe als Zugmittelgetriebe ausgebildet, bevorzugt als Kettengetriebe. Insbesondere ist mittels eines Zugmittlebtriebes ein „großer“ Achsabstand überbrückbar und somit ist eine flexible Anpassung der Hybridantriebsvorrichtung für verschiedene Einbausituationen ermöglicht. Vorzugsweise ist das E-Maschinengetriebe als Zahnradgetriebe ausgebildet, vorzugsweise als Planetenradgetriebe und bevorzugt als Zahnradgetriebe in Vorgelegebauweise. Insbesondere mittels eines Zahnradgetriebes ist eine besonders effiziente Leistungsübertragung ermöglicht. Weiter ist mit einem solchen E-Maschengetriebe eine Anpassung des Drehzahlniveaus, beziehungsweise des Drehmoments, der zweiten Antriebsmaschine an die Verbundleistungsgetriebeeinrichtung, beziehungsweise an die Last- und Drehzahlanforderung des anzutreibenden Kraftfahrzeugs ermöglicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verbundleistungs-Schaltgetriebe eine Schaltgetriebe-Ausgangswelle auf, vorzugsweise ist die gemeinsame Abtriebswelle als Schaltgetriebe-Ausgangswelle ausgebildet. Weiter vorzugsweise ist auf der Schaltgetriebe-Ausgangswelle eine Koppeleinrichtung angeordnet, mittels welcher wenigstens das erste Schaltgetriebe-Ausgangszahnrad oder das zweite Schaltgetriebe-Ausgangszahnrad mit der Schaltgetriebeausgangswelle verbindbar sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verbundleistungs-Schaltgetriebe eine zweite beziehungsweise Eingangs-Koppeleinrichtung auf, mittels welcher wenigstens das erste Schaltgetriebe-Eingangszahnrad oder das zweite Schaltgetriebe-Eingangszahnrad mit der Schaltgetriebe-Eingangswelle verbindbar sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Hybridantriebsvorrichtung eine dritte Antriebsmaschine auf. Vorzugsweise ist diese dritte Antriebsmaschine derart angeordnet, dass mit dieser Antriebsleistung, bezogen auf die Drehmomentübertragung, zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Schaltgetriebe-Eingangswelle abgebbar ist, so dass die dritte Antriebsmaschine in Bezug auf die Drehmomentübertragung von der ersten Antriebsmaschine auf die Schaltgetriebe-Eingangswelle funktional zwischen diesen angeordnet ist. Die dritte Antriebsmaschine kann in diesem Sinn als Funktions-EM verstanden werden, da dies vorzugsweise nicht zum dauerhaften Antreiben des Kraftfahrzeugs eingerichtet ist, sondern nur selektive Antriebsleistung an die Hybridantriebsvorrichtung abgibt, um insbesondere Komfort- oder Performance-Funktionen zu erfüllen. Mit einer derartigen dritten Antriebsmaschine ist insbesondere die Zugkraftunterbrechung bei Schaltvorgängen im Verbundleistungsschaltgetriebe, welche die erste Antriebsmaschine betreffen, verbesserbar. Insbesondere ist unter diesem Verbessern ein Verringern oder Aufheben der Zugkraftunterbrechung zu verstehen. Weiter vorzugsweise ist es mit der dritten Antriebsmaschine ermöglicht, die erste Antriebsmaschine, vorzugsweise die Brennkraftmaschine, insbesondere bei abtriebsgestützten Schaltungen über die zweite Antriebsmaschine, besser zu synchronisieren. Vorzugsweise ist die dritte Antriebsmaschine, bezogen auf die Drehmomentübertragung von der ersten Antriebsmaschine zum Verbundleistungs-Schaltgetriebe nach einer Drehungleichförmigkeitsreduzierungseinrichtung angeordnet. Unter einer solchen Drehungleichförmigkeitsreduzierungseinrichtung kann ein Ein- oder Mehrmassenschwungrad oder eine andere zur Verminderung von Drehungleichförmigkeit vorgesehene Einrichtungen verstanden werden.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die dritte Antriebsmaschine mittels eines Funktionsmaschinengetriebes zur Drehmomentübertragung mit der ersten Antriebsmaschine gekoppelt oder ist selektiv mit dieser koppelbar. Insbesondere mittels eines Funktionsmaschinengetriebes ist eine Anpassung der Antriebsleistung der dritten Antriebsmaschine an die Lastanforderung der Verbundleistungsgetriebeeinrichtung ermöglicht.
Weiter ist es vorgeschlagen, dass wenigstens eine der Kupplungen (Verblockungs-Kupplung, Abkoppel-Kupplung, Kupplungen zum Koppeln der Schaltgetriebezahnräder) als formschlüssige Kupplung ausgebildet ist und vorzugsweise sind alle Kupplungen als formschlüssige Kupplungen ausgebildet. Weiter ist es vorgeschlagen, dass die Standübersetzung des Verbundleistungs-Planetenradgetriebes vorzugsweise aus einem Bereich gewählt ist, für den gilt, die Standübersetzung ist kleiner als -1,2 vorzugsweise kleiner als -1,5 und bevorzugt kleiner als -2,0 und weiter vorzugsweise gilt, dass die Standübersetzung größer ist als -4,0 ist, größer ist als -3,8 und weiter vorzugsweise ist die Standübersetzung größer als -3,3 und besonders bevorzugt ist diese Standübersetzung aus einem Bereich zwischen -1,6 und -3,0 ausgewählt.
Nachfolgend sind einzelne Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert, dabei zeigt:

1: schematisierte Hybridantriebsvorrichtung,
2: N-V-Diagramm für ein Kraftfahrzeug mit der in 1 dargestellten Hybridantriebsvorrichtung,
3: schematisierte weitere Hybridantriebsvorrichtung,
4: Schaltungsschema für die in 1 und 3 dargestellten Ausführungsformen.

In 1 ist eine schematisierte Hybridantriebsvorrichtung dargestellt, bei welcher die erste Antriebsmaschine 1 und eine zweite Antriebsmaschine 2 über eine Verbundleistungsgetriebeeinrichtung 3 zur Abgabe von Antriebsleistung an eine gemeinsame Abtriebswelle12 verbindbar sind. Die Verbundleistungsgetriebeeinrichtung 3 weist ein Verbundleistungs-Schaltgetriebe 16, ein Verbundleistungs-Übertragergetriebe 9 und ein Verbundleistungs-Planetenradgetriebe 4 auf. In der dargestellten Variante ist für die erste Antriebsmaschine 1 eine Kupplung 31 vorgesehen, alternativ kann anstelle der Kupplung 31 oder zusätzlich zu der Kupplung 31 auch eine Einrichtung zum Reduzieren von Drehungleichförmigkeiten, wie vorzugsweise eine Federdämpfersystem oder bevorzugt ein Ein- oder Mehrmassenschwungrad, vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die die Kupplung 31 als Anfahrkupplung ausgebildet und weiter ist darauf hingewiesen, dass die die Kupplung 31 optional ist, vorzugsweise ist die erste Antriebsmaschine, in einer Ausführungsform ohne diese Kupplung 31, dauerhaft mit der Verbundleistungsgetriebeeinrichtung 3 drehmomentleitend verbunden. Weiter ist die Antriebsleistung von der ersten Antriebsmaschine 1 über das Brennkraftmaschinengetriebe 14 mit der Verbundleistungsgetriebeeinrichtung 3 verbunden.
Die zweite Antriebsmaschine 2 ist über das E-Maschinengetriebe 15 dauerhaft mit dem Verbundleistungs-Sonnenrad 5 gekoppelt. Als Abtriebselement des Verbundleistungs-Planetenradgetriebes 4 ist der Verbundleistungs-Planetenradträger 7 eingerichtet. Der Verbundleistungs-Planetenradträger 7 ist dauerhaft drehfest mit dem Verbundleistungs-Eingangszahnrad 10 des Verbundleistungs-Übertragergetriebes 9 verbunden. Das Verbundleistungs-Eingangszahnrad 10 steht zur Leistungsübertragung mit dem Verbundleistungs-Ausgangszahnrad 11 in Eingriff. In Drehmomentübertragungsrichtung von der zweiten Antriebsmaschine 2, beziehungsweise vom Verbundleistungs-Übertragergetriebe 9, zur ersten Antriebsmaschine 1, beziehungsweise zur gemeinsamen Schaltgetriebe-Eingangswelle 21, ist zwischen diesen die Abkoppel-Kupplung SE2 vorgesehen, welche zum Unterbrechen der Übertragung von Antriebsleistung von der zweiten Antriebsmaschine 2 auf die Schaltgetriebe-Eingangswelle 21, beziehungsweise zum Unterbrechen der Übertragung der Antriebsleistung von der ersten Antriebsmaschine 1 auf das Verbundleistungs-Planetenradgetriebe 4 eingerichtet ist. Neben der Abkoppel-Kupplung SE2 ist auch eine Verblockungs-Kupplung SE1 vorgesehen, mit welcher zwei Elemente des Verbundleistungs-Planetenradgetriebes 4 (insbesondere als der Verbundleistungs-Planetenradträger 7 mit dem Verbundleistungs-Hohlrad 6) selektiv drehfest verbindbar sind.
Weiter weist das Verbundleistungs-Schaltgetriebe 16 eine erste und eine zweite Schaltgetriebe-Kupplung SE3, SE4 auf. Mit der ersten Schaltgetriebe-Kupplung SE3 ist das erste Schaltgetriebe-Ausgangszahnrad 19 mit der Schaltgetriebe-Ausgangswelle 12a selektiv drehfest verbindbar und mit der zweiten Schaltgetriebe-Kupplung SE4 ist das zweite Schaltgetriebe-Ausgangszahnrad 20 selektiv drehfest mit der Schaltgetriebe-Ausgangswelle 12a verbindbar. Das erste Schaltgetriebe-Eingangszahnrad 17 kämmt zur Übertragung von Antriebsleistung mit dem ersten Schaltgetriebe-Ausgangszahnrad 19. Das zweite Schaltgetriebe-Eingangszahnrad 18 kämmt zur Übertragung von Antriebsleistung mit dem zweiten Schaltgetriebe-Ausgangszahnrad 20.
Mit den Schaltgetriebe-Kupplungen SE3 und SE4 sind damit unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen der Schaltgetriebe-Eingangswelle 21 und der Schaltgetriebe-Ausgangswelle 12a beziehungsweise mit der gemeinsamen Abtriebswelle 12 herstellbar. Dabei ist höchstens eine der beiden Schaltgetriebe-Kupplungen SE3, SE4 eingelegt oder beide ausgelegt. Insbesondere über die beiden Kupplungseinrichtungen (Abkoppel-Kupplung SE2 und Verblockungs-Kupplung SE1), sowie über die beiden Schaltgetriebe-Kupplungen (SE3, SE4) sind unterschiedliche Betriebsmodi für die Hybridantriebsvorrichtung darstellbar. Weiter ergeben sich durch die Verbundleistungsübertrager-Kupplung SE5, mit welcher das Verbundleistungs-Ausgangszahnrad 11 mit der gemeinsamen Abtriebswelle 12 beziehungsweise mit der Schaltgetriebe-Ausgangswelle 12a selektiv drehfest verbindbar. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist das Verbundleistungs-Eingangszahnrd 10 selektiv drehfest mit dem Verbundleistungs-Planetenradträger 7 verbindbar.
Das in 4 dargestellte Schaltungsschema gilt für die in 1 beziehungsweise die in 3 dargestellte Variante der Hybridantriebsvorrichtung, dabei bedeutet „X“, dass das jeweilige Schaltelement (SE1, SE2, SE3, SE4, SE5) geschlossen ist (Drehmomentübertragung ist ermöglicht), ansonsten ist das Schaltelement geöffnet (keine Drehmomentübertragung ermöglicht). Bei geöffneter Verblockungs-Kupplung SE1 und geschlossener Abkoppel-Kupplung SE2, sowie geöffneten Schaltgetriebe-Kupplungen SE3, SE4 und geschlossener Verbundleistungsübertrager-Kupplung SE5 ist ein sogenannter eCVT-Betriebsmodus darstellbar. Insbesondere im eCVT-Betriebsmodus ist eine Drehzahlüberlagerung der ersten und der zweiten Antriebsmaschine mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung möglich.
Bei der in 1 dargestellten Variante der Hybridantriebsvorrichtung wird die von der ersten Antriebsmaschine 1 bereitgestellte Antriebsleistung, insbesondere die Drehzahl dieser, am Verbundleistungs-Hohlrad 6 von der von der zweiten Antriebsmaschine 2 bereitgestellten Antriebsleistung, insbesondere der Drehzahl dieser, am Verbundleistungs-Sonnenrad 5, überlagert und so ist die kontinuierlich, variable Verstellung des Übersetzungsverhältnisses des Verbundleistungs-Planetenradgetriebes 4, insbesondere über die Drehzahlsteuerung an der zweiten Antriebsmaschine 2, ermöglicht.
Die als elektromechanischer Energiewandler ausgebildete zweite Antriebsmaschine 2 ermöglicht somit eine einfache und schnelle Drehzahlsteuerung, so dass sich ein effizient zu steuernder Hybridantriebsstrang ergibt. Die zweite Antriebsmaschine 2 ist in einem motorischen Betriebsmodus (Antriebsleistung wird von der zweiten Antriebsmaschine abgegeben) und einem generatorischen Betriebsmodus (Antriebsleistung wird von der zweiten Antriebsmaschine aufgenommen) betreibbar. In 2 sind die eCVT Antriebsmodi (eCVT generatorisch 24 / eCVT motorisch 25) für die in 1 / 3 dargestellte Hybridantriebsvorrichtung, im sogenannten N-V-Diagramm, Motordrehzahl (n) über Fahrzeuggeschwindigkeit (V) aufgetragen, dargestellt.
In 3 ist eine weitere Ausführungsform der Hybridantriebsvorrichtung dargestellt, welche um eine als dritte Antriebsmaschine F-EM ausgebildete Funktions-E-Maschine ergänzt ist, welche über eine Funktionsmaschinengetriebe 23 an die Hybridantriebsvorrichtung angebunden ist.
Weiter sind prinzipiell drei Festübersetzungsgänge (26, 27, 28), bezogen auf die erste Antriebsmaschine, entsprechend dem Schaltungsschema möglich. In einem solchen Festübersetzungsgang weist die Verbundleistungsgetriebeeinrichtung durch die Bauart des Getriebes für jeden dieser Gänge jeweils eine festgelegte Übersetzung, insbesondere für die erste Antriebsmaschine in Bezug auf die gemeinsame Abtriebswelle auf. Über die Schaltelemente (Abkoppel-Kupplung SE2 und Verbundleistungsübertragungs-Kupplung SE5) sind eine Vielzahl von Übersetzungsstufen für die zweite Antriebsmaschine darstellbar, so dass für die zweite Antriebsmaschine 2, insbesondere unabhängig von der ersten Antriebsmaschine 1, mittels eine für die Fahrsituation günstige Übersetzung eingestellt werden kann. Sind die Abkoppel-Kupplung SE2 und Verbundleistungsübertragungs-Kupplung SE5 geöffnet, ist es ermöglicht, die zweite Antriebsmaschine mechanisch vollständig vom Antriebsstrang abzukoppeln und einen rein verbrennungsmotorischen Antrieb darzustellen.
Anders gewendet richtet das vorgeschlagene Antriebssystem seinen Fokus auf „hybridisches Fahren“, also auf einen kombinierten Antrieb sowohl mit der ersten wie auch mit der zweiten Antriebsmaschine.
Im Einzelnen erlaubt eine Schaltung mit den Schaltelemente erste Schaltgetriebe-Kupplung SE3, zweite Schaltgetriebe-Kupplung SE4 und Verbundleistungsübertrager-Kupplung SE5 (offen) die vollständige Abkopplung von erster und zweiter Antriebsmaschine einen besonders verlustarmen Motor-Aus-Betrieb, insbesondere beim sogenannten Segeln des Fahrzeugs, also dem Rollen oder Antrieb durch eine der Antriebsmaschinen. Weiter ist es in diesem Modus (SE3, SE4, SE5 geöffnet) ermöglicht, die als Brennkraftmaschine ausgebildete erste Antriebsmaschine ohne Reaktionsdrehmoment auf den Abtrieb über die Hybrid-EM zu starten, soweit das Abkoppel-Kupplung SE2 geschlossen ist. Weiter ist für das Starten des Brennkraftmaschine (erste Antriebsmaschine) beziehungsweise für den seriellen Betrieb, zusätzlich auch noch die Verblockungs-Kupplung SE1 geschlossen. Der 2. Festgang (2, 27) ist als sogenannter V-max-Gang ausgelegt und wird über die Schaltelemente zweite Schaltgetriebe-Kupplung SE4 und Verbundleistungsübertrager-Kupplung SE5, beide jeweils geschlossen, gebildet. Dabei ist in diesem Zusammenhang als V-max-Gang die Getriebeübersetzung zu verstehen, mit welcher die Fahrzeugmaximalgeschwindigkeit in der Ebene erreichbar ist.
Der 3. Festgang (2, 28) dient dem drehzahlberuhigten Fahren, dieser Festgang kann als sogenannter Overdrive-Gang verstanden werden, und wird über die geschlossenen erste Schaltgetriebe-Kupplung SE3 und Verbundleistungsübertrager-Kupplung SE5 gebildet. Der 1. Festgang (2, 26) sorgt für einen effizienten Betrieb im Fahrbereich ab ca. 35 km/h und wird über die geschlossenen Verblockungs-Kupplung SE1 und Verbundleistungsübertrager-Kupplung SE5 gebildet.
Der eCVT-Modus (Abkoppel-Kupplung SE2 und Verbundleistungsübertrager-Kupplung SE5 geschlossen) stellt eine Anfahrübersetzung bereit, die bis in den Überlandgeschwindigkeitsbereich genutzt werden kann, wobei in diesem Sinn unter dem Überlandgeschwindigkeitsbereich ein Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs von 50 bis 100 km/h zu verstehen ist. Weiter kann dieser eCVT Modus zum Schalten der einzeln Festgänge genutzt werden, so dass einzelne oder sämtliche, wenigstens aber eines der Schaltelemente (SE1, SE2, SE3, SE4, SE5) formschlüssig ausgeführt werden können. Dies Ausprägung ist ermöglicht, da während eines Gangwechsel, Umschaltung zwischen den zuvor erläuterten Festgängen, die Zugkraft über den eCVT-Modus aufrechterhalten werden kann.
Es ist weiter vorgeschlagen, dass die Standübersetzung des Verbundleistungs-Planetenradgetriebes vorzugsweise aus einem Bereich gewählt ist, für den gilt i_stand ist kleiner oder gleich -1,6 und i_stand ist weiter vorzugsweise größer oder gleich -3,0 gewählt werden.
Weiter ist es vorgeschlagen, dass die erste beziehungsweise die zweite Antriebsmaschine über so genannte Quertriebsübersetzungen an die Verbundleistungsgetriebeeinrichtung zur Leistungsübertragung angebunden sind, sogenanntes E-Maschinengetriebe 15 beziehungsweise Brennkraftmaschinengetriebe 14. Diese Quertriebsübersetzungen sind optional und können sowohl in Form wenigstens einer Stirnradkaskade, als auch als Zugmittelgetriebe, vorzugsweise als Kettentrieb ausgeführt werden.
Das Brennkraftmaschinengetriebe 14 ermöglicht eine günstige Nutzung des Bauraums da die erste Antriebsmaschine in einem solchen Fall, anders als in den Figuren dargestellt, parallel und in Richtung der Schaltgetriebe-Eingangswelle 21 wenigstens bereichsweise oder vollständig axial überdeckend angeordnet sein kann. Weiter ist es ermöglicht kleinere und damit bauraumgünstigere Übersetzungen im Finaldrive FD einzusetzen. Das E-Maschinengetriebe 15 dient insbesondere der Anpassung des Drehzahlbereiches der zweiten Antriebsmaschine 2 an den die Verbundleistungsgetriebeeinrichtung 3 und die erste Antriebsmaschine.
Weiter ermöglicht es das Abkoppel-Kupplung SE2, dass ein elektrischer Fahrgang entsteht, aus dem heraus jeder hybridische Festgang direkt und ohne Zugkrafteinbruch einlegbar ist, insbesondere sobald die als Brennkraftmaschine ausgebildete erste Antriebsmaschine 1 gestartet ist. Bei geschlossener Verblockungskupplung SE1 ist ein besonders verlustarmer Betrieb ermöglicht, dies ist insbesondere für das elektrische Fahren von hoher Bedeutung.
Bezugszeichenliste

1: erste Antriebsmaschine
2: zweite Antriebsmaschine
3: Verbundleistungsgetriebeeinrichtung
4: Verbundleistungs-Planetenradgetriebe
5: Verbundleistungs-Sonnenrad
6: Verbundleistungs-Hohlrad
6a: Planetengetriebe-Eingangswelle
7: Verbundleistungs-Planetenradträger
8: Verbundleistungs-Planetenrad
9: Verbundleistungs-Übertragergetriebe
10: Verbundleistungs-Eingangszahnrad
11: Verbundleistungs-Ausgangszahnrad
12: gemeinsame Abtriebswelle
12a: Schaltgetriebe-Ausgangswelle
13: Achsgetriebe
14: Brennkraftmaschinengetriebe
15: E-Maschinengetriebe
16: Verbundleistungs-Schaltgetriebe
17: Erstes Schaltgetriebe-Eingangszahnrad
18: Zweites Schaltgetriebe-Eingangszahnrad
19: Erstes Schaltgetriebe-Ausgangszahnrad
20: Zweites Schaltgetriebe-Ausgangszahnrad
21: Schaltgetriebe-Eingangswelle
22: Schaltgetriebe-Ausgangswelle
23: Funktionsmaschinengetriebe
24: Bereich, eCVT motorisch
25: Bereich, eCVT generatorisch
26: 1.Festganglinie
27: 2.Festganglinie
28: 3.Festganglinie
29: FZG-Geschwindigkeit
30: Motordrehzahl
31: Kupplung
32: Schaltungsschema im N-V-Diagramm
32a: Schaltung aus eCVT nach Gang1
32b: Schaltung aus Gang1 nach Gang2
32c: Schaltung aus Gang2 nach Gang3
F-EM: Dritte Antriebsmaschine
FD: Finaldrive
SE1: Verblockungs-Kupplung
SE2: Abkoppel-Kupplung
SE3: erste Schaltgetriebe-Kupplung
SE4: zweite Schaltgetriebe-Kupplung
SE5: Verbundleistungsübertrager-Kupplung
V: Fahrzeuggeschwindigkeit
n: Drehzahl der ersten Antriebsmaschine

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017117336 A1 [0001]

Claims

Hybridantriebsvorrichtung mit einer ersten Antriebsmaschine (1), welche als Brennkraftmaschine ausgebildet ist und mit einer zweiten Antriebsmaschine (2), welche als elektromechanischer Energiewandler ausgebildet ist, und mit einer Verbundleistungsgetriebeeinrichtung (3) zum Übertragen von Antriebsleistung von wenigstens einer diesen Antriebsmaschinen zu einer gemeinsamen Abtriebswelle (12), wobei die Verbundleistungsgetriebeeinrichtung (3) ein Verbundleistungs-Planetenradgetriebe (4) mit einem Verbundleistungs-Sonnenrad (5), einem Verbundleistungs-Hohlrad (6) und einem Verbundleistungs-Planetenradträger (7) aufweist und wobei auf dem Verbundleistungs-Planetenradträger (7) wenigstens ein Verbundleistungs-Planetenrad (8) drehbar gelagert ist und weiter weist die Verbundleistungsgetriebeeinrichtung (3) ein Verbundleistungs-Übertragergetriebe (9) auf, um Antriebsleistung von diesem Verbundleistungs-Planetenradgetriebe (4) mittels der gemeinsamen Abtriebswelle (12) zum Kraftfahrzeugantriebsstrang zu leiten, weiter ist dem Verbundleistungs-Planetenradgetriebe (4) Antriebsleistung von der ersten Antriebsmaschine (1) über eine Planetengetriebe-Eingangswelle (6a) an das Verbundleistungs-Hohlrad (6) zuführbar und weiter ist dem Verbundleistungs-Planetenradgetriebe (4) Antriebsleistung von der zweiten Antriebsmaschine (2) über das Verbundleistungs-Sonnenrad (5) zuführbar und weiter ist aus dem Verbundleistungs-Planetenradgetriebe (4) Antriebsleistung über den Verbundleistungs-Planetenradträger (7) an das Verbundleistungs-Übertragergetriebe (9) abgebbar, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundleistungsgetriebeeinrichtung ein Verbundleistungs-Schaltgetriebe aufweist, dass das Verbundleistungs-Schaltgetriebe (16) wenigstens zwei selektiv schaltbare Übersetzungsstufen aufweist und in Bezug auf die Übertragung von Antriebsleistung von der ersten Antriebsmaschine (1) auf die gemeinsame Abtriebswelle (12) zwischen diesen angeordnet ist und dass ein Verbundleistungs-Ausgangszahnrad (11), welches konzentrisch zur gemeinsamen Abtriebswelle (12) angeordnet ist, mit dieser mittels einer Verbundleistungsübertrager-Kupplung (SE5), selektiv drehfest verbindbar ist.
Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antriebsmaschine (2) dauerhaft drehmomentleitend mit dem Verbundleistungs-Sonnenrad (5) verbunden ist.
Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass das Verbundleistungs-Schaltgetriebe (16) zur Aufnahme von Antriebsleistung von der ersten Antriebsmaschine ein erstes Schaltgetriebe-Eingangszahnrad (17) und ein zweites Schaltgetriebe-Eingangszahnrad (18) aufweist, dass das Verbundleistung-Schaltgetriebe (16) zur Abgabe von Antriebsleistung ein erstes Schaltgetriebe-Ausgangszahnrad (19), welches mit dem ersten Schaltgetriebe-Eingangszahnrad (17) zur Leistungsübertragung kämmt, und ein zweites Schaltgetriebe-Ausgangszahnrad (20), welches zur Leistungsübertragung mit dem zweiten Schaltgetriebe-Eingangszahnrad (18) kämmt, aufweist, dass die beiden Schaltgetriebe-Eingangszahnräder (17, 18) auf einer Schaltgetriebe-Eingangswelle (21) angeordnet sind, und dass in Drehmomentübertragungsrichtung von der Schaltgetriebe-Eingangswelle (21) zum Verbundleistungs-Übertragergetriebe (9) eine selektivschaltbare Trennkupplung (SE2) vorgesehen ist, mit welcher die Übertragung der Antriebsleistung von der Schaltgetriebe-Eingangswelle (21) auf die Planetengetriebe-Eingangswelle (6a) unterbrechbar ist.
Hybridantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verblockungs-Kupplung (SE1) vorgesehen ist, dass mit der Verblockungs-Kupplung (SE1) zwei Elemente des Verbundleistung-Planetenradgetriebes (4) drehfest selektiv miteinander verbindbar sind, dass unter diesen Elementen des Verbundleistungs-Planetenradgetriebes (4) das Verbundleistungs-Sonnenrad (5), das Verbundleistungs-Hohlrad (6) und der Verbundleistungs-Planetenradträger (7) zu verstehen sind.
Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verblockungs-Kupplung (SE1) zur drehfesten, selektiven Verbindung des Verbundleistungs-Planetenradträgers (7) mit dem Verbundleistungs-Hohlrad (6) eingerichtet ist.
Hybridantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Drehmomentübertragungsrichtung von der ersten Antriebsmaschine (1) zum Verbundleistungs-Schaltgetriebe zwischen diesen ein Brennkraftmaschinengetriebe (14) angeordnet ist, welches zur Anpassung des Drehzahlniveaus der ersten Antriebsmaschine (1) an die Verbundleistungsgetriebeeinrichtung (3) eingerichtet ist.
Hybridantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Drehmomentübertragungsrichtung von der zweiten Antriebsmaschine (2) zur Verbundleistungsgetriebeeinrichtung (3) zwischen diesen ein E-Maschinengetriebe (15) angeordnet ist, welches zur Anpassung des Drehzahlniveaus der zweiten Antriebsmaschine (2) an die Verbundleistungsgetriebeeinrichtung (3) eingerichtet ist.
Hybridantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundleistungs-Schaltgetriebe (16) eine Schaltgetriebe-Ausgangswelle (12a) aufweist, dass auf der Schaltgetriebe-Ausgangswelle (12a) eine Koppeleinrichtung (22) angeordnet ist, mittels welcher wenigstens das erste Schaltgetriebe-Ausgangszahnrad (19) oder das zweite Schaltgetriebe-Ausgangszahnrad (20) mit der Schaltgetriebe-Ausgangswelle (12a) verbindbar sind.
Hybridantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Schaltgetriebe-Eingangswelle (21) eine zweite Koppeleinrichtung angeordnet ist, mittels welcher wenigstens das erste Schaltgetriebe-Eingangszahnrad (17) oder das zweite Schaltgetriebe-Eingangszahnrad (18) mit der Schaltgetriebe-Eingangswelle (21) verbindbar sind.
Hybridantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Antriebsmaschine (F-EM) vorgesehen ist, dass die dritte Antriebsmaschine (F-EM) in Bezug auf die Drehmomentübertragung von der ersten Antriebsmaschine (1) auf die Schaltgetriebe-Eingangswelle (21) zwischen diesen angeordnet ist.
Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Antriebsmaschine (F-EM) mittels eines Funktionsmaschinengetriebes (23) zur Drehmomentübertragung mittelbar oder unmittelbar mit der ersten Antriebsmaschine gekoppelt ist oder selektiv mit dieser koppelbar ist.