DE102021120791A1 - Hybridgetriebe mit zwei Planetenradsätzen; sowie Kraftfahrzeug - Google Patents

Hybridgetriebe mit zwei Planetenradsätzen; sowie Kraftfahrzeug Download PDF

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Matthieu Rihn
Nicolas FUNALOT
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe (1) für ein hybridisch angetriebenes Kraftfahrzeug (20), mit einer mit einer Verbrennungskraftmaschine (2) koppelbaren Eingangswelle (3), einer für einen Antrieb des Kraftfahrzeuges (20) ausgebildeten elektrischen Maschine (4), einer zwischen der Eingangswelle (3), einer Rotorwelle (5) der elektrischen Maschine (4) und einem Abtriebsbestandteil (6) wirkend eingesetzten Getriebeeinrichtung (7), wobei die Getriebeeinrichtung (7) zwei axial nebeneinander angeordnete Planetenradsätze (8, 9) aufweist, und wobei zwei den beiden Planetenradsätzen (8, 9) zugeordnete Sonnenräder (10, 11) permanent miteinander verbunden sind, sowie mit zumindest drei, zum Schalten mehrerer Gänge der Getriebeeinrichtung (7) vorgesehener Schalteinheiten (12, 13, 14, 15), wobei die Rotorwelle (5) der elektrischen Maschine (4) permanent mit den beiden Sonnenrädern (10, 11) drehverbunden ist und eine als Kupplung ausgebildete Schalteinheit (13) zwischen der Eingangswelle (3) und einem Planetenträger (18) wirkend eingesetzt ist. Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug (20) mit diesem Hybridgetriebe (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe für ein hybridisch angetriebenes Kraftfahrzeug, wie einen Pkw, Lkw, Bus oder ein sonstiges Nutzfahrzeug, mit einer mit einer Verbrennungskraftmaschine koppelbaren Eingangswelle, (ausschließlich) einer für einen Antrieb des Kraftfahrzeuges ausgebildeten elektrischen Maschine, einer zwischen der Eingangswelle, einer Rotorwelle der elektrischen Maschine und einem Abtriebsbestandteil wirkend eingesetzten Getriebeeinrichtung, wobei die Getriebeeinrichtung zwei axial nebeneinander angeordnete Planetenradsätze aufweist, und wobei zwei den beiden Planetenradsätzen zugeordnete Sonnenräder permanent miteinander verbunden sind, sowie mit zumindest drei, zum Schalten mehrerer Gänge der Getriebeeinrichtung vorgesehener Schalteinheiten. Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit diesem Hybridgetriebe.
  • Gattungsgemäße Hybridgetriebe sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Beispielsweise offenbart die WO 2020/108687 A1 eine hybride Getriebeeinheit mit zwei Planetenradsätzen und mehreren Schalteinrichtungen.
  • Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Hybridgetrieben mit nur einer elektrischen Maschine hat es sich gezeigt, dass die elektrische Maschine häufig relativ aufwändig mit der Getriebeeinrichtung gekoppelt ist. Durch diese aufwändige Koppelung wird der Wirkungsgrad des Hybridgetriebes, insbesondere in einem rein elektromotorischen Betriebsmodus, nachteilig beeinflusst.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hybridgetriebe zur Verfügung zu stellen, das unter Umsetzen eines möglichst einfachen Aufbaus einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Rotorwelle der elektrischen Maschine permanent mit den beiden Sonnenrädern drehverbunden ist und eine als Kupplung ausgebildete Schalteinheit zwischen der Eingangswelle und einem Planetenträger wirkend eingesetzt ist.
  • Dadurch ist die elektrische Maschine seitens ihrer Rotorwelle direkt mit den Sonnenrädern gekoppelt und die Verbrennungskraftmaschine möglichst effizient mit der Getriebeeinrichtung koppelbar. Folglich wird der Aufbau des Hybridgetriebes weiter vereinfacht und der Wirkungsgrad des Hybridgetriebes gesteigert.
  • Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
  • Wenn die Rotorwelle die beiden Sonnenräder gar unmittelbar aufnimmt / ausbildet, wird der Aufbau weiter vereinfacht.
  • Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Eingangswelle über eine als Kupplung ausgebildete erste Schalteinheit mit den beiden Sonnenrädern koppelbar ist. Dadurch ist von der Verbrennungskraftmaschine hin zu dem Abtriebsbestandteil eine geeignete Übersetzung wählbar.
  • Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn die zwischen der Eingangswelle und dem Planetenträger wirkend eingesetzte (zweite) Schalteinheit zwischen der Eingangswelle und dem dem ersten Planetenradsatz zugeordneten (ersten) Planetenträger eingesetzt ist. Dadurch wird ein möglichst kompakter Aufbau umgesetzt.
  • Die zweite Schalteinheit ist vorteilhafterweise als eine unabhängig von einer Relativdrehrichtung ihres ersten Kupplungsbestandteils zu ihrem zweiten Kupplungsbestandteil schaltbare Kupplung ausgebildet. Dadurch ist die zweite Schalteinheit möglichst unabhängig ansteuerbar.
  • Alternativ hierzu hat es sich auch als vorteilhaft herausgestellt, wenn die zweite Schalteinheit als ein abhängig von der Relativdrehrichtung des ersten Kupplungsbestandteils zu dem zweiten Kupplungsbestandteil schaltbarer Freilauf ausgebildet ist. In einer ersten Relativdrehrichtung der beiden Kupplungsbestandteile zueinander ist der Freilauf gesperrt (geschlossen) und in einer, der ersten Relativdrehrichtung entgegengesetzten, zweiten Relativdrehrichtung der beiden Kupplungsbestandteile ist der Freilauf entsperrt (geöffnet). Dadurch ist eine möglichst einfach aufgebaute Kupplung umgesetzt.
  • Der Aufbau wird zusätzlich vereinfacht, wenn ein dem ersten Planetenradsatz zugeordnetes (erstes) Hohlrad über eine als Bremse ausgebildete dritte Schalteinheit gehäusefest abstützbar ist.
  • Demnach ist es auch zweckmäßig, wenn ein einem zweiten Planetenradsatz der beiden Planetenradsätze zugeordnetes (zweites) Hohlrad über eine als Bremse ausgebildete vierte Schalteinheit gehäusefest abstützbar ist.
  • Von Vorteil ist es zudem, wenn die beiden Planetenradsätze einen Simpson-Radsatz bilden. Dadurch ergibt sich eine effiziente Getriebeeinrichtung.
  • Dadurch ist es weiterhin zweckmäßig, wenn der dem ersten Planetenradsatz zugeordnete (erste) Planetenträger permanent mit dem dem zweiten Planetenradsatz zugeordneten (zweiten) Hohlrad verbunden ist.
  • Ist der Abtriebsbestandteil permanent mit einem dem zweiten Planetenradsatz zugeordneten (zweiten) Planetenträger verbunden, ist auch dieser direkt mit der Getriebeeinrichtung gekoppelt.
  • Zur Umsetzung einer radial kompakten Ausbildung hat es sich zudem als vorteilhaft herausgestellt, wenn die elektrische Maschine auf einer der Eingangswelle abgewandten axialen Seite der Getriebeeinrichtung angeordnet ist.
  • Des Weiteren ist von Vorteil, wenn die Rotorwelle der elektrischen Maschine koaxial zu einer Drehachse der Sonnenräder der beiden Planetenradsätze und/oder der Eingangswelle angeordnet ist.
  • Ein geschickter Kompromiss zwischen einer hohen Effizienz und einem einfachen Aufbau wird dadurch erzielt, dass die vorhandenen Schalteinheiten derart eingesetzt und ausgebildet sind, dass gesamtheitlich ein Gang oder zwei unterschiedliche Gänge in einem rein elektromotorischen Betriebsmodus (bei abgekoppelter Verbrennungskraftmaschine) und zwei, drei, vier oder fünf verschiedene Gänge in einem rein verbrennungsmotorischen und/oder hybriden Betriebsmodus zwischen der Eingangswelle und dem Abtriebsbestandteil schaltbar sind.
  • Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem an einer Antriebsachse eingesetzten erfindungsgemäßen Hybridgetriebe nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen.
  • Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit ein dediziertes Hybridgetriebe mit einem Simpson-Planetenradsatz umgesetzt. Dieses Hybridgetriebe erlaubt zwei rein elektromotorische Gänge (als Vorwärtsgänge und Rückwärtsgänge), einen hybriden Gang (Vorwärtsgänge) mit einer variabel durch die Elektromaschine einstellbaren Übersetzung sowie vier rein verbrennungsmotorische und/oder hybride Gänge (Vorwärtsgänge). Das dedizierte Hybridgetriebe weist zwei Bremsen (B1 und B2), zwei Kupplungen (K1 und K2), zwei Planetenradsätze (Simpson-Planetenradsatz) und eine elektrische Maschine auf. Auch sind weitere Konfigurationen mit lediglich einer Kupplung oder einer Bremse oder ohne Bremse möglich.
  • Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei der nähere Aufbau des Hybridgetriebes und dessen Anbindung an eine Verbrennungskraftmaschine gut zu erkennen sind,
    • 2 eine Tabelle zur Veranschaulichung unterschiedlicher schaltbarer Betriebsmodi des Hybridgetriebes nach 1,
    • 3 eine schematische Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem im Vergleich zu der 1 auf eine als Bremse ausgebildete Schalteinheit an einem Hohlrad eines (zweiten) Planetenradsatzes verzichtet ist und dieses Hohlrad nicht gehäusefest abstützbar ist,
    • 4 eine Tabelle zur Veranschaulichung unterschiedlicher schaltbarer Betriebsmodi des Hybridgetriebes nach 3,
    • 5 eine schematische Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes nach einem dritten Ausführungsbeispiel, bei dem im Vergleich zu 1 sowohl auf eine als Bremse ausgebildete Schalteinheit an einem Hohlrad eines ersten Planetenradsatzes als auch auf eine als Bremse ausgebildete Schalteinheit an einem Hohlrad eines zweiten Planetenradsatzes verzichtet ist, wobei ein erstes Hohlrad permanent gehäusefest abgestützt ist und ein zweites Hohlrad nicht gehäusefest abstützbar ist,
    • 6 eine Tabelle zur Veranschaulichung unterschiedlicher schaltbarer Betriebsmodi des Hybridgetriebes nach 5,
    • 7 eine schematische Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes nach einem vierten Ausführungsbeispiel, bei dem im Vergleich zu 1 auf eine als Kupplung ausgebildete Schalteinheit zwischen einer Eingangswelle und zwei Sonnenrädern verzichtet ist und diese Sonnenräder nicht direkt mit der Eingangswelle verbindbar sind,
    • 8 eine Tabelle zur Veranschaulichung unterschiedlicher schaltbarer Betriebsmodi des Hybridgetriebes nach 7,
    • 9 eine schematische Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes nach einem fünften Ausführungsbeispiel, bei dem im Vergleich zu 7 jene zwischen der Eingangswelle und einem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes wirkend eingesetzte Schalteinheit als Freilauf realisiert ist,
    • 10 eine Tabelle zur Veranschaulichung unterschiedlicher schaltbarer Betriebsmodi des Hybridgetriebes nach 9, sowie
    • 11 eine Draufsicht auf ein schematisch dargestelltes Kraftfahrzeug aufweisend ein Hybridgetriebe nach dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele prinzipiell frei miteinander kombinierbar sind.
  • Mit den 1 bis 10 sind insgesamt fünf verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 1 veranschaulicht, wobei der nachfolgend in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschriebene Aufbau weitestgehend für alle Ausführungsbeispiele zutrifft. Nachfolgend werden daher der Kürze wegen in Bezug auf die weiteren, zweiten bis fünften Ausführungsbeispiele lediglich die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel bzw. zwischeneinander beschrieben.
  • Mit 11 ist ein bevorzugter Einsatzbereich des erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 1 veranschaulicht. Das Hybridgetriebe 1 ist an einer Antriebsachse 23 eines Kraftfahrzeuges 20 eingesetzt. Die Antriebsachse 23 ist in 11 als Vorderachse ausgebildet, kann jedoch auch in weiteren Ausführungen als Hinterachse ausgebildet sein. Insbesondere kommt das Hybridgetriebe 1 bevorzugt zusammen mit einer in Querrichtung des Kraftfahrzeuges 20 eingesetzten Verbrennungskraftmaschine 2 / Verbrennungsmotor zum Einsatz. Das Hybridgetriebe 1 dient daher zusammen mit der Verbrennungskraftmaschine 2 zum Antrieb eines hybriden Kraftfahrzeuges 20 / Hybridkraftfahrzeuges.
  • Es sei zudem darauf hingewiesen, dass mit den nachfolgend verwendeten Richtungsangaben axial / axiale Richtung, radial / radiale Richtung und Umfangsrichtung Richtungen zu verstehen sind, die in Bezug auf eine zentrale Drehachse 22 des Hybridgetriebes 1 zu sehen sind. Unter axial ist folglich eine Richtung entlang dieser Drehachse 22, unter radial eine Richtung senkrecht zu dieser Drehachse 22 und unter Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer koaxial zu der Drehachse 22 umlaufenden Kreislinie zu verstehen.
  • Mit 1 ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel zu erkennen. Dabei wird deutlich, dass die Verbrennungskraftmaschine 2 in einem Betriebszustand des Kraftfahrzeuges 20 mit ihrer Kurbelwelle 24 (unter Zwischenschaltung eines Dämpfers 30) drehfest mit einer Eingangswelle 3 des Hybridgetriebes 1 verbunden ist. Die Eingangswelle 3 bildet unmittelbar einen Eingang einer Getriebeeinrichtung 7 des Hybridgetriebes 1 aus.
  • Neben der Getriebeeinrichtung 7 weist das Hybridgetriebe 1 eine elektrische Maschine 4 auf, die zum Antrieb des Kraftfahrzeuges 20 in einem rein elektromotorischen Betriebsmodus oder hybriden Betriebsmodus dient. Es ist zu erkennen, dass ausschließlich eine elektrische Maschine 4 vorhanden ist. Die elektrische Maschine 4 ist auf einer der Verbrennungskraftmaschine 2 axial abgewandten Seite der Getriebeeinrichtung 7 / zweier Planetenradsätze 8, 9 der Getriebeeinrichtung 7 angeordnet.
  • Die Getriebeeinrichtung 7 ist wiederum als Planetengetriebe mit einem Simpson-Planetenradsatz umgesetzt. Die Getriebeeinrichtung 7 weist folglich zwei axial nebeneinander angeordnete Planetenradsätze 8, 9 auf. Ein erster Planetenradsatz 8 ist jener Planetenradsatz, der axial näher an der Verbrennungskraftmaschine 2 angeordnet ist als ein weiterer, zweiter Planetenradsatz 9.
  • Der erste Planetenradsatz 8 weist ein erstes Sonnenrad 10, mehrere, in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, mit dem ersten Sonnenrad 10 in Zahneingriff befindliche, erste Planetenräder 25, einen diese ersten Planetenräder 25 drehbar lagernden ersten Planetenträger 18 sowie ein ebenfalls mit diesen ersten Planetenrädern 25 in Zahneingriff befindliches erstes Hohlrad 16 auf. Auf gleiche Weise weist der zweite Planetenradsatz 9 ein zweites Sonnenrad 11, mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, mit diesem zweiten Sonnenrad 11 in Zahneingriff befindliche zweite Planetenräder 26, einen die zweiten Planetenräder 26 drehbar lagernden zweiten Planetenträger 19 sowie ein in Zahneingriff mit den zweiten Planetenrädern 26 befindliches zweites Hohlrad 17 auf.
  • Des Weiteren ist zu erkennen, dass die beiden Sonnenräder 10, 11 gemäß einem Simpson-Planetenradsatz permanent drehfest miteinander verbunden sind. Eine entsprechende Koppelwelle 27 nimmt beide Sonnenräder 10, 11 (axial beabstandet zueinander) drehfest auf bzw. bildet die beiden Sonnenräder 10, 11 unmittelbar mit aus.
  • Eine mit einem Rotor 28 der elektrischen Maschine 4 permanent drehverbundene Rotorwelle 5 ist direkt und permanent mit dieser Koppelwelle 27 und somit mit den beiden Sonnenrädern 10, 11 verbunden. Es befindet sich somit keine zusätzliche Übersetzungsstufe zwischen der Rotorwelle 5 und den Sonnenrädern 10, 11; die Rotorwelle 5 ist übersetzungsfrei mit den Sonnenrädern 10, 11 verbunden.
  • Zudem geht der erste Planetenträger 18 unmittelbar in das zweite Hohlrad 17 über bzw. ist mit diesem drehverbunden. Anders ausgedrückt, nimmt der erste Planetenträger 18 das zweite Hohlrad 17 mit auf.
  • Ein einen Ausgang der Getriebeeinrichtung 7 und somit des Hybridgetriebes 1 bildender Abtriebsbestandteil 6 ist direkt und permanent mit dem zweiten Planetenträger 19 verbunden. Der Abtriebsbestandteil 6 ist bevorzugt gar direkt durch diesen zweiten Planetenträger 19 mit ausgebildet.
  • Des Weiteren ist zu erkennen, dass die Drehachse 22, die eine Längsachse der Koppelwelle 27 bildet, zugleich koaxial mit der Eingangswelle 3 sowie der Rotorwelle 5 angeordnet ist.
  • Zum Umsetzen der verschiedenen Betriebsmodi des Hybridgetriebes 1 / des Kraftfahrzeuges 20 sind in diesem ersten Ausführungsbeispiel vier verschiedene Schalteinheiten 12, 13, 14, 15 vorhanden.
  • Zwei Schalteinheiten (erste Schalteinheit 12 und zweite Schalteinheit 13) sind als Kupplungen realisiert und somit zwischen zwei drehend antreibbaren / verdrehbaren Bestandteilen wirkend eingesetzt. Die beiden als Kupplung realisierten Schalteinheiten 12, 13 sind jeweils bevorzugt als Reibkupplung umgesetzt.
  • Eine erste Schalteinheit 12 (in den Figuren auch als K1 gekennzeichnet) ist zwischen der Eingangswelle 3 und dem ersten Sonnenrad 10 und folglich auch dem zweiten Sonnenrad 11 wirkend eingesetzt. In einem aktivierten Zustand (geschlossene Stellung) der ersten Schalteinheit 12 ist demnach die Eingangswelle 3 drehfest mit den Sonnenrädern 10, 11 / der Koppelwelle 27 verbunden; in einem inaktiven Zustand (geöffnete Stellung) der ersten Schalteinheit 12 ist die Eingangswelle 3 von den Sonnenrädern 10, 11 rotatorisch entkoppelt.
  • Eine zweite Schalteinheit 13 (in den Figuren auch als K2 gekennzeichnet) ist zwischen der Eingangswelle 3 und dem ersten Planetenträger 18 wirkend eingesetzt. In einem aktivierten Zustand (geschlossene Stellung) der zweiten Schalteinheit 13 ist folglich die Eingangswelle 3 drehfest mit dem ersten Planetenträger 18 verbunden, wohingegen in einem inaktiven Zustand (geöffnete Stellung) der zweiten Schalteinheit 13 die Eingangswelle 3 von dem ersten Planetenträger 18 rotatorisch entkoppelt ist.
  • Zwei weitere Schalteinheiten (dritte Schalteinheit 14 und vierte Schalteinheit 15) sind als Bremse realisiert. Die beiden als Bremse realisierten Schalteinheiten 14, 15 dienen folglich zum wahlweisen Festlegen / Abstützen eines Bestandteils der Getriebeeinrichtung 7 zu einem Gehäuse 29.
  • Eine dritte Schalteinheit 14 (in den Figuren auch als B1 gekennzeichnet) ist wirkend zwischen dem ersten Hohlrad 16 und dem Gehäuse 29 eingesetzt. Folglich ist in einem aktivierten Zustand (geschlossene Stellung) der dritten Schalteinheit 14 das erste Hohlrad 16 relativ zu dem Gehäuse 29 abgestützt; in einem inaktiven Zustand (geöffnete Stellung) der dritten Schalteinheit 14 ist das erste Hohlrad 16 frei relativ zu dem Gehäuse 29 drehbar.
  • Eine vierte Schalteinheit 15 (in den Figuren auch als B2 gekennzeichnet) ist wirkend zwischen dem zweiten Hohlrad 17 und somit dem ersten Planetenträger 18 und dem Gehäuse 29 wirkend eingesetzt. In einem aktivierten Zustand (geschlossene Stellung) der vierten Schalteinheit 15 ist das zweite Hohlrad 17 relativ zu dem Gehäuse 29 abgestützt; in einem inaktiven Zustand (geöffnete Stellung) der vierten Schalteinheit 15 ist das zweite Hohlrad 17 frei relativ zu dem Gehäuse 29 verdrehbar.
  • In Verbindung mit 2 sind dann unterschiedliche Betriebsmodi, wie sie durch Ansteuern der einzelnen Schalteinheiten 12, 13, 14, 15 des Hybridgetriebes 1 nach 1 realisierbar sind, dargestellt.
  • Zum Umsetzen zweier unterschiedlicher Gänge / Übersetzungsstufen (EM 1 und EM 2) zwischen der elektrischen Maschine 4 (in den Figuren auch als EM gekennzeichnet) und dem Abtriebsbestandteil 6 in einem rein elektromotorischen Betriebsmodus (Verbrennungskraftmaschine 2 / ICE ist entkoppelt oder ausgeschaltet) befindet sich entweder die dritte Schalteinheit 14 oder die vierte Schalteinheit 15 in ihrem aktivierten Zustand. Die ersten und zweiten Schalteinheiten 12, 13 befinden sich stets in ihrem inaktiven Zustand. Diese beiden Gänge sind sowohl als Vorwärtsgänge (EM 1 und EM 2) als auch Rückwärtsgänge (EM-R1 und EM-R2) durch den entsprechenden Antrieb der elektrischen Maschine 4 umsetzbar.
  • Zwischen der Verbrennungskraftmaschine 2 (in den Figuren auch als ICE gekennzeichnet) und dem Abtriebsbestandteil 6 sind zudem vier weitere Vorwärtsgänge (ICE 1, ICE 2, ICE 3, ICE 4) schaltbar.
  • In einem rein verbrennungskraftmotorischen Betriebsmodus, in dem die elektrische Maschine 4 nicht zum Antrieb des Abtriebsbestandteils 6 beiträgt und etwa als Generator (Gen) eingesetzt ist, sind gemäß 2 die erste Schalteinheit 12, die zweite Schalteinheit 13, die dritte Schalteinheit 14 oder die vierte Schalteinheit 15 in ihrem aktivierten Zustand oder in ihrem inaktiven Zustand. Dadurch sind die mit ICE 1, ICE 2, ICE 3, ICE 4 gekennzeichneten vier Gänge schaltbar. Diese Gänge sind auch in einem hybridischen Betriebsmodus umsetzbar, wobei die elektrische Maschine 4 als Antriebsmaschine (Mot) geschaltet ist.
  • Mit 2 ist zu erkennen, dass sich in dem Gang ICE1 die erste und vierte Schalteinheit 12, 15 in dem aktivierten Zustand befinden, während sich die zweite und dritte Schalteinheit 13, 14 in dem inaktiven Zustand befinden. In dem Gang ICE2 befinden sich die erste und dritte Schalteinheit 12, 14 in dem aktivierten Zustand, während sich die zweite und vierte Schalteinheit 13, 15 in dem inaktiven Zustand befinden. In dem Gang ICE3 befinden sich die erste und zweite Schalteinheit 12, 13 in dem aktivierten Zustand, während sich die dritte und vierte Schalteinheit 14, 15 in dem inaktiven Zustand befinden. In dem Gang ICE4 befinden sich die zweite Schalteinheit 13 und die dritte Schalteinheit 14 in dem aktivierten Zustand, während sich die erste und vierte Schalteinheit 12, 15 in dem inaktiven Zustand befinden.
  • In einem weiteren Gang EVT ist die elektrische Maschine 4 als Generator eingesetzt. Auch ist durch Aktivieren der ersten Schalteinheit 12 ein Standlade-Betriebsmodus umsetzbar.
  • Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass ein Boost-Betrieb und ein Rekuperationsbetrieb zumindest in dem Gang ICE3, dem Gang ICE4 und dem Rückwärtsgang ICE-Reverse bei rein verbrennungsmotorischen Antrieb umsetzbar ist. Eine Lastpunktverschiebung der Verbrennungskraftmaschine 2 ist in allen Gängen des rein verbrennungskraftmotorischen Betriebsmodus und des hybriden Betriebsmodus umsetzbar.
  • In dem zweiten Ausführungsbeispiel der 3 und 4 ist im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel auf die vierte Schalteinheit 15 verzichtet. Demnach ergibt sich eine reduzierte Anzahl umsetzbarer Gänge. Im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist lediglich ein Gang (ein Vorwärtsgang EM 1 und ein Rückwärtsgang EM-R1) in dem rein elektromotorischen Betriebsmodus umsetzbar. Auch ist der vierte Gang ICE4 im rein verbrennungskraftmotorischer oder hybriden Betriebsmodus weggelassen.
  • Mit dem dritten Ausführungsbeispiel nach den 5 und 6 ist im Vergleich zu 1 sowohl auf die dritte Schalteinheit 14 als auch auf die vierte Schalteinheit 15 verzichtet. Das erste Hohlrad 16 ist permanent gehäusefest abgestützt; das zweite Hohlrad 17 ist nicht gehäusefest abstützbar. Im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist lediglich ein Gang (ein Vorwärtsgang EM 1 und ein Rückwärtsgang EM-R1) in dem rein elektromotorischen Betriebsmodus umsetzbar. Ferner fallen die Gänge ICE 3, ICE4 und EVT sowie das Standladen weg.
  • In dem vierten Ausführungsbeispiel der 7 und 8 ist im Vergleich zu 1 auf die erste Schalteinheit 12 verzichtet. Im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel wird auf die Gänge ICE 2, ICE 3 und ICE 4 in dem rein verbrennungsmotorischen oder dem hybriden Betriebsmodus verzichtet.
  • In Verbindung mit den 9 und 10 ist das fünfte Ausführungsbeispiel veranschaulicht, das erkennen lässt, dass die zweite Schalteinheit 13 auch auf andere Weise umsetzbar ist. In dieser Ausführung ist die zweite Schalteinheit 13 als ein Freilauf ausgebildet. Die zweite Schalteinheit 13 ist somit nicht mehr drehrichtungsunabhängig, sondern in Abhängigkeit einer Relativdrehrichtung zwischen einem ersten Kupplungsbestandteil 21a (seitens der Eingangswelle 3) und einem zweiten Kupplungsbestandteil 21b (seitens des Hohlrades 16) schaltbar. Bei einer ersten Relativdrehrichtung der beiden Kupplungsbestandteile 21a, 21b nimmt die zweite Schalteinheit 13 selbsttätig ihren aktivierten Zustand (L) und in einer dieser ersten Relativdrehrichtung entgegengesetzten zweiten Relativdrehrichtung ihren inaktiven Zustand (UL) ein. Der weitere Aufbau entspricht dem des vierten Ausführungsbeispiels.
  • Mit anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß ein dediziertes Hybridgetriebe 1 vorgeschlagen, das folgende Elemente umfasst: Zwei Planetenradsätze 8, 9, vier Schaltelemente (zwei Bremsen und zwei Kupplungen in Form der ersten bis vierten Schalteinheiten 12, 13, 14, 15) sowie eine elektrische Maschine 4.
  • Mit diesen Elementen des dedizierten Hybridgetriebes 1 werden folgende Funktionen erfüllt: Ein EVT Modus; vier ICE-Vorwärtsgänge; zwei EM-Gänge, die vorwärts und rückwärts verwendet werden können; Laden im Stillstand; Boosten und Rekuperation in den ICE-Gängen möglich. Zudem wird keine ICE-Trennkupplung benötigt, da K1 und K2 diese Funktion erfüllen. Die elektrische Maschine 4 kann koaxial oder achsparallel (mit Kette oder Stirnrad) angeordnet sein. Konsistente Möglichkeiten vereinfachter Ausführungen können durch Entfernen einer oder mehrerer Kupplungen K1, K2, B1, B2 angeboten werden.
  • Die Hauptmerkmale sind folglich zwei Planetenradsätze 8, 9. Jeder Planetenradsatz 8, 9 umfasst ein Sonnenrad 10, 11, einen Planetenträger 18, 19 und ein Hohlrad 16, 17. Zwei permanente Verbindungen bestehen zwischen den beiden Planetenradsätzen 8, 9: Erstes Sonnenrad 10 mit zweitem Sonnenrad 11; und erster Planetenträger 18 mit zweitem Hohlrad 17. Die elektrische Maschine 4 ist permanent mit dem ersten Sonnenrad 10 und dem zweitem Sonnenrad 11 verbunden. Die Kupplung K1 (erste Schalteinheit 12) ermöglicht die Verbindung zwischen der Verbrennungskraftmaschine 2 und dem ersten Sonnenrad 10 sowie dem zweiten Sonnenrad 11. Die Kupplung K2 (zweite Schalteinheit 13) ermöglicht die Verbindung zwischen der Verbrennungskraftmaschine 2 und dem ersten Planetenträger 18. Die Bremse B1 (dritte Schalteinheit 14) ermöglicht die Blockierung des ersten Hohlrades 16. Die Bremse B2 (vierte Schalteinheit 15) ermöglicht die Blockierung des zweiten Hohlrades 17.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hybridgetriebe
    2
    Verbrennungskraftmaschine
    3
    Eingangswelle
    4
    elektrische Maschine
    5
    Rotorwelle
    6
    Abtriebsbestandteil
    7
    Getriebeeinrichtung
    8
    erster Planetenradsatz
    9
    zweiter Planetenradsatz
    10
    erstes Sonnenrad
    11
    zweites Sonnenrad
    12
    erste Schalteinheit
    13
    zweite Schalteinheit
    14
    dritte Schalteinheit
    15
    vierte Schalteinheit
    16
    erstes Hohlrad
    17
    zweites Hohlrad
    18
    erster Planetenträger
    19
    zweiter Planetenträger
    20
    Kraftfahrzeug
    21a
    erster Kupplungsbestandteil
    21b
    zweiter Kupplungsbestandteil
    22
    Drehachse
    23
    Antriebsachse
    24
    Kurbelwelle
    25
    erstes Planetenrad
    26
    zweites Planetenrad
    27
    Koppelwelle
    28
    Rotor
    29
    Gehäuse
    30
    Dämpfer
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2020/108687 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Hybridgetriebe (1) für ein hybridisch angetriebenes Kraftfahrzeug (20), mit einer mit einer Verbrennungskraftmaschine (2) koppelbaren Eingangswelle (3), einer für einen Antrieb des Kraftfahrzeuges (20) ausgebildeten elektrischen Maschine (4), einer zwischen der Eingangswelle (3), einer Rotorwelle (5) der elektrischen Maschine (4) und einem Abtriebsbestandteil (6) wirkend eingesetzten Getriebeeinrichtung (7), wobei die Getriebeeinrichtung (7) zwei axial nebeneinander angeordnete Planetenradsätze (8, 9) aufweist, und wobei zwei den beiden Planetenradsätzen (8, 9) zugeordnete Sonnenräder (10, 11) permanent miteinander verbunden sind, sowie mit zumindest drei, zum Schalten mehrerer Gänge der Getriebeeinrichtung (7) vorgesehener Schalteinheiten (12, 13, 14, 15), dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (5) der elektrischen Maschine (4) permanent mit den beiden Sonnenrädern (10, 11) drehverbunden ist und eine als Kupplung ausgebildete Schalteinheit (13) zwischen der Eingangswelle (3) und einem Planetenträger (18) wirkend eingesetzt ist.
  2. Hybridgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (3) über eine als Kupplung ausgebildete erste Schalteinheit (12) mit den beiden Sonnenrädern (10, 11) koppelbar ist.
  3. Hybridgetriebe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen der Eingangswelle (3) und dem Planetenträger (16) wirkend eingesetzte zweite Schalteinheit (13) zwischen der Eingangswelle (3) und dem dem ersten Planetenradsatz (8) zugeordneten Planetenträger eingesetzt ist.
  4. Hybridgetriebe (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schalteinheit (13) als eine unabhängig von einer Relativdrehrichtung ihres ersten Kupplungsbestandteils (21a) zu ihrem zweiten Kupplungsbestandteil (21b) schaltbare Kupplung oder als ein abhängig von dieser Relativdrehrichtung schaltbarer Freilauf ausgebildet ist.
  5. Hybridgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem ersten Planetenradsatz (8) zugeordnetes Hohlrad (16) über eine als Bremse ausgebildete dritte Schalteinheit (14) gehäusefest abstützbar ist.
  6. Hybridgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein einem zweiten Planetenradsatz (9) der beiden Planetenradsätze (8, 9) zugeordnetes Hohlrad (17) über eine als Bremse ausgebildete vierte Schalteinheit (15) gehäusefest abstützbar ist.
  7. Hybridgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der dem ersten Planetenradsatz (8) zugeordnete Planetenträger (18) permanent mit dem dem zweiten Planetenradsatz (9) zugeordneten Hohlrad (17) verbunden ist.
  8. Hybridgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtriebsbestandteil (6) permanent mit einem dem zweiten Planetenradsatz (9) zugeordneten Planetenträger (19) verbunden ist.
  9. Hybridgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (4) auf einer der Eingangswelle (3) abgewandten axialen Seite der Getriebeeinrichtung (7) angeordnet ist.
  10. Kraftfahrzeug (20) mit einem an einer Antriebsachse (23) eingesetzten Hybridgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
DE102021120791.6A 2020-08-27 2021-08-10 Hybridgetriebe mit zwei Planetenradsätzen; sowie Kraftfahrzeug Withdrawn DE102021120791A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020108687A1 (de) 2018-11-30 2020-06-04 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hybride getriebeeinheit mit zwei planetenradsätzen und mehreren schalteinrichtungen; sowie kraftfahrzeug

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020108687A1 (de) 2018-11-30 2020-06-04 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hybride getriebeeinheit mit zwei planetenradsätzen und mehreren schalteinrichtungen; sowie kraftfahrzeug

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