DE102021201871A1 - Hybrid gear arrangement - Google Patents
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Abstract
Hybrid-Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit: einer ersten Welle (12) zum Einspeisen von verbrennungsmotorischer Antriebsleistung, einer zweiten Welle (14), die mit einer ersten Elektromaschine (EM1) verbunden ist, einer dritten Welle (16) zum Ausgeben von Ausgangsleistung, einer vierten Welle (18), die achsparallel versetzt zu der dritten Welle (16) ist, einer fünften Welle (20), die über eine erste Kupplung (A) mit der ersten Welle (12) verbindbar ist, und einem ersten Planetenradsatz (PS1), der ein erstes Glied (S1), ein zweites Glied (H1) und ein drittes Glied (PT1) aufweist, wobei die zweite Welle (14) über eine zweite Kupplung (B) mit der ersten Welle (12) verbindbar ist, wobei die zweite Welle (14) mit dem ersten Glied (S1) verbunden ist, wobei die fünfte Welle (20) mit dem zweiten Glied (H1) verbunden ist, und wobei die dritte Welle (16) mit dem dritten Glied (PT1) verbunden ist.Hybrid transmission arrangement for a motor vehicle, having: a first shaft (12) for feeding in drive power from the internal combustion engine, a second shaft (14) which is connected to a first electric machine (EM1), a third shaft (16) for outputting output power, a fourth shaft (18), which is offset axially parallel to the third shaft (16), a fifth shaft (20), which can be connected to the first shaft (12) via a first clutch (A), and a first planetary gear set (PS1 ), which has a first member (S1), a second member (H1) and a third member (PT1), wherein the second shaft (14) can be connected to the first shaft (12) via a second clutch (B), wherein the second shaft (14) is connected to the first member (S1), the fifth shaft (20) is connected to the second member (H1), and the third shaft (16) is connected to the third member (PT1). .
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hybrid-Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Pkw, mit einer ersten Welle zum Einspeisen von verbrennungsmotorischer Antriebsleistung, mit einer zweiten Welle, die mit einer ersten Elektromaschine verbunden ist, und mit einer dritten Welle zum Ausgeben von Ausgangsleistung sowie mit einem ersten Planetenradsatz, der drei Glieder aufweist und als Überlagerungsgetriebe dienen kann.The present invention relates to a hybrid transmission arrangement for a motor vehicle, in particular for a passenger car, with a first shaft for feeding in drive power from the internal combustion engine, with a second shaft, which is connected to a first electric machine, and with a third shaft for outputting output power as well with a first planetary gear set, which has three members and can serve as a superposition gear.
Hybrid-Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge weisen generell einen Verbrennungsmotor auf, der Antriebsleistung zum Antreiben des Kraftfahrzeuges bereitstellen kann, sowie eine Elektromaschine, die je nach Betriebsart alternativ oder zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor Antriebsleistung für das Kraftfahrzeug bereitstellen kann.Hybrid drive trains for motor vehicles generally have an internal combustion engine that can provide drive power for driving the motor vehicle, and an electric machine that can provide drive power for the motor vehicle as an alternative or in addition to the internal combustion engine, depending on the operating mode.
Bei Hybrid-Antriebssträngen wird zwischen einer Vielzahl von unterschiedlichen Konzepten unterschieden, die jeweils eine unterschiedliche Anbindung der Elektromaschine an eine Getriebeanordnung des Hybrid-Antriebsstranges vorsehen.In the case of hybrid drive trains, a distinction is made between a large number of different concepts, each of which provides for a different connection of the electric machine to a transmission arrangement of the hybrid drive train.
Beispielsweise ist es bekannt, eine elektrische Maschine konzentrisch zu einer Eingangswelle anzuordnen, wobei ein Rotor der elektrischen Maschine mit einer Hohlwelle verbunden ist, die um eine Eingangswelle herum angeordnet ist.For example, it is known to arrange an electrical machine concentrically to an input shaft, with a rotor of the electrical machine being connected to a hollow shaft which is arranged around an input shaft.
In manchen Fällen wird die Elektromaschine über eine Vorübersetzung an eine Getriebeanordnung des Hybridgetriebes angebunden. Die Vorübersetzung kann eine Planetenradsatzanordnung beinhalten.In some cases, the electric machine is connected to a transmission arrangement of the hybrid transmission via a pre-transmission. The pre-ratio may include a planetary gear assembly.
Aus dem Dokument
Hybrid-Getriebe sind vorzugsweise als Lastschaltgetriebe ausgebildet. Bei einem Einbau in einem Kraftfahrzeug quer zur Antriebsrichtung (Front-Quer oder Heck-Quer) ist die axiale Baulänge des Hybrid-Getriebes von großer Bedeutung. Ferner ist bei einem Einbau quer zur Fahrtrichtung häufig auf die Einbauumgebung Rücksicht zu nehmen. Engstellen sind ggf. ein Gelenk von Seitenwellen, eine Getriebeaufhängung und/oder ein unterer Fahrzeuglängsträger.Hybrid transmissions are preferably designed as powershift transmissions. When installed in a motor vehicle transversely to the drive direction (front-transverse or rear-transverse), the axial overall length of the hybrid transmission is of great importance. Furthermore, when installing transversely to the direction of travel, the installation environment must often be taken into account. Bottlenecks may be a side shaft joint, a transmission mount and/or a lower longitudinal member of the vehicle.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Hybrid-Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug anzugeben, wobei die Hybrid-Getriebeanordnung einen großen Funktionsumfang hat, axial kompakt baut und vorzugsweise gut vorne quer in einem Kraftfahrzeug eingebaut werden kann.Against this background, it is an object of the present invention to specify an improved hybrid transmission arrangement for a motor vehicle, wherein the hybrid transmission arrangement has a large range of functions, is axially compact and can preferably be easily installed transversely at the front of a motor vehicle.
Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine Hybrid-Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten Welle zum Einspeisen von verbrennungsmotorischer Antriebsleistung, mit einer zweiten Welle, die mit einer ersten Elektromaschine verbunden ist, mit einer dritten Welle zum Ausgeben von Ausgangsleistung, mit einer vierten Welle, die achsparallel versetzt zu der dritten Welle ist, mit einer fünften Welle, die über eine erste Kupplung mit der ersten Welle verbindbar ist, und mit einem ersten Planetenradsatz, der ein erstes Glied, ein zweites Glied und ein drittes Glied aufweist, wobei die zweite Welle über eine zweite Kupplung mit der ersten Welle verbindbar ist, wobei die zweite Welle mit dem ersten Glied verbunden ist, wobei die fünfte Welle mit dem zweiten Glied verbunden ist und wobei die dritte Welle mit dem dritten Glied verbunden ist.The above object is achieved by a hybrid transmission arrangement for a motor vehicle, with a first shaft for feeding in drive power from the internal combustion engine, with a second shaft that is connected to a first electric machine, with a third shaft for outputting output power, with a fourth shaft , which is offset axially parallel to the third shaft, with a fifth shaft, which can be connected to the first shaft via a first clutch, and with a first planetary gear set, which has a first member, a second member and a third member, the second Shaft is connectable to the first shaft via a second clutch, the second shaft being connected to the first member, the fifth shaft being connected to the second member and the third shaft being connected to the third member.
Bei der Hybrid-Getriebeanordnung der oben genannten Art sind Verbindungen zwischen Wellen vorzugsweise durch Stirnradsätze realisiert. Die Hybrid-Getriebeanordnung bildet folglich ein Hybrid-Getriebe in Mischbauweise, das wenigstens einen Planetenradsatz und mehrere Stirnradstufen beinhaltet. Vorzugsweise lassen sich mit der Hybrid-Getriebeanordnung wenigstens zwei, vorzugsweise genau drei Verbrennungsmotor-Gangstufen einrichten sowie wenigstens eine, vorzugsweise zwei oder mehr Elektro-Gangstufen. Zudem ist es mit der Hybrid-Getriebeanordnung vorzugsweise möglich, einen elektrodynamischen Anfahrvorgang durchzuführen, bei dem der erste Planetenradsatz als Überlagerungsgetriebe verwendet wird (EDA). Da ein elektrodynamisches Anfahren möglich ist, weist die Hybrid-Getriebeanordnung vorzugsweise keine separate Anfahrkupplung (Reibkupplung) auf, obgleich eine solche zur Erweiterung des Funktionsumfanges auch vorgesehen sein kann.In the hybrid transmission arrangement of the type mentioned above, connections between shafts are preferably realized by spur gear sets. The hybrid transmission arrangement consequently forms a hybrid transmission of mixed construction, which includes at least one planetary gear set and a plurality of spur gear stages. Preferably, at least two, preferably exactly three internal combustion engine gears and at least one, preferably two or more electric gears can be set up with the hybrid transmission arrangement. In addition, it is preferably possible with the hybrid transmission arrangement to carry out an electrodynamic starting process in which the first planetary gear set is used as a superimposed transmission (EDA). Since electrodynamic starting is possible, the hybrid transmission arrangement preferably does not have a separate starting clutch (friction clutch), although one can also be provided to expand the range of functions.
Auch ist vorzugsweise ein Laden in Neutral möglich, bei dem über die erste Welle verbrennungsmotorische Antriebsleistung eingespeist wird und die erste Elektromaschine generatorisch betrieben wird, um eine Batterie zu laden, und zwar vorzugsweise auch im Stand und in Neutral.Charging in neutral is also preferably possible, in which drive power from the internal combustion engine is fed in via the first shaft and the first electric machine is operated as a generator in order to charge a battery, preferably also when the vehicle is stationary and in neutral.
Die Hybrid-Getriebeanordnung weist vorzugsweise keine separate Rückwärts-Gangstufe auf. Die Hybrid-Getriebeanordnung ist vorzugsweise auf einer Radachse des Kraftfahrzeugs angeordnet, was bedeutet, dass wenigstens eine Achse der Hybrid-Getriebeanordnung koaxial zu der Radachse (Abtriebswellen) ausgerichtet ist.The hybrid transmission arrangement preferably does not have a separate reverse gear stage. The hybrid transmission arrangement is preferred arranged on a wheel axle of the motor vehicle, which means that at least one axis of the hybrid transmission arrangement is aligned coaxially with the wheel axle (output shafts).
Ferner sind bei der Hybrid-Getriebeanordnung vorzugsweise Lastschaltungen möglich, also Schaltungen zwischen Gangstufen, ohne dass eine Zugkraftunterbrechung stattfindet.Furthermore, in the case of the hybrid transmission arrangement, power shifts are preferably possible, that is to say shifts between gears, without an interruption in traction taking place.
Die Hybrid-Getriebeanordnung kann mit wenigen Radialebenen realisiert werden, so dass eine axial kompakte Bauweise möglich ist. Auch weist die Hybrid-Getriebeanordnung vorzugsweise neben einer Achse zur Anbindung an den Verbrennungsmotor nur zwei weitere Achsen auf, von denen eine vorzugsweise koaxial zu Abtriebswellen angeordnet ist.The hybrid transmission arrangement can be implemented with few radial planes, so that an axially compact design is possible. In addition to an axis for connection to the internal combustion engine, the hybrid transmission arrangement preferably has only two further axes, one of which is preferably arranged coaxially with the output shafts.
Eine Verbindung zwischen der ersten Welle und einer Welle, die koaxial zu der Achse der Abtriebswellen ist, erfolgt vorzugsweise über ein Zugmittel, insbesondere über einen Kettentrieb. Hierdurch kann eine vergleichsweise große Distanz zwischen diesen Achsen eingerichtet werden, und es kann eine angemessene Übersetzungsanpassung erfolgen.A connection between the first shaft and a shaft, which is coaxial to the axis of the output shafts, preferably takes place via a traction mechanism, in particular via a chain drive. This allows a comparatively large distance to be set up between these axes and an appropriate ratio adjustment to be made.
Vorzugsweise beinhaltet die Hybrid-Getriebeanordnung ferner wenigstens eine zweite Elektromaschine, die insbesondere als Hochvoltstartergenerator ausgebildet sein kann und die vorzugsweise mit der ersten Welle verbunden ist.Preferably, the hybrid transmission arrangement also contains at least one second electric machine, which can be designed in particular as a high-voltage starter generator and which is preferably connected to the first shaft.
Auch ist die dritte Welle vorzugsweise über einen zweiten Planetenradsatz mit einem Eingangsglied eines Differentials verbunden. Das Differential kann ein Kugeldifferential, ein Stirnraddifferential, ein Planetenraddifferential oder dergleichen sein.Also, the third shaft is preferably connected to an input member of a differential via a second planetary gear set. The differential may be a ball differential, a spur gear differential, a planetary gear differential, or the like.
Die folgenden Begriffe lassen sich im Rahmen der vorliegenden Offenbarung insbesondere wie folgt verstehen:
- Eine Radpaarung beinhaltet genau zwei Zahnräder, die miteinander in Eingriff stehen, insbesondere miteinander kämmen. Die Zahnräder weisen vorzugsweise jeweils eine Stirnverzahnung auf, sind vorzugsweise in einer radialen Ebene angeordnet und sind vorzugsweise jeweils einer anderen Welle zugeordnet. Die Zahnräder der Radpaarung können zwei Festräder sein (sog. Konstanten-Radsatz). Bei einer schaltbaren Radpaarung können die zwei Zahnräder ein Festrad und ein Losrad (siehe unten) sein, die vorzugsweise gemeinsam eine Gangstufe (siehe unten) definieren.
- A pair of wheels contains exactly two gears that mesh with one another, in particular that mesh with one another. The gear wheels preferably each have face teeth, are preferably arranged in a radial plane and are preferably each associated with a different shaft. The gears of the gear pair can be two fixed gears (so-called constant gear set). In a switchable pair of wheels, the two gears can be a fixed wheel and a loose wheel (see below), which preferably together define a gear (see below).
Ein Radsatz (Stirnradsatz) beinhaltet wenigstens zwei miteinander in Eingriff stehende (insbesondere kämmende) Zahnräder, und kann eine oder mehrere Radpaarungen beinhalten, die vorzugsweise in einer gemeinsamen radialen Radsatzebene liegen. Sofern ein Radsatz ein Festrad aufweist, das mit zwei unterschiedlichen Zahnrädern in Eingriff steht, auch von einer Doppelnutzung des Festrades. Generell kann ein Radsatz auch ein Planetenradsatz sein.A gear set (spur gear set) contains at least two mutually meshing (in particular meshing) gears, and can contain one or more gear pairs, which preferably lie in a common radial gear set plane. If a wheelset has a fixed wheel that meshes with two different gears, this also means that the fixed wheel can be used twice. In general, a gear set can also be a planetary gear set.
Ein Losrad ist ein drehbar an einer Welle gelagertes Zahnrad, das mittels eines Schaltelementes mit der Welle verbindbar oder davon entkoppelbar ist. Ein Festrad ist ein an einer Welle drehfest festgelegtes Zahnrad.A loose wheel is a gear wheel which is rotatably mounted on a shaft and which can be connected to or decoupled from the shaft by means of a switching element. A fixed wheel is a gear wheel fixed to a shaft in a rotationally fixed manner.
Eine Kupplung dient zum Verbinden oder Lösen von Gliedern, wie einem Losrad und einer Welle, und ist vorliegend insbesondere durch eine Schaltkupplung gebildet, insbesondere eine formschlüssige Schaltkupplung wie eine Klauenkupplung. Die Kupplung kann jedoch auch eine Reibkupplung sein, oder eine formschlüssige Synchro-Schaltkupplung. Der Begriff der Kupplung ist gleichzusetzen mit dem Begriff eines Schaltelementes.A clutch serves to connect or release members, such as a loose wheel and a shaft, and in the present case is formed in particular by a shifting clutch, in particular a positive-locking shifting clutch such as a claw clutch. However, the clutch can also be a friction clutch or a positive synchro shift clutch. The concept of the clutch can be equated with the concept of a switching element.
Ein Doppelelement beinhaltet zwei Kupplungen, die vorzugsweise unterschiedlichen Gliedern zugeordnet sind und die mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung alternativ schaltbar sind. Ferner beinhaltet das Doppelelement vorzugsweise eine Neutralstellung, in der keine der beiden Kupplungen geschaltet ist.A double element includes two clutches which are preferably assigned to different members and which can be switched alternatively by means of a single actuating device. Furthermore, the double element preferably includes a neutral position in which neither of the two clutches is engaged.
Zwei relativ zueinander drehbare Glieder sind verbunden, wenn sie zwangsläufig mit einer proportionalen Drehzahl drehen. Der Begriff „verbunden“ ist gleichzusetzen mit „wirkverbunden“. Unter einer „drehfesten Verbindung“ ist zu verstehen, dass die zwei Glieder mit der gleichen Drehzahl drehen. Zwei Glieder sind dann verbindbar, wenn sie entweder miteinander verbunden oder voneinander entkoppelt werden können. Vorzugsweise sind die zwei Glieder mittels einer Kupplung oder einer Bremse miteinander verbindbar.Two relatively rotatable members are connected when they are positively rotating at a proportional speed. The term "connected" is synonymous with "effectively connected". A "rotational connection" means that the two links rotate at the same speed. Two members are connectable if they can either be connected or disconnected from each other. The two members can preferably be connected to one another by means of a clutch or a brake.
Zwei Elemente sind axial ausgerichtet, wenn sie sich in axialer Richtung zumindest teilweise überlappen und/oder wenn sie in einer gemeinsamen Radialebene liegen. Der Begriff der Radialebene ist vorzugsweise funktional zu verstehen und nicht geometrisch. Folglich können auch zwei Kupplungen eines Doppelelementes in einer gemeinsamen Radialebene liegen.Two elements are axially aligned if they at least partially overlap in the axial direction and/or if they lie in a common radial plane. The term radial plane is preferably to be understood functionally and not geometrically. Consequently, two clutches of a double element can also lie in a common radial plane.
Die Aufgabe wird vollkommen gelöst.The task is completely solved.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Welle mit einer sechsten Welle verbunden, die vorzugsweise koaxial zu der dritten Welle angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist die sechste Welle vorzugsweise mit einer siebten Welle verbunden.According to a preferred embodiment, the first shaft is connected to a sixth shaft, which is preferably arranged coaxially to the third shaft. Alternatively or in addition to this the sixth shaft is preferably connected to a seventh shaft.
Die erste Welle und die sechste Welle sind vorzugsweise über ein erstes Zugmittel miteinander verbunden, können jedoch auch über einen Stirnradsatz verbunden sein.The first shaft and the sixth shaft are preferably connected to one another via a first traction mechanism, but can also be connected via a set of spur gears.
Die sechste Welle ist mit der siebten Welle vorzugsweise über einen dritten Stirnradsatz verbunden, der vorzugsweise auf einer der zweiten Welle gegenüberliegenden axialen Seite des ersten Zugmittels angeordnet ist.The sixth shaft is preferably connected to the seventh shaft via a third set of spur gears, which is preferably arranged on an axial side of the first traction means opposite the second shaft.
Vorteilhaft ist es hierbei ferner, wenn die sechste Welle über eine dritte Kupplung mit der dritten Welle verbindbar ist und/oder wenn die siebte Welle koaxial zu der vierten Welle angeordnet ist.It is also advantageous here if the sixth shaft can be connected to the third shaft via a third clutch and/or if the seventh shaft is arranged coaxially to the fourth shaft.
Über die dritte Kupplung kann die erste Welle vorzugsweise mit der dritten Welle so verbunden werden, dass eine reine Verbrennungsmotor-Gangstufe über die dritte Kupplung eingerichtet werden kann.The first shaft can preferably be connected to the third shaft via the third clutch in such a way that a pure internal combustion engine gear can be set up via the third clutch.
An der sechsten Welle sind vorzugsweise ein Rad (wie beispielsweise ein Kettenrad) zur Verbindung mit der ersten Welle und ein weiteres Zahnrad zur Verbindung mit der siebten Welle angeordnet.The sixth shaft preferably has a gear (such as a sprocket) for connection to the first shaft and another gear for connection to the seventh shaft.
Die dritte Kupplung ist vorzugsweise auf einer der zweiten Welle gegenüberliegenden axialen Seite des ersten Zugmittels und vorzugsweise auf einer der zweiten Welle gegenüberliegenden axialen Seite eines Stirnradsatzes angeordnet, der die sechste Welle und die siebte Welle miteinander verbindet.The third clutch is preferably arranged on an axial side of the first traction means opposite the second shaft and preferably on an axial side of a spur gearset opposite the second shaft, which connects the sixth shaft and the seventh shaft to one another.
Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist die erste Welle im Bereich von einem ersten axialen Ende der Hybrid-Getriebeanordnung angeordnet. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist die zweite Welle vorzugsweise im Bereich von einem zweiten axialen Ende der Hybrid-Getriebeanordnung angeordnet.According to another embodiment that is preferred overall, the first shaft is arranged in the area of a first axial end of the hybrid transmission arrangement. As an alternative or in addition to this, the second shaft is preferably arranged in the area of a second axial end of the hybrid transmission arrangement.
Die Formulierung, dass die Wellen im Bereich eines jeweiligen axialen Endes der Hybrid-Getriebeanordnung angeordnet ist, soll nicht bedeuten, dass die jeweilige Welle bis zum äußersten axialen jeweiligen Ende der Hybrid-Getriebeanordnung reichen muss. Damit soll vielmehr ausgedrückt werden, dass die erste Welle und die zweite Welle vorzugsweise im Bereich unterschiedlicher axialer Enden angeordnet sind, derart, dass dazwischen wenigstens eine Stirnradsatzebene und wenigstens eine Kupplungsebene angeordnet sind.The wording that the shaft is arranged in the area of a respective axial end of the hybrid transmission arrangement is not intended to mean that the respective shaft has to extend to the outermost axial end of the hybrid transmission arrangement. Rather, this is intended to express the fact that the first shaft and the second shaft are preferably arranged in the area of different axial ends, such that at least one spur gear set plane and at least one clutch plane are arranged between them.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der erste Planetenradsatz in axialer Richtung entweder zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle angeordnet ist oder wenn der erste Planetenradsatz auf einer der ersten Welle gegenüberliegenden axialen Seite einer Radialebene angeordnet ist, über die die erste Elektromaschine mit der zweiten Welle verbunden ist.Furthermore, it is advantageous if the first planetary gear set is arranged in the axial direction either between the first shaft and the second shaft or if the first planetary gear set is arranged on an axial side of a radial plane opposite the first shaft, over which the first electric machine with the second shaft connected is.
Mit anderen Worten kann der erste Planetenradsatz in axialer Richtung beispielsweise zwischen einer Radialebene, über die die erste Welle und die sechste Welle verbunden ist, und einer Radialebene angeordnet sein, über die die erste Elektromaschine und die zweite Welle verbunden sind. Alternativ kann der erste Planetenradsatz zwischen einer Radialebene, über die die erste Elektromaschine und die zweite Welle verbunden sind, und einer Konstant-Übersetzung bzw. Vorübersetzung angeordnet sein, über die die dritte Welle mit einem Ausgleichsgetriebe (ifferential) zum Verteilen von Antriebsleistung verbunden ist.In other words, the first planetary gear set can be arranged in the axial direction, for example, between a radial plane via which the first shaft and the sixth shaft are connected and a radial plane via which the first electric machine and the second shaft are connected. Alternatively, the first planetary gear set can be arranged between a radial plane, via which the first electric machine and the second shaft are connected, and a constant transmission or pre-transmission, via which the third shaft is connected to a differential gear (ifferential) for distributing drive power.
Die oben genannten Maßnahmen tragen sämtlich zu einer axial kompakten Bauweise bei, und ggf. dazu, dass die Hybrid-Getriebeanordnung mit einem hohen Wirkungsgrad arbeiten kann.The measures mentioned above all contribute to an axially compact design and possibly to the fact that the hybrid transmission arrangement can work with a high level of efficiency.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zwei Glieder von dem ersten bis dritten Glied des ersten Planetenradsatzes mittels einer vierten Kupplung miteinander verbindbar. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es bevorzugt, wenn ein Glied von dem ersten bis dritten Glied des ersten Planetenradsatzes mittels einer fünften Kupplung an einem Gehäuse der Hybrid-Getriebeanordnung festlegbar ist.In a further preferred embodiment, two members of the first to third members of the first planetary gear set can be connected to one another by means of a fourth clutch. As an alternative or in addition to this, it is preferred if a member of the first to third members of the first planetary gear set can be fixed to a housing of the hybrid transmission arrangement by means of a fifth clutch.
Die vierte Kupplung kann dazu verwendet werden, um den ersten Planetenradsatz zu verblocken. In diesem Fall kann vorzugsweise ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb mittels der ersten Elektromaschine eingerichtet werden. Sofern sowohl die vierte Kupplung als auch die fünfte Kupplung vorhanden sind, lassen sich zudem zwei Elektro-Gangstufen zum Fahrbetrieb mittels der ersten Elektromaschine einrichten. Sofern nur die vierte Kupplung vorgesehen ist, ist es bevorzugt, wenn die hierüber eingerichtete Elektro-Gangstufe für den gesamten Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeugs ausgelegt ist.The fourth clutch can be used to lock up the first planetary gear set. In this case, a purely electromotive driving mode can preferably be set up by means of the first electric machine. If both the fourth clutch and the fifth clutch are present, two electric gears can also be set up for driving using the first electric machine. If only the fourth clutch is provided, it is preferred if the electric gear stage set up here is designed for the entire speed range of the motor vehicle.
Vorteilhaft ist es, wenn die vierte Kupplung und/oder die fünfte Kupplung koaxial zu dem ersten Planetenradsatz angeordnet ist bzw. sind und/oder wenn die vierte Kupplung und/oder die fünfte Kupplung in axialer Richtung zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle angeordnet sind.It is advantageous if the fourth clutch and/or the fifth clutch is/are arranged coaxially with the first planetary gear set and/or if the fourth clutch and/or the fifth clutch are arranged in the axial direction between the first shaft and the second shaft .
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die vierte Kupplung und die fünfte Kupplung als Doppelelement ausgebildet, das mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung betätigbar ist, derart, dass entweder die vierte Kupplung oder die fünfte Kupplung oder eine Neutralposition eingerichtet ist, bei der weder die vierte noch die fünfte Kupplung geschaltet ist.In a preferred embodiment, the fourth clutch and the fifth clutch are designed as a double element which can be actuated by means of a single actuating device in such a way that either the fourth clutch or the fifth clutch or a neutral position is set up in which neither the fourth nor the fifth clutch is engaged.
Die vierte Kupplung und/oder die fünfte Kupplung ist bzw. sind vorzugsweise zwischen einer Radialebene, über die die erste Welle und die sechste Welle verbunden sind, und einer Radialebene angeordnet, über die die erste Elektromaschine und die zweite Welle verbunden sind. Besonders bevorzugt ist es, wenn die vierte Kupplung und/oder die fünfte Kupplung zwischen einer Ebene, über die die fünfte Welle und die achte Welle verbunden sind, und einer Radialebene angeordnet ist bzw. sind, über die die erste Elektromaschine und die zweite Welle verbunden sind. Alternativ hierzu können die vierte Kupplung und/oder die fünfte Kupplung in axialer Richtung zwischen der Radialebene, über die die fünfte Welle und die achte Welle verbunden sind, und einer Radialebene angeordnet sein, über die die erste Welle und die sechste Welle miteinander verbunden sind.The fourth clutch and/or the fifth clutch is or are preferably arranged between a radial plane, via which the first shaft and the sixth shaft are connected, and a radial plane, via which the first electric machine and the second shaft are connected. It is particularly preferred if the fourth clutch and/or the fifth clutch is/are arranged between a plane via which the fifth shaft and the eighth shaft are connected and a radial plane via which the first electric machine and the second shaft are connected are. As an alternative to this, the fourth clutch and/or the fifth clutch can be arranged in the axial direction between the radial plane via which the fifth shaft and the eighth shaft are connected and a radial plane via which the first shaft and the sixth shaft are connected to one another.
Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist die fünfte Welle mit einer achten Welle verbunden, die koaxial zu der vierten Welle angeordnet ist. Die Verbindung erfolgt vorzugsweise über einen ersten Stirnradsatz, der vorzugsweise in axialer Richtung zwischen dem ersten Planetenradsatz und der Radialebene angeordnet ist, über die die erste Welle und die sechste Welle miteinander verbunden sind.According to a further overall preferred embodiment, the fifth shaft is connected to an eighth shaft which is arranged coaxially to the fourth shaft. The connection is preferably made via a first spur gear set, which is preferably arranged in the axial direction between the first planetary gear set and the radial plane, via which the first shaft and the sixth shaft are connected to one another.
Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es bevorzugt, wenn die fünfte Welle koaxial zu der dritten Welle angeordnet ist. Die vierte Kupplung und/oder die fünfte Kupplung sind vorzugsweise am Außenumfang der fünften Welle gelagert. In einer Alternative sind die vierte Kupplung und/oder die fünfte Kupplung an einem Außenumfang der dritten Welle gelagert.As an alternative or in addition to this, it is preferred if the fifth shaft is arranged coaxially to the third shaft. The fourth clutch and/or the fifth clutch are preferably mounted on the outer circumference of the fifth shaft. In an alternative, the fourth clutch and/or the fifth clutch are mounted on an outer circumference of the third shaft.
Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Welle koaxial zu der dritten Welle angeordnet. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es bevorzugt, wenn die zweite Welle mit der vierten Welle verbunden ist.According to a further overall preferred embodiment, the second shaft is arranged coaxially to the third shaft. As an alternative or in addition to this, it is preferred if the second shaft is connected to the fourth shaft.
Die Verbindung der zweiten Welle mit der vierten Welle erfolgt vorzugsweise über einen zweiten Stirnradsatz, der vorzugsweise in axialer Richtung zwischen dem ersten Planetenradsatz und weiteren Stirnradsätzen der Hybrid-Getriebeanordnung angeordnet ist. Vorzugsweise ist der zweite Stirnradsatz unmittelbar benachbart zu dem ersten Planetenradsatz angeordnet, und zwar in axialer Richtung gesehen.The second shaft is preferably connected to the fourth shaft via a second spur gear set, which is preferably arranged in the axial direction between the first planetary gear set and further spur gear sets of the hybrid transmission arrangement. The second spur gear set is preferably arranged immediately adjacent to the first planetary gear set, as viewed in the axial direction.
In einer alternativen Ausgestaltung ist der zweite Stirnradsatz auf einer den anderen Stirnradsätzen der Hybrid-Getriebeanordnung abgewandten axialen Seite des ersten Planetenradsatzes angeordnet.In an alternative embodiment, the second spur gearset is arranged on an axial side of the first planetary gearset that faces away from the other spur gearsets of the hybrid transmission arrangement.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die erste Kupplung und die zweite Kupplung koaxial zu der vierten Welle angeordnet sind und/oder wenn die erste Kupplung und die zweite Kupplung als Doppelelement ausgebildet sind.Furthermore, it is advantageous if the first clutch and the second clutch are arranged coaxially to the fourth shaft and/or if the first clutch and the second clutch are designed as a double element.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erste Elektromaschine koaxial zu einer neunten Welle angeordnet, die mit der zweiten Welle verbunden ist. Die Verbindung kann über einen Stirnradsatz erfolgen, der ggf. Zahnräder an der neunten Welle bzw. an der zweiten Welle und ggf. ein oder mehrere Zwischenzahnräder beinhaltet. Die Verbindung kann jedoch auch über ein zweites Zugmittel erfolgen.According to a further preferred embodiment, the first electric machine is arranged coaxially to a ninth shaft, which is connected to the second shaft. The connection can be made via a set of spur gears, which may contain gears on the ninth shaft or on the second shaft and, if necessary, one or more intermediate gears. However, the connection can also be made via a second traction mechanism.
Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es bevorzugt, wenn die erste Elektromaschine axial mit wenigstens einem Radsatz der Hybrid-Getriebeanordnung und/oder mit der ersten Welle überlappt. Die erste Elektromaschine kann mit dem ersten Planetenradsatz axial überlappen, kann jedoch auch auf einer dem ersten Planetenradsatz axial gegenüberliegenden Seite einer Radialebene angeordnet sein, über die die erste Elektromaschine und die zweite Welle miteinander verbunden sind.As an alternative or in addition to this, it is preferred if the first electric machine overlaps axially with at least one wheel set of the hybrid transmission arrangement and/or with the first shaft. The first electric machine can overlap axially with the first planetary gear set, but can also be arranged on a side of a radial plane axially opposite the first planetary gear set, via which the first electric machine and the second shaft are connected to one another.
Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn eine zweite Elektromaschine koaxial zu einer zehnten Welle angeordnet ist, die mit der ersten Welle verbunden ist oder die über eine siebte Kupplung mit der ersten Welle verbindbar ist.Furthermore, it is advantageous overall if a second electric machine is arranged coaxially to a tenth shaft, which is connected to the first shaft or which can be connected to the first shaft via a seventh clutch.
Die zweite Elektromaschine hat vorzugsweise eine deutlich kleinere Leistung als die erste Elektromaschine. Die zweite Elektromaschine ist vorzugsweise als Hochvoltstartergenerator ausgebildet.The second electric machine preferably has a significantly lower power than the first electric machine. The second electric machine is preferably designed as a high-voltage starter generator.
Die zweite Elektromaschine ist vorzugsweise im Betrieb immer mit dem Verbrennungsmotor verbunden. Mit der zweiten Elektromaschine lassen sich folglich vorzugsweise folgende Funktionen abdecken: ein Start des Verbrennungsmotors aus einer rein elektrischen Fahrt bei Antrieb durch die erste Elektromaschine; eine Bordnetzversorgung; ein serielles Kriechen und Fahren vorwärts/rückwärts; Unterstützung einer Verbrennungsmotor-Drehzahlregelung beim Ankoppeln und bei Schaltungen zwischen Gangstufen. Die zweite Elektromaschine kann beim Entlasten der Kupplungen unterstützen, indem die zweite Elektromaschine generatorisch arbeitet. Der erzeugte Strom kann von der ersten Elektromaschine zur Zugkraftunterstützung genutzt werden.The second electric machine is preferably always connected to the internal combustion engine during operation. The following functions can therefore preferably be covered with the second electric machine: starting the internal combustion engine from a purely electric drive when driven by the first electric machine; an on-board power supply; a serial crawling and driving forward/backward; Engine speed control support when docking and shifting between gears. The second electric machine can assist in relieving the clutches by the second electric machine working as a generator. The electricity generated can be used by the first electric machine for traction support.
Die zweite Elektromaschine kann über einen Stirnradsatz mit der ersten Welle verbunden sein oder kann über ein drittes Zugmittel mit der ersten Welle verbunden sein. Generell ist es auch denkbar, die zweite Elektromaschine koaxial zu der ersten Welle anzuordnen.The second electric machine can be connected to the first shaft via a spur gear set or can be connected to the first shaft via a third traction mechanism. In general, it is also conceivable to arrange the second electric machine coaxially with the first shaft.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die dritte Welle über eine Konstant-Übersetzung mit einem Eingangsglied eines Ausgleichsgetriebes zum Verteilen von Antriebsleistung verbunden ist.Furthermore, it is advantageous if the third shaft is connected via a constant transmission to an input element of a differential gear for distributing drive power.
Die Konstant-Übersetzung kann durch Stirnradstufen realisiert sein.The constant translation can be realized by spur gears.
Von besonderem Vorzug ist es, wenn die Konstant-Übersetzung einen zweiten Planetenradsatz aufweist. Der zweite Planetenradsatz weist in diesem Fall vorzugsweise eine gehäusefeste Anbindung von einem Glied auf, so dass der zweite Planetenradsatz immer verblockt ist. Vorzugsweise ist das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes an ein Gehäuse der Hybrid-Getriebeanordnung angebunden. Der zweite Planetenradsatz kann ein Minus- und ein Plusplanetensatz sein, es sind jedoch auch Planetensätze mit Stufenplaneten möglich.It is particularly advantageous if the constant transmission has a second planetary gear set. In this case, the second planetary gearset preferably has a link fixed to the housing, so that the second planetary gearset is always blocked. The ring gear of the second planetary gear set is preferably connected to a housing of the hybrid transmission arrangement. The second planetary gear set can be a minus and a plus planetary gear set, but planetary gear sets with stepped planetary gears are also possible.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Ausgleichsgetriebe koaxial zu der dritten Welle angeordnet. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn eine von zwei Abtriebswellen des Ausgleichsgetriebes sich in axialer Richtung durch die Hybrid-Getriebeanordnung hindurch erstreckt, derart, dass die eine Abtriebswelle als Innenwelle ausgebildet ist und die dritte Welle als Hohlwelle.According to a further preferred embodiment, the differential gear is arranged coaxially to the third shaft. In this case it is preferred if one of two output shafts of the differential gear extends in the axial direction through the hybrid transmission arrangement such that one output shaft is designed as an inner shaft and the third shaft as a hollow shaft.
Vorzugsweise ist die dritte Welle mit einem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes ist vorzugsweise mit einem Eingangsglied des Ausgleichsgetriebes verbunden, das, wie oben erläutert, ein Differential üblicher Art sein kann.Preferably, the third shaft is connected to a sun gear of the second planetary gear set. The planet carrier of the second planetary gear set is preferably connected to an input member of the differential gear which, as explained above, can be a conventional type differential.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Konstant-Übersetzung in axialer Richtung zwischen der dritten Welle und dem Ausgleichsgetriebe angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn der zweite Planetenradsatz in axialer Richtung zwischen dem Ausgleichsgetriebe und dem ersten Planetenradsatz angeordnet ist.Furthermore, it is advantageous if the constant transmission is arranged in the axial direction between the third shaft and the differential gear. It is particularly preferred if the second planetary gear set is arranged in the axial direction between the differential gear and the first planetary gear set.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erste Welle mit einem Ausgangsglied einer sechsten Kupplung verbunden, in deren Eingangsglied verbrennungsmotorische Leistung einspeisbar ist.According to a further preferred embodiment, the first shaft is connected to an output member of a sixth clutch, into the input member of which internal combustion engine power can be fed.
Die sechste Kupplung kann eine Klauenkupplung sein, kann jedoch auch eine Reibkupplung sein. Mit der sechsten Kupplung ist es bevorzugt möglich, einen Verbrennungsmotor von der Hybrid-Getriebeanordnung abzutrennen, insbesondere auch von der zweiten Elektromaschine. Die Verwendung einer Reibkupplung kann vorteilhaft sein, da diese auch unter Last öffnen kann, z.B. bei einer Vollbremsung oder einer Fehlfunktion des Verbrennungsmotors. Ferner kann eine derartige Reibkupplung auch unter Differenzdrehzahl geschlossen werden, so dass ein sogenannter Schwungstart des Verbrennungsmotors möglich ist.The sixth clutch can be a dog clutch, but can also be a friction clutch. With the sixth clutch, it is preferably possible to separate an internal combustion engine from the hybrid transmission arrangement, in particular also from the second electric machine. The use of a friction clutch can be advantageous because it can also open under load, e.g. in the event of emergency braking or a malfunction of the combustion engine. Furthermore, such a friction clutch can also be closed when the speed differs, so that a so-called momentum start of the internal combustion engine is possible.
Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn die Kupplungen der Hybrid-Getriebeanordnung zumindest überwiegend, vorzugsweise sämtlich als Klauenkupplungen ausgebildet sind.Overall, it is also advantageous if the clutches of the hybrid transmission arrangement are at least predominantly, preferably all, designed as claw clutches.
Dabei kann die sechste Kupplung hiervon ausgenommen sein, wie oben erläutert.The sixth clutch can be excluded from this, as explained above.
Durch die Ausgestaltung mit mehreren Stirnradsätzen und einem Planetenradsatz ist es möglich, dennoch sämtliche Schaltungen als Lastschaltungen durchzuführen, und auch eine Anbindung an den Verbrennungsmotor in allen Verbrennungsmotor-Gangstufen und Hybrid-Gangstufen unter Last durchzuführen.The design with several spur gear sets and a planetary gear set makes it possible to carry out all shifts as load shifts, and also to carry out a connection to the internal combustion engine in all internal combustion engine gears and hybrid gears under load.
Derartige Lastschaltverfahren beinhalten bei sog. abtriebsgestützten Schaltungen, dass die erste Elektromaschine mit einer festen Übersetzung zum Abtrieb hin verbunden ist und die Zugkraft alleine elektromotorisch abstützen kann, während der Verbrennungsmotor im Hintergrund eine lastfreie Schaltung ausführt, ähnlich wie bei einem automatisierten Schaltgetriebe.In the case of so-called output-supported gearshifts, such load-shifting methods involve the first electric machine being connected to the output with a fixed transmission ratio and being able to support the tractive force solely by means of an electric motor, while the combustion engine carries out a no-load shift in the background, similar to an automated manual transmission.
Es versteht sich, dass auch bekannte Hybridfunktionen wie Motorstart, Lastpunktverschiebung und Rekuperation möglich sind.It goes without saying that familiar hybrid functions such as starting the engine, shifting the load point and recuperation are also possible.
Bei der Hybrid-Getriebeanordnung befindet sich ein erstes Zugmittel zur Verbindung der ersten Welle und der sechsten Welle vorzugsweise im Bereich eines Getriebeeingangs bzw. direkt benachbart zu einem Ausgang des Verbrennungsmotors. An der ersten Welle kann sich zusätzlich ein Schwingungstilger oder dergleichen befinden, sowie zusätzlich ein Zahnrad zur Anbindung einer zweiten Elektromaschine und optional eine sechste Kupplung zur Abkopplung des Verbrennungsmotors vom Getriebe. Die sechste Kupplung ist jedoch generell nicht notwendig, da zum rein elektrischen Fahren mittels der ersten Elektromaschine die Hybrid-Getriebeanordnung in eine Neutralposition geschaltet werden kann, bei der die erste Kupplung, die zweite Kupplung und die dritte Kupplung geöffnet sind.In the case of the hybrid transmission arrangement, a first traction means for connecting the first shaft and the sixth shaft is preferably located in the area of a transmission input or directly adjacent to an output of the internal combustion engine. A vibration damper or the like can also be located on the first shaft, as well as an additional gear wheel for connecting a second electric machine and optionally a sixth clutch for decoupling the combustion engine from the transmission. However, the sixth clutch is generally not necessary since the hybrid transmission arrangement can be switched to a neutral position for purely electric driving by means of the first electric machine, in which the first clutch, the second clutch and the third clutch are open.
Vorzugsweise befindet sich auf einer dem ersten Planetenradsatz gegenüberliegenden axialen Seite des dritten Stirnradsatzes eine Radialebene mit dem dritten Schaltelement.A radial plane with the third shifting element is preferably located on an axial side of the third spur gearset that is opposite the first planetary gearset.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die axiale Reihenfolge von Elementen der Hybrid-Getriebeanordnung ausgehend von einem Getriebeeingang Folgende: Radialebene mit dritter Schaltkupplung, Radialebene mit drittem Stirnradsatz, Radialebene mit erstem Zugmittel, Radialebene mit erstem Stirnradsatz, Radialebene mit erstem Zugmittel, optional Radialebene mit vierter und fünfter Kupplung, Radialebene mit erstem Stirnradsatz, Radialebene mit erster und zweiter Kupplung und optional mit vierter und fünfter Kupplung, Radialebene mit zweitem Stirnradsatz und Verbindung zur ersten Elektromaschine, erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz, Ausgleichsgetriebe.In a preferred embodiment, the axial sequence of elements of the hybrid transmission arrangement, starting from a transmission input, is as follows: radial plane with third clutch, radial plane with third spur gear set, radial plane with first traction mechanism, radial plane with first spur gear set, radial plane with first traction mechanism, optionally radial plane with fourth and Fifth clutch, radial plane with first spur gear set, radial plane with first and second clutch and optionally with fourth and fifth clutch, radial plane with second spur gear set and connection to the first electric machine, first planetary gear set, second planetary gear set, differential.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein schematisches Leistungsflussdiagramm einer Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung; -
2 eine schematische Ansicht entlang einer Längsachse eines Kraftfahrzeuges zur Erläuterung der Einbaulage einer Hybrid-Getriebeanordnung; -
3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung; -
4 eine Schalttabelle von Kupplungen der Hybrid-Getriebeanordnung der3 ; -
5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung; -
6 eine Schalttabelle für Kupplungen der Hybrid-Getriebeanordnung der 5 ; -
7 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung mit einer sechsten Reibkupplung; -
8 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung mit einer sechsten Reibkupplung; -
9 eine Schalttabelle der Hybrid-Getriebeanordnungen der 7 und8 ; -
10 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung; -
11 eine Schalttabelle von Kupplungen der Hybrid-Getriebeanordnung der 10 ; -
12 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung; -
13 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung; -
14 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung; -
15 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung; -
16 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung; -
17 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung; -
18 eine Schalttabelle mit Kupplungen einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung. -
19 eine schematische Darstellung einer Abwandlung der Hybrid-Getriebeanordnungen der 16 und17 . -
20 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung.
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1 a schematic power flow diagram of an embodiment of a hybrid transmission assembly; -
2 a schematic view along a longitudinal axis of a motor vehicle to explain the installation position of a hybrid transmission arrangement; -
3 a schematic representation of an embodiment of a hybrid transmission arrangement; -
4 a switching table of clutches of the hybrid transmission arrangement3 ; -
5 a schematic representation of a further embodiment of a hybrid transmission arrangement; -
6 a switching table for clutches of thehybrid transmission arrangement 5 ; -
7 a partial view of another embodiment of a hybrid transmission assembly with a sixth friction clutch; -
8th a partial view of another embodiment of a hybrid transmission assembly with a sixth friction clutch; -
9 a switching table of the hybrid transmission assemblies of7 and8th ; -
10 a partial view of another embodiment of a hybrid transmission assembly; -
11 a switching table of clutches of thehybrid transmission arrangement 10 ; -
12 a schematic representation of a further embodiment of a hybrid transmission arrangement; -
13 a schematic representation of a further embodiment of a hybrid transmission arrangement; -
14 a schematic representation of a further embodiment of a hybrid transmission arrangement; -
15 a schematic representation of a further embodiment of a hybrid transmission arrangement; -
16 a schematic representation of a further embodiment of a hybrid transmission arrangement; -
17 a schematic representation of a further embodiment of a hybrid transmission arrangement; -
18 a shift table with clutches of a further embodiment of a hybrid transmission arrangement. -
19 a schematic representation of a modification of thehybrid transmission assemblies 16 and17 . -
20 a schematic representation of a further embodiment of a hybrid transmission arrangement.
In
Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 weist einen ersten Leistungs-Einspeisepunkt (erste Welle 12) auf, über den Verbrennungsmotorleistung in die Hybrid-Getriebeanordnung 10 einspeisbar ist. Die erste Welle 12 kann direkt mit einem Verbrennungsmotor verbunden sein, oder über eine Kupplung K0, wie es in
Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 beinhaltet ferner eine erste Elektromaschine EM1, die mit einem zweiten Leistungs-Einspeisepunkt (zweite Welle 14) verbunden ist.The
Ferner weist die Hybrid-Getriebeanordnung 10 einen Planetenradsatz PS1 auf. Die erste Welle 12 ist über eine erste Kupplung A mit einem ersten Glied des ersten Planetenradsatzes PS1 verbunden. Ferner ist die erste Welle 12 über eine zweite Kupplung B mit einem zweiten Glied des ersten Planetenradsatzes PS1 verbunden. Mit dem zweiten Glied ist auch die zweite Welle 14 verbunden.Furthermore, the
Das dritte Glied des ersten Planetenradsatzes PS1 ist mit einer dritten Welle 16 verbunden, über die Antriebsleistung ausgegeben wird. Die erste Welle 12 ist über eine dritte Kupplung C mit der dritten Welle 16 verbunden. Ferner sind zwei Glieder (erstes und drittes Glied) des ersten Planetenradsatzes PS2 über eine vierte Kupplung D miteinander verbindbar, um den ersten Planetenradsatz PS1 zu verblocken. Vorliegend sind jene zwei Glieder des ersten Planetenradsatzes PS1 mittels der vierten Kupplung D verbindbar, die der dritten Welle 16 bzw. der ersten Kupplung A zugeordnet sind. Alternativ kann der erste Planetenradsatz PS1 auch durch eine vierte Kupplung D' verblockt werden, mit der das erste Glied und das zweite Glied miteinander verbindbar sind Generell ist eine Verblockung auch mittels des zweiten und des dritten Glieds möglich (nicht dargestellt).The third member of the first planetary gear set PS1 is connected to a
Ferner kann das der ersten Kupplung A zugeordnete Glied optional über eine fünfte Kupplung E mit einem Gehäuse der Hybrid-Getriebeanordnung verbunden sein.Furthermore, the member assigned to the first clutch A can optionally be connected via a fifth clutch E to a housing of the hybrid transmission arrangement.
Die Hybrid-Getriebeanordnung kann ferner eine zweite Elektromaschine EM2 beinhalten, die mit der ersten Welle 12 verbunden ist. Die zweite Elektromaschine EM2 kann optional über eine weitere Kupplung K1 (gestrichelt dargestellt) mit der ersten Welle 12 verbunden sein.The hybrid transmission assembly may further include a second electric machine EM2 connected to the
Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 ist dazu ausgebildet, zwei Hybrid-Gangstufen einzurichten, bei denen Leistung von der ersten Welle 12 über eine der ersten oder zweiten Kupplung A bzw. B hin zu dem Planetenradsatz PS1 fließt und von dort bei geschlossener vierter Kupplung D hin zu der dritten Welle 16. Parallel hierzu kann die erste elektrische Maschine EM1 jeweils Leistung (positiv oder negativ) beisteuern. Ein rein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb unter Umgehung der ersten elektrischen Maschine EM1 ist über die dritte Kupplung C (bei geöffneter vierter Kupplung D) möglich. Bei geschlossenen Kupplungen C und D kann eine weitere Hybrid-Gangstufe eingerichtet werden. The
Ferner kann ein elektrodynamisches Anfahren erfolgen, indem nur die erste Kupplung A geschlossen wird. In diesem Fall kann durch die erste elektrische Maschine EM1 ein Drehmoment an dem ersten Planetenradsatz PS1 abgestützt werden, um diesen als Überlagerungsgetriebe arbeiten zu lassen, was weiter unten genauer erläutert wird. Die vierte Kupplung D ist hierbei geöffnet.Furthermore, an electrodynamic starting can take place, in that only the first clutch A is closed. In this case, a torque can be supported by the first electric machine EM1 on the first planetary gear set PS1 in order to have it work as a superposition gear, which is explained in more detail below. The fourth clutch D is open here.
Ein Laden in Neutral ist möglich, indem nur die Kupplung B geschlossen wird.Charging in neutral is possible by only closing clutch B.
Ein Eingangsglied des Ausgleichsgetriebes AG ist mit einer dritten Welle 16 verbunden, die als Hohlwelle um eine Abtriebswelle des Ausgleichsgetriebes AG herum angeordnet ist.An input member of the differential gear AG is connected to a
Eine erste Welle 12 ist koaxial zu einer Antriebswelle des Verbrennungsmotors VM angeordnet und ist über ein erstes Zugmittel Z1 (Kette, Zahnriemen oder dergleichen) oder über einem Radsatz mit einem nicht näher bezeichneten Zahnrad verbunden, das koaxial zu der dritten Welle 16 gelagert ist. Ferner ist eine erste elektrische Maschine EM1 über ein zweites Zugmittel Z2 (oder einem Radsatz) mit einer zweiten Welle 14 verbunden, die vorzugsweise koaxial zu der dritten Welle 16 angeordnet ist. Ein erster Planetenradsatz PS1 ist vorzugsweise ebenfalls koaxial zu der dritten Welle 16 angeordnet.A
Die zweite Elektromaschine EM2 ist optional über ein drittes Zugmittel Z3 (oder einem Radsatz) mit der ersten Welle 12 verbunden.The second electric machine EM2 is optionally connected to the
Es ist zu erkennen, dass das in
Eine vierte Welle 18 ist achsparallel versetzt zu der dritten Welle 16 angeordnet. Eine fünfte Welle 20 ist über eine erste Kupplung A mit der ersten Welle 12 verbindbar. Die fünfte Welle 20 ist koaxial zu der dritten Welle 16 und ist als Hohlwellenabschnitt um die dritte Welle 16 herum angeordnet.A
Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 beinhaltet ferner einen ersten Planetenradsatz PS1, der ein erstes Glied S1 in Form eines Sonnenrades, ein zweites Glied H1 in Form eines Hohlrades und ein drittes Glied in Form eines Planetenträgers PT1 aufweist. Der erste Planetenradsatz PS1 ist koaxial zu der dritten Welle 16 angeordnet.The
Die zweite Welle 14 ist über eine zweite Kupplung B mit der ersten Welle 12 verbindbar (was nachstehend erläutert wird). Ferner ist die zweite Welle 14 mit dem ersten Glied S1 verbunden. Die fünfte Welle 20 ist mit dem zweiten Glied H1 verbunden. Die dritte Welle 16 ist mit dem dritten Glied PT1 verbunden.The
An der dritten Welle 16 ist ferner eine sechste Welle 22 koaxial hierzu gelagert. Die sechste Welle 22 ist als Hohlwellenabschnitt um die dritte Welle 16 herum angeordnet. Die sechste Welle 22 weist ein nicht näher bezeichnetes Rad auf, das über ein erstes Zugmittel Z1 mit einem Rad verbunden ist, das an der ersten Welle 12 festgelegt ist. Die sechste Welle 22 kann alternativ über einen Stirnradsatz mit der ersten Welle 12 verbunden sein.A
Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 weist ferner eine siebte Welle 24 auf, die koaxial zu der vierten Welle angeordnet ist, und eine achte Welle 26, die ebenfalls koaxial zu der vierten Welle angeordnet ist. Die siebte Welle 24 und die achte Welle 26 sind jeweils als Hohlwellenabschnitt um die dritte Welle 16 herum angeordnet.The
Die achte Welle 26 ist über die erste Kupplung A mit der siebten Welle 24 verbindbar. Ferner ist die achte Welle 26 über einen ersten Stirnradsatz ST1 mit der fünften Welle 20 verbunden.The
Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 beinhaltet ferner eine erste Elektromaschine EM1, deren Ausgang koaxial mit einer neunten Welle 28 verbunden ist, die achsparallel versetzt ist zu der dritten Welle 16. Die neunte Welle 28 ist über ein zweites Zugmittel Z2 oder über einen Radsatz mit der zweiten Welle 14 verbunden.The
Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 beinhaltet ferner eine optionale zweite Elektromaschine EM2, die als Hochvoltstartergenerator ausgebildet ist und deren Nennleistung kleiner ist als jene der ersten Elektromaschine EM1. Ein Ausgang der zweiten Elektromaschine EM2 ist koaxial mit einer zehnten Welle 30 verbunden, die über ein drittes Zugmittel Z3 oder über einen Radsatz mit der ersten Welle 12 verbunden ist.The
Die erste Welle 12 ist über einen Schwingungstilger ST mit einer Antriebswelle An des Verbrennungsmotors verbindbar.The
Wie erläutert, ist die achte Welle 26 über einen ersten Stirnradsatz ST1 mit der fünften Welle 20 verbunden. Hierzu ist an der achten Welle 26 ein Zahnrad 34 festgelegt, das mit einem Zahnrad 36 in Eingriff steht (kämmt), das an der fünften Welle 20 festgelegt ist.As explained, the
Die vierte Welle 18 ist über einen zweiten Stirnradsatz ST2 mit der zweiten Welle 14 verbunden. Der zweite Stirnradsatz ST2 beinhaltet ein Zahnrad 38, das an der vierten Welle 18 festgelegt ist, sowie ein damit kämmendes Zahnrad 40, das an der zweiten Welle 14 festgelegt ist.The
Ferner beinhaltet die Hybrid-Getriebeanordnung 10 einen dritten Stirnradsatz ST3, der die sechste Welle 22 und die siebte Welle 24 miteinander verbindet. Der dritte Stirnradsatz ST3 weist ein Zahnrad 42 auf, das an der siebten Welle 24 festgelegt ist, sowie ein damit in Eingriff stehendes Zahnrad 44, das an der sechsten Welle 22 festgelegt ist.Furthermore, the
Koaxial zu der vierten Welle 18 ist die erste Kupplung A angeordnet, mittels der die achte Welle 26 und die siebte Welle 24 miteinander verbindbar sind. Ferner ist koaxial zu der vierten Welle 18 eine zweite Kupplung B angeordnet, mittels der die siebte Welle 24 mit der vierten Welle 18 verbindbar ist. Die Kupplungen A, B bilden ein Doppelelement, das mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung S1 betätigbar ist.The first clutch A, by means of which the
Die sechste Welle 22 ist über eine dritte Kupplung C mit der dritten Welle 16 verbindbar. Die dritte Kupplung C ist mittels eines zweiten Betätigungselementes S2 betätigbar.The
Die fünfte Welle 20 ist über eine vierte Kupplung D mit der dritten Welle 16 verbindbar. Die vierte Kupplung D ist mittels einer dritten Betätigungseinrichtung S3 betätigbar.The
Die zweite Welle 14 ist mit dem ersten Glied S1 des ersten Planetenradsatzes PS1 verbunden. Die fünfte Welle 20 ist mit dem zweiten Glied H1 des ersten Planetenradsatzes PS1 verbunden. Das dritte Glied PT1 des ersten Planetenradsatzes PS1 ist mit der dritten Welle 16 verbunden.The
Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 beinhaltet ferner einen zweiten Planetenradsatz PS2. Der zweite Planetenradsatz PS2 bildet eine Konstant-Übersetzung zwischen der dritten Welle 16 und dem Eingangsglied des Ausgleichsgetriebes AG. Der zweite Planetenradsatz PS2 weist ein erstes Glied S2 (Sonnenrad) auf, das mit der dritten Welle 16 verbunden ist. Ferner weist der zweite Planetenradsatz PS2 ein zweites Glied H2 (Hohlrad) auf, das mit einem Gehäuse (nicht näher bezeichnet) der Hybrid-Getriebeanordnung 10 verbunden ist, also gehäusefest festgelegt ist. Das dritte Glied PT2 (Planetenträger) des zweiten Planetenradsatzes PS2 ist mit dem Eingangsglied des Ausgleichsgetriebes AG verbunden.The
Das Ausgleichsgetriebe AG weist zwei Abtriebswellen Ab1 und Ab2 auf, die vorzugsweise drehfest mit Seitenwellen AW1, AW2 verbunden sind. Die zweite Abtriebswelle Ab2 erstreckt sich ausgehend von dem Ausgleichsgetriebe AG durch die Hybrid-Getriebeanordnung 10 hindurch, und zwar hin zu einer in
Die erste Abtriebswelle Ab1 des Ausgleichsgetriebes AG erstreckt sich hin zu einer Seite, die von der Hybrid-Getriebeanordnung weg weist.The first output shaft Ab1 of the differential gear AG extends to a side facing away from the hybrid gear assembly.
Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 weist eine erste Achse a1 auf, die konzentrisch ist zu der ersten Welle 12. Ferner weist die Hybrid-Getriebeanordnung 10 eine zweite Achse a2 auf, die konzentrisch ist zu der zweiten Welle 14, zu der dritten Welle 16, zu der fünften Welle 20, zu den Zahnrädern 36, 44, zu dem ersten Planetenradsatz PS1, zu dem zweiten Planetenradsatz PS2, zu dem Ausgleichsgetriebe AG und zu den Kupplungen C, D.The
Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 weist eine dritte Achse a3 auf, die konzentrisch ist zu der vierten Welle 18, zu der siebten Welle 24, zu der achten Welle 26, zu den Zahnrädern 38, 42, und zu den Kupplungen A, B.The
Ferner weist die Hybrid-Getriebeanordnung eine vierte Achse a4, die konzentrisch ist zu der neunten Welle, sowie eine fünfte Achse a5 auf, die konzentrisch ist zu der zehnten Welle 30.Furthermore, the hybrid transmission arrangement has a fourth axis a4, which is concentric with the ninth shaft, and a fifth axis a5, which is concentric with the
Ferner weist die Hybrid-Getriebeanordnung eine Mehrzahl von Radialebenen auf.Furthermore, the hybrid transmission arrangement has a plurality of radial planes.
Eine erste Radialebene r1 ist axial benachbart zu dem Ausgleichsgetriebe AG. Der zweite Planetenradsatz PS2 ist in der ersten Radialebene r1 angeordnet. In der daneben angeordneten zweiten Radialebene r2 sind der zweite Stirnradsatz ST2 sowie die Verbindung Z2 (Zugmittel oder Radsatz) zur Verbindung der ersten Elektromaschine EM1 mit der zweiten Welle 14 angeordnet.A first radial plane r1 is axially adjacent to the differential gear AG. The second planetary gear set PS2 is arranged in the first radial plane r1. The second spur gear set ST2 and the connection Z2 (traction means or wheel set) for connecting the first electric machine EM1 to the
Daneben ist eine dritte Radialebene r3 angeordnet, innerhalb der der erste Planetenradsatz PS1 angeordnet ist. In einer daneben benachbarten Radialebene r4 ist der erste Stirnradsatz ST1 angeordnet.A third radial plane r3 is arranged next to it, within which the first planetary gear set PS1 is arranged. The first spur gear set ST1 is arranged in an adjacent radial plane r4.
In einer daneben angeordneten fünften Radialebene r5 sind die Kupplungen A, B (auf der Achse a3) und die Kupplung D (auf der Achse a2) angeordnet.The clutches A, B (on the axis a3) and the clutch D (on the axis a2) are arranged in an adjacent fifth radial plane r5.
In der dazu benachbarten sechsten Radialebene r6 ist die Verbindung zwischen der ersten Welle 12 und der sechsten Welle 22 angeordnet, die vorzugsweise als Zugmittel Z1 ausgebildet ist, jedoch auch als Radsatzanordnung ausgebildet sein kann.In the sixth radial plane r6 adjacent thereto, the connection between the
In der daneben angeordneten siebten Radialebene r7 ist der dritte Stirnradsatz ST3 mit den Zahnrädern 42, 44 angeordnet. Ferner ist in der siebten Radialebene r7 vorzugsweise das dritte Zugmittel Z3 (oder ein entsprechender Radsatz) zur Verbindung der zweiten Elektromaschine EM2 mit der ersten Welle 12) angeordnet.The third spur gear set ST3 with the
In einer achten Radialebene r8 ist die dritte Kupplung C angeordnet, und ggf. ein Schwingungstilger ST. Die zweite Elektromaschine EM2 kann ebenfalls in Überlappung mit der achten Radialebene r8 angeordnet sein.The third clutch C is arranged in an eighth radial plane r8, and possibly a vibration absorber ST. The second electric machine EM2 can also be arranged in an overlap with the eighth radial plane r8.
Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 der
Bei dieser Ausführungsform kann in der ersten Hybrid-Gangstufe H1 zum einen verbrennungsmotorische Leistung von der ersten Welle 12 über die sechste Welle 22, den dritten Stirnradsatz ST3, die siebte Welle 24, die erste Kupplung A, die achte Welle 26 und den ersten Stirnradsatz ST1 hin zu der fünften Welle 20 fließen. Da die vierte Schaltkupplung D geschlossen ist und der erste Planetenradsatz PS1 folglich verblockt ist, fließt die Leistung dann hin zu dem dritten Glied PT1 des ersten Planetenradsatzes PS1, und von dort in die dritte Welle 16. Ferner kann elektromotorische Leistung (positiv oder negativ) der ersten Elektromaschine EM1 parallel über die zweite Welle 14 und das erste Glied S1 des Planetenradsatzes PS1 in die dritte Welle 16 fließen. Von der dritten Welle 16 fließt die Leistung über den zweiten Planetenradsatz PS2 zu dem Eingangsglied des Ausgleichsgetriebes AG, und von dort zu den Abtriebswellen Ab1, Ab2.In this embodiment, in the first hybrid gear stage H1, combustion engine power can be transmitted from the
Die zweite Hybrid-Gangstufe H2 wird entsprechend bei geschlossener zweiter Schaltkupplung B und geschlossener vierter Schaltkupplung D eingerichtet. Hierbei fließt die verbrennungsmotorische Leistung ausgehend von der ersten Welle 12 wiederum hin zu der siebten Welle 24, und von dort bei geschlossener zweiter Kupplung B zu der vierten Welle 18, und von dort über den zweiten Stirnradsatz ST2 zu der zweiten Welle 14 und über das erste Glied S1 in den ersten Planetenradsatz PS1 hinein. Ferner kann elektromotorische Leistung (positiv oder negativ) der ersten Elektromaschine EM1 parallel über die zweite Welle 14 und das erste Glied S1 des Planetenradsatzes PS1 in die dritte Welle 16 fließen. Von dort fließt die Leistung über das dritte Glied PT1 wiederum hin zu dem zweiten Planetenradsatz PS2 und von dort wie oben zu dem Ausgleichsgetriebe AG.The second hybrid gear stage H2 is set up correspondingly when the second shifting clutch B is engaged and the fourth shifting clutch D is engaged. Here, the power from the combustion engine flows from the
In der dritten Hybrid-Gangstufe H3 sind die Kupplungen C und D geschlossen. Hierbei fließt verbrennungsmotorische Leistung von der ersten Welle 12 zunächst zu der sechsten Welle 22, und von dort über die geschlossene dritte Kupplung C hin zu der dritten Welle 16, und von dort wiederum zu dem zweiten Planetenradsatz PS2. Ferner kann elektromotorische Leistung (positiv oder negativ) der ersten Elektromaschine EM1 parallel über die zweite Welle 14 und das erste Glied S1 des Planetenradsatzes PS1 in die dritte Welle 16 fließen. Von dort fließt die Leistung über das dritte Glied PT1 wiederum hin zu dem zweiten Planetenradsatz PS2 und von dort wie oben zu dem Ausgleichsgetriebe AG.In the third hybrid gear H3, the clutches C and D are closed. In this case, combustion engine power flows from the
In allen drei Hybrid-Gangstufen kann elektromotorische Leistung entweder als „Boost“-Leistung über die zweite Welle 14 und das erste Glied S1 des ersten Planetenradsatzes PS1 hinzugefügt werden, oder elektromotorische Leistung kann (im Generatorbetrieb) als Rekuperationsleistung aufgenommen werden.In all three hybrid gears, electromotive power can either be added as "boost" power via the
In der dritten Hybrid-Gangstufe H3 kann die vierte Kupplung D auch geöffnet werden, so dass ein rein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb eingerichtet wird. Die entsprechende Verbrennungsmotor-Gangstufe V3 ist in der Tabelle der
Die Hybrid-Gangstufen H1, H2, H3 können so gebildet sein, dass sie geeignet aneinander anschließen, ähnlich wie herkömmliche verbrennungsmotorische Gangstufen 1, 2, 3.The hybrid gears H1, H2, H3 can be formed in such a way that they suitably follow one another, similar to conventional internal combustion engine gears 1, 2, 3.
Ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb ist ebenfalls möglich, und zwar in einer Elektro-Gangstufe E2, bei der gemäß der Tabelle der
Hierbei ist der erste Planetenradsatz PS1 verblockt und elektromotorische Antriebsleistung fließt von der zweiten Welle 14 hin zu dem dritten Glied PT1, und von dort zu der dritten Welle 16. In der Elektro-Gangstufe E2 wird vorzugsweise der gesamte Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs für den reinen Elektro-Fahrbetrieb abgedeckt. E2 entspricht von der Übersetzung her H2.In this case, the first planetary gear set PS1 is blocked and electromotive drive power flows from the
Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 weist vorzugsweise keine spezielle Gangstufe zum Anfahren und keine Anfahrkupplung im Bereich der ersten Welle 12 auf. Auch ein spezieller Radsatz für eine Rückwärtsgangstufe ist vorzugsweise nicht vorgesehen.The
Zum Anfahren in Vorwärtsrichtung kann ein sog. elektrodynamischer Fahrbetrieb (elektrodynamisches Anfahren, EDA) eingerichtet werden, bei dem gemäß
In diesem Betriebszustand EDA fließt verbrennungsmotorische Leistung von der ersten Eingangswelle 12 über die sechste Welle 22 und die siebte Welle 24 sowie über die geschlossene erste Kupplung A hin zu der achten Welle 26, und von dort zu der fünften Welle 20, die mit dem zweiten Glied H1 des Planetenradsatzes PS1 verbunden ist.In this EDA operating state, combustion engine power flows from the
Ein Verbrennungsmotor muss bekannterweise mindestens mit Leerlaufdrehzahl betrieben werden. Solange die vierte Schaltkupplung D nicht geschlossen ist, ist der erste Planetenradsatz PS1 nicht verblockt und dreht frei.As is well known, an internal combustion engine must be operated at least at idling speed. As long as the fourth clutch D is not engaged, the first planetary gear set PS1 is not blocked and rotates freely.
Zum Anfahren wird dann von der ersten Elektromaschine EM1 über die zweite Welle 14 und das erste Glied S1 ein abstützendes Drehmoment in den ersten Planetenradsatz PS1 eingeleitet. Dies führt bei geeigneter Ansteuerung der ersten Elektromaschine EM1 dazu, dass das dritte Glied PT1 sich entsprechend dem eingeleiteten Drehmoment zu drehen beginnt (Anfahren) und dabei Leistung in die dritte Welle 16 und folglich hin zu dem Ausgleichsgetriebe AG eingespeist werden kann.To start off, a supporting torque is then introduced into the first planetary gear set PS1 by the first electric machine EM1 via the
Ein elektromotorischer Rückwärtsfahrbetrieb kann ggf. über die erste Elektromaschine EM1 allein eingerichtet werden, die dann in umgekehrter Drehrichtung betrieben wird.An electromotive reverse driving operation can be set up alone, if necessary, via the first electric machine EM1, which is then operated in the reverse direction of rotation.
Wie es in
Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10 können sämtliche Kupplungen (Schaltelemente) als Klauenkupplungen ausgeführt werden.In the case of the
Die erste Elektromaschine EM1 ist achsparallel zu der Abtriebswelle (dritten Welle) angeordnet. Die zwei Kupplungen A, B lassen sich mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung betätigen. Die Anbindung von der ersten Welle 12 hin zu dem Hauptgetriebe (sechste Welle 22) erfolgt vorzugsweise mittels eines ersten Zugmittels Z1, insbesondere einer Kette.The first electric machine EM1 is arranged axially parallel to the output shaft (third shaft). The two clutches A, B can be actuated by a single actuator. The
Das erste Zugmittel Z1 befindet sich axial gesehen im Bereich des Getriebeeingangs bzw. direkt am Verbrennungsmotor.Viewed axially, the first traction mechanism Z1 is located in the area of the transmission input or directly on the internal combustion engine.
Das Ausgleichsgetriebe AG kann als herkömmliches Differential realisiert werden, beispielsweise als Kugeldifferential, als Stirnraddifferential, als Planetenraddifferential, etc.The differential gear AG can be implemented as a conventional differential, for example as a ball differential, as a spur gear differential, as a planetary gear differential, etc.
Die dritte Welle 16 ist mit dem Eingangsglied des Ausgleichsgetriebes AG über den zweiten Planetenradsatz PS2 verbunden, der eine Konstant-Übersetzung einrichtet. Diese kann eine Vorübersetzung wie in herkömmlichen Stirnradgetrieben ersetzen. Anstelle des Planetenradsatzes PS2 kann auch eine Mehrzahl von Stirnradstufen vorgesehen sein. Der zweite Planetenradsatz PS2 kann ein Minus- oder ein Plusplanetensatz sein, und kann auch ein Planetensatz mit Stufenplaneten sein.The
Generell ist es auch möglich, dass die zweite Elektromaschine EM2 koaxial zu der ersten Achse a1 angeordnet wird, also koaxial zu der ersten Welle 12. Ähnlich ist es auch möglich, dass die erste Elektromaschine EM1 koaxial zu der zweiten Welle 14 angeordnet wird.In general, it is also possible for the second electric machine EM2 to be arranged coaxially to the first axis a1, ie coaxially to the
Sofern die Elektromaschinen EM1, EM2 achsparallel angeordnet werden, ist eine Anbindung über einen Radsatz (Räderkette), über eine Kette, über einen Riemen etc. möglich.If the electric machines EM1, EM2 are arranged axis-parallel, a connection via a wheel set (wheel chain), via a chain, via a belt, etc. is possible.
Die erste Welle 12 ist bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10 immer mit der zweiten Elektromaschine EM2 verbunden. Folgende Funktionen können von der zweiten Elektromaschine EM2 realisiert werden:
- Verbrennungsmotor-Start aus rein elektrischer Fahrt (ausgehend bspw. von rein elektrischer Fahrt mittels der ersten Elektromaschine EM1), Bordnetzversorgung,
- serielles Kriechen und Fahren vorwärts/rückwärts,
- Unterstützung der Verbrennungsmotor-Drehzahlregelung beim Ankoppeln und bei Schaltungen.
- Combustion engine start from purely electric driving (e.g. starting from purely electric driving using the first electric machine EM1), on-board power supply,
- serial crawling and driving forward/backward,
- Engine speed control support when docking and shifting.
Der Verbrennungsmotor kann in allen drei Hybrid-Gangstufen an H1, H2, H3 angekoppelt werden, wenn die erste Elektromaschine EM1 die Elektro-Gangstufe E2 nutzt (durch Schließen von A, B oder C) . Die zweite Elektromaschine EM2 kann beim Entlasten der Kupplungen A, B, C unterstützen, indem die zweite Elektromaschine EM2 generatorisch arbeitet.The internal combustion engine can be coupled to H1, H2, H3 in all three hybrid gears when the first electric machine EM1 uses the electric gear E2 (by closing A, B or C). The second electric machine EM2 can assist in relieving the clutches A, B, C by the second electric machine EM2 working as a generator.
Die erste Elektromaschine EM1 kann einen elektrischen Fahrzeugantrieb zum Anfahren und zum Fahren vorwärts/rückwärts einrichten.The first electric machine EM1 can set up an electric vehicle drive for starting and driving forwards/backwards.
Ferner kann mittels der ersten Elektromaschine EM1 eine Stützung der Zugkraft bei Verbrennungsmotor-Schaltungen erfolgen. Die erste Elektromaschine EM1 kann über die Elektro-Gangstufe E2 die Zugkraft aufrechterhalten, wenn ein Wechsel bei den Kupplungen A, B, C erfolgt.Furthermore, by means of the first electric machine EM1, the traction force can be supported when the internal combustion engine is shifted. The first electric machine EM1 can maintain the traction via the electric gear stage E2 when the clutches A, B, C are changed.
Beispielhaft kann eine Lastschaltung von H1 nach H2 folgendermaßen erfolgen:
- Ausgangspunkt ist beispielsweise die Hybrid-Gangstufe H1, so dass die Kupplungen A, D geschlossen sind. Anschließend erfolgt zunächst ein Lastabbau an der Kupplung A und ein gleichzeitiger Lastaufbau an der ersten Elektromaschine EM1. Der Lastabbau kann erfolgen, indem der Verbrennungsmotor und die zweite Elektromaschine EM2 das Moment abbauen oder wenn die zweite Elektromaschine EM2 das Verbrennungsmotor-Moment generatorisch ausgleicht, so dass die Summe der Momente von Verbrennungsmotor und zweiter Elektromaschine EM2 in etwa null ist. Im nächsten Schritt kann die Kupplung A geöffnet werden.
- The starting point is, for example, hybrid gear H1, so that clutches A, D are closed. Then there is a load reduction on clutch A and a simultaneous load build-up on the first electric machine EM1. The load can be reduced by the internal combustion engine and the second electric machine EM2 reducing the torque or when the second electric machine EM2 compensates for the internal combustion engine torque as a generator, so that the sum of the torques of the internal combustion engine and the second electric machine EM2 is approximately zero. In the next step, clutch A can be opened.
Anschließend wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors und der zweiten Elektromaschine EM2 abgesenkt, so dass die Kupplung B synchron wird. Dabei kann beispielsweise die zweite Elektromaschine EM2 generatorisch arbeiten, was bevorzugt ist, oder der Verbrennungsmotor kann in den Schubbetrieb gehen. Anschließend kann die Kupplung B eingelegt werden, um die zweite Hybrid-Gangstufe H2 einzurichten.The speed of the internal combustion engine and of the second electric machine EM2 is then reduced, so that the clutch B becomes synchronous. In this case, for example, the second electric machine EM2 can work as a generator, which is preferred, or the internal combustion engine can go into overrun mode. The clutch B can then be engaged to set up the second hybrid gear H2.
Ein rein elektrischer Fahrbetrieb ist wie gesagt mittels der Elektro-Gangstufe E2 möglich. Hierbei wird die Kupplung D geschlossen und so der erste Planetenradsatz PS1 verblockt.As already mentioned, purely electric driving is possible with the electric gear stage E2. Here, the clutch D is closed and the first planetary gear set PS1 is blocked.
Aus dem oben beschriebenen EDA-Modus kann der Verbrennungsmotor in die erste Hybrid-Gangstufe H1 gelangen, weil nur die Kupplung D zusätzlich zu der Kupplung A zu schließen ist.From the EDA mode described above, the internal combustion engine can reach the first hybrid gear H1 because only clutch D has to be closed in addition to clutch A.
Wenn nur das Schaltelement B geschlossen ist, dann sind der Verbrennungsmotor und die erste Elektromaschine EM1 unabhängig vom Abtrieb verbunden. Folglich kann ein elektrischer Energiespeicher bei Bedarf mit hoher Leistung geladen werden (mit deutlich mehr Leistung als dies mit der vergleichsweise kleineren zweiten Elektromaschine EM2 möglich ist).If only the switching element B is closed, then the internal combustion engine and the first electric machine EM1 are connected independently of the output. Consequently, an electrical energy store can be charged with high power if required (with significantly more power than is possible with the comparatively smaller second electric machine EM2).
Besonders bei niedrigen Temperaturen ist für den Verbrennungsmotor-Start ein hohes Drehmoment erforderlich. Zum Verbrennungsmotor-Kaltstart kann die erste Elektromaschine EM1 verwendet werden. Diese kann deutlich mehr Startmoment aufbringen als die zweite Elektromaschine EM2 . Somit kann die zweite Elektromaschine EM2 kleiner dimensioniert werden, da die zweite Elektromaschine nicht für Sonderfälle wie besonders niedrige Temperaturen ausgelegt werden muss.High torque is required to start the combustion engine, particularly at low temperatures. The first electric machine EM1 can be used for cold starting the internal combustion engine. This can apply significantly more starting torque than the second electric machine EM2. The second electric machine EM2 can thus be dimensioned smaller, since the second electric machine does not have to be designed for special cases, such as particularly low temperatures.
In der Verbrennungsmotor-Gangstufe V3 kann die erste Elektromaschine EM1 abgekoppelt und zum Stillstand gebracht werden, da das Schaltelement D geöffnet ist. Demzufolge ist ein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb in der höchsten Verbrennungsmotor-Gangstufe ohne Nulllastverluste der relativ großen ersten Elektromaschine EM1 möglich. Die zweite Elektromaschine EM2 kann dann die elektrische Bordnetzversorgung sicherstellen.In the internal combustion engine gear V3, the first electric machine EM1 can be decoupled and brought to a standstill since the switching element D is open. As a result, internal combustion engine driving in the highest internal combustion engine gear is possible without no-load losses of the relatively large first electric machine EM1. The second electric machine EM2 can then ensure the on-board electrical system supply.
In den nachfolgenden Figuren sind weitere Ausführungsformen von Hybrid-Getriebeanordnungen gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Hybrid-Getriebeanordnung 10 der
Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 der
Hierdurch kann eine kurze Übersetzung für die erste Elektromaschine 1 eingerichtet werden, in Form einer ersten Elektro-Gangstufe E1.As a result, a short translation for the first
Die relativ kurz übersetzte erste Elektro-Gangstufe E1 wird vorzugsweise zum Rückwärtsfahren eingesetzt. Rückwärts ist auf diese Weise ein hohes Achsmoment in einem seriellen Antriebsmodus möglich, und durch die rückwärts geringeren Anforderungen an die maximale Fahrgeschwindigkeit ist eine Schaltung in die längere Elektro-Gangstufe E2 nicht nötig.The relatively short translated first electric gear E1 is preferably used for reversing. In reverse, a high axle torque is possible in a serial drive mode, and due to the lower requirements for maximum driving speed in reverse, it is not necessary to switch to the longer electric gear E2.
Vorzugsweise wird die fünfte Kupplung E mit der vierten Kupplung D zu einem Doppelelement zusammengefasst, so dass sie mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung S3' betätigbar ist. Das Doppelelement D, E ist axial ausgerichtet mit dem Doppelelement A, B und liegt in der in
In den
Mittels der Kupplungen K0 kann der Verbrennungsmotor von der Hybrid-Getriebeanordnung und von der zweiten Elektromaschine EM2 abgetrennt werden.The internal combustion engine can be separated from the hybrid transmission arrangement and from the second electric machine EM2 by means of the clutches K0.
Generell ist die Verwendung eines Klauen-Schaltelementes für die Kupplung K0 zwar hinreichend. Anstelle einer Klauenkupplung K0 wird im Falle der
In
Es ist zu erkennen, dass für die Hybrid-Gangstufen H1 bis H3, für das elektrodynamische Anfahren EDA, für das Laden im Neutralzustand LiN und für die Verbrennungsmotor-Gangstufe V3 die Kupplung K0 jeweils zu schließen ist.It can be seen that for the hybrid gears H1 to H3, for the electrodynamic starting EDA, for charging in the neutral state LiN and for the internal combustion engine gear V3, the clutch K0 has to be closed in each case.
In der Elektro-Gangstufe E2 (und optional in der Gangstufe E1) kann die sechste Kupplung K0 geschlossen sein, kann jedoch auch geöffnet sein (was in dieser Schalttabelle und in weiteren Schalttabellen durch ein „(x)“ angezeigt ist). Im Übrigen entspricht die Tabelle der
In
Hierbei ist die zweite Elektromaschine EM2 über eine siebte Kupplung K1 mit der ersten Welle 12 verbindbar. Die siebte Kupplung K1 wird mittels einer fünften Betätigungseinrichtung S5 betätigt.In this case, the second electric machine EM2 can be connected to the
Die Verwendung einer solchen siebten Kupplung K1 wird in der Regel alternativ zu der Verwendung der sechsten Kupplung K0 erfolgen, obgleich theoretisch auch beide Kupplungen verwendbar sind.Such a seventh clutch K1 is generally used as an alternative to the use of the sixth clutch K0, although theoretically both clutches can also be used.
Die siebte Kupplung K1 ist dazu in der Lage, nur die zweite Elektromaschine EM2 abzutrennen, so dass die zweite Elektromaschine EM2 auch bei einem Verbrennungsmotor-Stillstand für andere Aufgaben eingesetzt werden kann (z.B. Antrieb eines Klimakompressors).The seventh clutch K1 is able to disconnect only the second electric machine EM2, so that the second electric machine EM2 can also be used for other tasks when the combustion engine is at a standstill (e.g. driving an air conditioning compressor).
Das abzustützende Drehmoment am Schaltelement K1 ist deutlich geringer als bei K0, da nur das Drehmoment der zweiten Elektromaschine EM2 abgestützt werden muss. Die Schaltkraft, die von der fünften Betätigungseinrichtung S5 aufgebracht werden muss, ist folglich ebenfalls geringer. Die siebte Kupplung K1 kann anstelle einer Klauenkupplung beispielsweise auch eine Magnetkupplung sein.The torque to be supported at the switching element K1 is significantly lower than at K0, since only the torque of the second electric machine EM2 has to be supported. The shifting force that has to be applied by the fifth actuating device S5 is consequently also lower. The seventh clutch K1 can, for example, also be a magnetic clutch instead of a claw clutch.
In
Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10' der
Hierdurch kann die erste Elektromaschine unabhängig von der Position der Übersetzung des zweiten Stirnradsatzes ST2 angebunden werden.As a result, the first electric machine can be connected independently of the position of the translation of the second spur gear set ST2.
In
In
Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10" sind die Radialebenen r6" und r8" gegenüber der Anordnung der
Mit anderen Worten liegt die dritte Kupplung C" in axialer Richtung zwischen der vierten Kupplung D und dem Zahnrad 44 des dritten Stirnradsatzes ST3. Ferner bildet die sechste Radialebene r6" die in axialer Richtung äußerste Radialebene der Hybrid-Getriebeanordnung 10". Hierbei kann das erste Zugmittel Z1" axial an der Vorgelegewellenanordnung 18, 24, 26 vorbeigeführt werden, und zwar unabhängig vom räumlichen Schwenkungswinkel der Vorgelegewellenanordnung.In other words, the third clutch C" is in the axial direction between the fourth clutch D and the
Weiterhin ist die sechste Welle 22" als einfache Hohlwelle realisierbar. Im Gegensatz zu der Ausführungsform der
Die Ausführungsform der
In
Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10''' ist die fünfte Radialebene r5''' mit den Kupplungen A, B (erstes Doppelelement) und D (sowie optional E, dann vorzugsweise als zweites Doppelelement) benachbart zu der zweiten Radialebene r2 angeordnet. Die dritte Radialebene r3''' ist benachbart zu der fünften Radialebene r5''' angeordnet und beinhaltet den ersten Planetenradsatz PS1. Das zweite Glied H1''' des ersten Planetenradsatzes PS1 ist auf einer axialen Seite mit der fünften Welle 20 verbunden, und auf der anderen axialen Seite mit der Kupplung D (und optional E).In the hybrid transmission arrangement 10''', the fifth radial plane r5''' with the clutches A, B (first double element) and D (and optionally E, then preferably as a second double element) is arranged adjacent to the second radial plane r2. The third radial plane r3''' is arranged adjacent to the fifth radial plane r5''' and includes the first planetary gear set PS1. The second member H1''' of the first planetary gear set PS1 is connected to the
Die vierte Radialebene r4''' ist zwischen der dritten Radialebene r3''' und der sechsten Radialebene r6 angeordnet. In der vierten Radialebene r4''' ist der erste Stirnradsatz ST1 angeordnet.The fourth radial plane r4''' is arranged between the third radial plane r3''' and the sixth radial plane r6. The first spur gear set ST1 is arranged in the fourth radial plane r4'''.
Bei dieser Ausführungsform ist die vierte Welle 18''' als Hohlwellenabschnitt um die siebte Welle 24''' herum angeordnet, und die achte Welle 26''' ist als Hohlwellenabschnitt um die siebte Welle 24''' herum angeordnet.In this embodiment, the
Das Zahnrad 42''' ist als Festrad an der siebten Welle 24''' angebracht und nicht als Losrad ausgebildet wie bei der Ausführungsform der
In
Das zweite Glied H1 IV des ersten Planetenradsatzes PS1 ist auf einer axialen Seite sowohl mit der fünften Welle 20IV verbunden, als auch mit der Kupplung D (und optional E). Die fünfte Welle20IV weist bei der Ausführungsform der
Die
Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10V ist der erste Planetenradsatz PS1 in einer Radialebene r3V angeordnet, die unmittelbar benachbart ist zu der ersten Radialebene r1. Die dritte Radialebene r3V liegt folglich in axialer Richtung zwischen den Radialebenen r1 und r2.In the case of the
Die zweite Welle 14V ist folglich als Hohlwelle um die fünfte Welle 20V herum angeordnet, die als Hohlwelle um die dritte Welle 16 herum angeordnet ist. Die zweite Welle 14V ist mit dem ersten Glied (Sonnenrad) des ersten Planetenradsatzes PS1 über einen Steg verbunden, der den ersten Planetenradsatz PS1 und damit das zweite Glied H1V axial übergreift. Mit anderen Worten ist die zweite Welle 14V auf der axialen Seite des ersten Planetenradsatzes PS1 mit dem ersten Glied S1V verbunden, die dem zweiten Planetenradsatz PS2 zugewandt ist. Auf der gegenüberliegenden axialen Seite sind das dritte Glied PT1 mit der dritten Welle 16 und das zweite Glied H1V mit der fünften Welle 20V verbunden.The second shaft 14V is consequently arranged as a hollow shaft around the fifth shaft 20V , which is arranged as a hollow shaft around the
Die axiale Anordnung der Kupplungen D, E ist gegenüber der Anordnung der
Die Hybrid-Getriebeanordnung 10VI der
Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10VI sind die Kupplungen D, E nicht in der Radialebene r5''' angeordnet wie bei der Ausführungsform der
Die fünfte Schaltkupplung E ist bei den beiden Varianten der
Ferner ist bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10V der
Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10VI der
In
Diese Ausführungsform ist dann realisierbar, wenn sowohl die sechste Kupplung K0 als auch die fünfte Kupplung E vorgesehen sind. In diesem Fall kann im reinen elektromotorischen Fahrbetrieb mittels der ersten Elektromaschine EM1 auf vier mechanische Gänge zurückgegriffen werden. Ein Zu-Starten des Verbrennungsmotors in den Elektro-Gangstufen EZ1 und EZ2 ist allerdings dann nur mit Zugkraftunterbrechung möglich.This embodiment can be implemented if both the sixth clutch K0 and the fifth clutch E are provided. In this case, four mechanical gears can be used in purely electric driving mode by means of the first electric machine EM1. However, starting the combustion engine in the electric gears EZ1 and EZ2 is then only possible with an interruption in traction.
Bei der Abwandlung der
Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10VIII ist die erste Elektromaschine EM1 an ihrer Abtriebswelle (neunte Welle 28) mit einem Festrad verbunden, das direkt mit dem Zahnrad 38III des Stirnradsatzes ST2 in Eingriff steht. Diese Abwandlung ist auch bei den anderen Hybrid-Getriebeanordnungen anwendbar.In the case of the
Die fünfte Kupplung E ist wie bei den anderen Ausführungsformen optional.The fifth clutch E is optional as in the other embodiments.
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Hybrid-GetriebeanordnungHybrid gear arrangement
- 1212
- erste Wellefirst wave
- 1414
- zweite Wellesecond wave
- 1616
- dritte Wellethird wave
- 1818
- vierte Wellefourth wave
- 2020
- fünfte Wellefifth wave
- 2222
- sechste Wellesixth wave
- 2424
- siebte Welleseventh wave
- 2626
- achte Welleeighth wave
- 2828
- neunte Welleninth wave
- 3030
- zehnte Welletenth wave
- 34 - 4234 - 42
- Zahnräder gears
- EM1EM1
- erste Elektromaschinefirst electric machine
- EM2EM2
- zweite Elektromaschine (HVSG)second electric machine (HVSG)
- AGInc
- Ausgleichsgetriebedifferential
- AnOn
- Verbrennungsmotorwellecombustion engine shaft
- AA
- erste Kupplungfirst clutch
- BB
- zweite Kupplungsecond clutch
- CC
- dritte Kupplungthird clutch
- DD
- vierte Kupplungfourth clutch
- EE
- fünfte Kupplungfifth clutch
- K0K0
- sechste Kupplungsixth clutch
- K1K1
- siebte Kupplungseventh clutch
- PS1PS1
- erster Planetenradsatzfirst planetary gear set
- PS2PS2
- zweiter Planetenradsatzsecond planetary gear set
- S1,S2S1,S2
- Sonnenradsun gear
- Ho1,Ho2Ho1,Ho2
- Hohlradring gear
- PT1, PT2PT1, PT2
- Planetenträgerplanet carrier
- ST1 -ST3ST1-ST3
- Stirnradsätzespur gear sets
- Z1Z1
- erstes Zugmittel (Kette) (oder Radsatz)first traction device (chain) (or wheelset)
- Z2Z2
- zweites Zugmittel (oder Radsatz)second traction device (or wheelset)
- Z3Z3
- drittes Zugmittel (oder Radsatzthird means of traction (or wheelset
- AW1AW1
- erste Seitenwellefirst side wave
- Aw2Aw2
- zweite Seitenwellesecond side wave
- Ab1, Ab2Ab1, Ab2
- Abtriebswellen zu AW1 ,AW2Output shafts to AW1, AW2
- STST
- Schwingungstilgervibration damper
- S1-S5S1-S5
- Betätigungseinrichtungen (Aktuatoren)Operating devices (actuators)
- H1-H3H1-H3
- Hybrid-GangstufenHybrid gears
- E1, E2E1, E2
- Elektro-Gangstufen (EM2)Electric Gears (EM2)
- EZ1, EZ2EZ1, EZ2
- Elektro-Gangstufen (EM2)Electric Gears (EM2)
- EDAEDA
- elektrodynamisches Anfahrenelectrodynamic starting
- LiNLiN
- Laden im NeutralShop in neutral
- V3V3
- Verbrennungsmotor-Gangstufe ICE gear ratio
- a1a1
- erste Achsefirst axis
- a2a2
- zweite Achsesecond axis
- a3a3
- dritte Achsethird axis
- a4a4
- vierte Achsefourth axis
- a5a5
- fünfte Achsefifth axis
- r1r1
- erste Radialebenefirst radial plane
- r2r2
- zweite Radialebenesecond radial plane
- r3r3
- dritte Radialebenethird radial plane
- r4r4
- vierte Radialebenefourth radial plane
- r5r5
- fünfte Radialebenefifth radial plane
- r6r6
- sechste Radialebenesixth radial plane
- r7r7
- siebte Radialebeneseventh radial plane
- r8r8
- achte Radialebeneeighth radial plane
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102013215114 A1 [0006]DE 102013215114 A1 [0006]
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