DE102021202252B4 - Hybrid-Getriebeanordnung und Fahrzeug mit einer Hybrid-Getriebeanordnung - Google Patents

Hybrid-Getriebeanordnung und Fahrzeug mit einer Hybrid-Getriebeanordnung Download PDF

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Abstract

Hybrid-Getriebeanordnung (6) für ein Fahrzeug (1), aufweisend eine Getriebeanordnung (11) und wenigstens eine Elektromaschine (12), wobei die Getriebeanordnung (11) als Gangwechselgetriebe ausgebildet ist und wenigstens ein Planetengetriebe (9) sowie wenigstens ein Stirnradgetriebe (10) mit einem ersten Teilgetriebe (TG1) und einem zweiten Teilgetriebe (TG2) aufweist, wobei das Stirnradgetriebe (10) eine erste Getriebeeingangswelle (16) und eine zweite Getriebeeingangswelle (20) aufweist, wobei die erste Getriebeeingangswelle (16) direkt ohne Zwischenschaltung des Planetengetriebes (9) und die zweite Getriebeeingangswelle (20) unter Zwischenschaltung des Planetengetriebes (9) an einer Eingangsseite der Hybrid-Getriebeanordnung (6) angebunden ist, wobei das Planetengetriebe (9) einen Minusplanetenradsatz mit einem Sonnenrad (70), einem Hohlrad (71), einem Planetenträger (72) sowie zumindest einem Planetenrad (73), das drehbar an dem Planetenträger (72) angeordnet ist und mit dem Sonnenrad (70) sowie dem Hohlrad (71) im Zahneingriff steht, aufweist, wobei das Hohlrad (71) zumindest mittelbar mit einem Rotor (13) der Elektromaschine (12) verbunden ist, wobei das Sonnenrad (70) drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle (16) verbunden ist, und wobei der Planetenträger (72) drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle (20) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zweiten Getriebeeingangswelle (20) ein Rückwärtsgangfestrad (42) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hybrid-Getriebeanordnung für ein Fahrzeug, aufweisend eine Getriebeanordnung und wenigstens eine Elektromaschine, wobei die Getriebeanordnung als Gangwechselgetriebe ausgebildet ist und wenigstens ein Planetengetriebe sowie wenigstens ein Stirnradgetriebe aufweist. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Fahrzeug mit einer solchen Hybrid-Getriebeanordnung.
  • Es sind grundsätzlich eine Vielzahl an Getriebetypen bekannt. Neben reinen Planetengetrieben und reinen Stirnradgetrieben gibt es auch Mischgetriebe. Als Mischgetriebe wird in der vorliegenden Anmeldung ein Getriebe angesehen, bei dem unterschiedliche Gangstufen mit einem Planetengetriebe oder einem Stirnradgetriebe realisiert sind. Ein Mischgetriebe liegt nicht bereits dann vor, wenn nach einem Planetengetriebe zur Realisierung der unterschiedlichen Gangstufen eine Stirnradstufe als Konstantübersetzung zu einem Differenzial verwendet wird.
  • Bei der Realisierung von Getrieben gibt es zwei unterschiedliche Ansätze. Zum einen können die Getriebe möglichst langbauend aber in radialer Richtung kurz für eine Heck-Längs-Anordnung im Fahrzeug ausgebildet werden. Alternativ ist es bekannt, für eine Front-Quer-Anordnung im Fahrzeug die Getriebe axial kurz aber in radialer Richtung länger auszubilden. Weiterhin ist es bekannt, Antriebsstränge dadurch zu hybridisieren, dass mindestens eine Elektromaschine im Fahrzeug vorgesehen ist, die ein Drehmoment über das Getriebe in den Antriebsstrang einleiten kann.
  • Beispielsweise offenbart die DE 10 2011 005 562 A1 ein Schaltgetriebe eines Hybridantriebs für ein Kraftfahrzeug mit zwei Eingangswellen und einer gemeinsamen Ausgangswelle. Die erste Eingangswelle ist über eine steuerbare Trennkupplung mit der Triebwelle eines Verbrennungsmotors verbindbar und über eine erste Gruppe selektiv schaltbarer Gangradsätze mit der Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar. Die zweite Eingangswelle steht über ein als Planetengetriebe ausgebildetes Überlagerungsgetriebe mit dem Rotor einer als Motor und als Generator betreibbaren Elektromaschine sowie mit der ersten Eingangswelle in Triebverbindung und ist über eine zweite Gruppe selektiv schaltbarer Gangradsätze mit der Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar. Beide Eingangswellen sind über eine schaltbare Koppelvorrichtung miteinander in Triebverbindung bringbar. Zur kostengünstigen Herstellung ist vorgesehen, dass das Schaltgetriebe aus einem Doppelkupplungsgetriebe mit zwei koaxialen Eingangswellen abgeleitet ist, dessen erste Eingangswelle zentral angeordnet ist, dessen zweite Eingangswelle als eine Hohlwelle ausgebildet und koaxial über der ersten Eingangswelle angeordnet ist, und dessen Koppelvorrichtung eine Getriebestufe und/oder eine schaltbare Kupplung umfasst, die anstelle desjenigen Gangradsatzes und seiner zugeordneten Gangkupplung vorgesehen sind, der in dem zugrunde liegenden Doppelkupplungsgetriebe der ersten Eingangswelle zugeordnet und axial benachbart zu dem getriebeseitigen Ende der zweiten Eingangswelle angeordnet ist.
  • Ferner geht aus DE 10 2015 200 067 A1 eine Hybridantriebsanordnung eines Kraftfahrzeuges, mit wenigstens einer Elektromaschine, mindestens zwei Kupplungen, einem Umlaufrädergetriebe und zwei Wellen, insbesondere zwei Getriebeeingangswellen hervor. Jeder der Wellen ist jeweils eine der Kupplungen und jeweils ein Teilgetriebe mit mindestens einer Gangstufe zugeordnet. Die Elektromaschine ist mittels des Umlaufrädergetriebes direkt oder indirekt mit den beiden Wellen gekoppelt. Eine Rekuperation erfolgt mit Hilfe der Elektromaschine. In jedem Teilgetriebe wird eine Gangstufe eingelegt. Die Hybridantriebsanordnung weist ferner ein Nebenaggregat auf das direkt oder indirekt mit der Elektromaschine oder einer Welle des Umlaufrädergetriebes gekoppelt ist.
  • Die DE 10 2020 202 652 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Achse, wobei die erste Achse als elektrische Achse ausgebildet ist und einer zweiten Achse, wobei der zweiten Achse eine Hybrid-Getriebeanordnung zugeordnet ist. Die Hybrid-Getriebeanordnung weist eine Getriebeanordnung und wenigstens einen Elektromotor auf, und ist an einen Verbrennungsmotor angebunden. Die Getriebeanordnung ist als Gangwechselgetriebe ausgebildet und weist wenigstens ein Planetengetriebe und wenigstens ein Stirnradgetriebe auf. Das Stirnradgetriebe weist zwei Getriebeeingangswellen auf, von denen die erste Getriebeeingangswelle direkt ohne Zwischenschaltung des Planetengetriebes und die zweite Getriebeeingangswelle unter Zwischenschaltung des Planetengetriebes an den Verbrennungsmotor angebunden ist.
  • Aus der AT 511 631 A1 geht ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Fahrzeug hervor, mit mehreren schaltbaren Gangstufen, mit einer ersten Getriebeeingangswelle und einer zweiten Getriebeeingangswelle, wobei die erste Getriebeeingangswelle über eine erste Kupplung und die zweite Getriebeeingangswelle über eine zweite Kupplung mit einer treibenden Welle einer Brennkraftmaschine verbunden ist. Aufeinanderfolgende Gangstufen sind unterschiedlichen Getriebeeingangswellen zugeordnet. Ferner weist das Doppelkupplungsgetriebe zumindest eine elektrische Maschine auf, die mit zumindest einer der Getriebeeingangswellen wirksam drehverbindbar ist. Die erste Getriebeeingangswelle und/oder die zweite Getriebeeingangswelle ist mit zumindest einer Bremseinrichtung verbindbar.
  • Auch DE 11 2012 007 252 B4 offenbart ein Getriebe für ein Fahrzeug mit einem Planetengetriebe und einem Stirnradgetriebe, das zwei Teilgetriebe aufweist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine alternative Hybrid-Getriebeanordnung für ein Fahrzeug bereitzustellen. Insbesondere soll die Hybrid-Getriebeanordnung sowohl in einer Front-Quer-Anordnung als auch in einer Heck-Längs-Anordnung verbaut werden können. Mit anderen Worten soll die Hybrid-Getriebeanordnung derart ausgebildet sein, dass diese, ohne bauliche Änderungen, in einem ersten Fahrzeug einen ersten Einbauort und in einem zweiten Fahrzeug einen zweiten Einbauort ermöglicht. Ferner soll die Hybrid-Getriebeanordnung einen Rückwärtsfahrmodus aufweisen. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der davon abhängigen Ansprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.
  • Eine erfindungsgemäße Hybrid-Getriebeanordnung für ein Fahrzeug umfasst eine Getriebeanordnung und wenigstens eine Elektromaschine, wobei die Getriebeanordnung als Gangwechselgetriebe ausgebildet ist und wenigstens ein Planetengetriebe sowie wenigstens ein Stirnradgetriebe mit einem ersten Teilgetriebe und einem zweiten Teilgetriebe aufweist, wobei das Stirnradgetriebe eine erste Getriebeeingangswelle und eine zweite Getriebeeingangswelle aufweist, wobei die erste Getriebeeingangswelle direkt ohne Zwischenschaltung des Planetengetriebes und die zweite Getriebeeingangswelle unter Zwischenschaltung des Planetengetriebes an einer Eingangsseite der Hybrid-Getriebeanordnung angebunden ist, wobei das Planetengetriebe einen Minusplanetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad, einem Planetenträger sowie zumindest einem Planetenrad, das drehbar an dem Planetenträger angeordnet ist und mit dem Sonnenrad sowie dem Hohlrad im Zahneingriff steht, aufweist, wobei das Hohlrad zumindest mittelbar mit einem Rotor der Elektromaschine verbunden ist, wobei das Sonnenrad drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist, und wobei der Planetenträger drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist. Insbesondere umfasst der Minusplanetenradsatz mehrere Planetenräder, die jeweils mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen.
  • Das Planetengetriebe und das Stirnradgetriebe können wahlweise seriell verwendet werden oder das Stirnradgetriebe sozusagen allein ohne die Verwendung des Planetengetriebes. Das Stirnradgetriebe ist dabei grundsätzlich wie ein Doppelkupplungsgetriebe aufgebaut, jedoch benötigt es keine Doppelkupplung. Durch die Kombination des Stirnradgetriebes mit dem Planetengetriebe ergeben sich eine Vielzahl an Funktionsmöglichkeiten. Das Planetengetriebe kann insbesondere als Summiergetriebe dienen.
  • Bevorzugt ist die erste Getriebeeingangswelle als Vollwelle ausgebildet. Bevorzugt ist die zweite Getriebeeingangswelle als Hohlwelle ausgebildet. Insbesondere ist die zweite Getriebeeingangswelle koaxial zur ersten Getriebeeingangswelle angeordnet und umgibt diese zumindest teilweise. Mithin ist die erste Getriebeeingangswelle zumindest teilweise axial durch die zweite Getriebeeingangswelle geführt.
  • Vorzugsweise weist die Getriebeanordnung genau ein Planetengetriebe mit genau einem Minusplanetenradsatz auf. Bevorzugt kann sich das Planetengetriebe im Drehmomentfluss des Verbrennungsmotors und/oder der Elektromaschine vor dem Stirnradgetriebe befinden.
  • Unter einer zumindest mittelbaren Verbindung, einer Wirkverbindung oder einer antriebswirksamen Verbindung ist zu verstehen, dass sich zwischen zwei mittelbar miteinander verbundenen Bauteilen weitere Bauteile befinden können oder, dass die beiden Bauteile unmittelbar, also direkt sowie drehfest miteinander verbunden sind. Beispielsweise ist das Hohlrad mittelbar über mindestens ein weiteres Element, insbesondere ein Zahnrad und/oder eine Welle mit dem Rotor der Elektromaschine antriebswirksam verbunden. Gemäß eines alternativen Beispiels ist das Hohlrad drehfest mit dem Rotor der Elektromaschine verbunden. Mithin wird über das Hohlrad Antriebsleistung von der Elektromaschine in das Planetengetriebe eingeleitet. Insbesondere wird über das Sonnenrad Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor in das Planetengetriebe eingeleitet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Stirnradgetriebe genau vier Vorwärtsgangstufen und genau eine Radsatzebene für jede Vorwärtsgangstufe auf. Die besondere Herausforderung bei der Ausgestaltung der Hybrid-Getriebeanordnung besteht darin, die Hybrid-Getriebeanordnung weder in axialer noch in radialer Richtung zu lang werden zu lassen. Dementsprechend ist trotz der zwei Getriebeeingangswellen vorgesehen, dass das Stirnradgetriebe genau vier Vorwärtsgangstufen aufweist. Eine derartige Anordnung wird bei Front-Quer-Getrieben in der Regel vermieden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind alle geraden Vorwärtsgangstufen der zweiten Getriebeeingangswelle zugeordnet, wobei alle ungeraden Vorwärtsgangstufen der ersten Getriebeeingangswelle zugeordnet sind.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind auf beiden Getriebeeingangswellen ausschließlich Festräder angeordnet. Insbesondere sind auf der zweiten Getriebeeingangswelle ein Festrad für die zweite Gangstufe sowie ein Festrad für die vierte Gangstufe angeordnet. Insbesondere sind auf der ersten Getriebeeingangswelle ein Festrad für die erste Gangstufe sowie ein Festrad für die dritte Gangstufe angeordnet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Hybrid-Getriebeanordnung genau eine Vorgelegewelle auf. Durch diese Maßnahme kann in radialer Richtung Bauraum eingespart werden. Die Kombination aus jeweils zwei Festrädern pro Getriebeeingangswelle sowie der einzigen Vorgelegewelle ermöglicht die Ausbildung eines offenen Bauraums auf einer Seite der Hybrid-Getriebeanordnung, wobei dieser Bauraum variabel genutzt werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind auf der Vorgelegewelle ausschließlich Gang-Losräder angeordnet. Bevorzugt ist auf der Vorgelegewelle wenigstens ein Festrad zur Anbindung an ein Differenzial angeordnet. Dieses Festrad treibt auf das Differenzial ab und ist nicht als Losrad ausgestaltet. Bei der Betrachtung der Gangräder wird es aber nicht berücksichtigt, da dieses Festrad nicht zu den Gangrädern gezählt wird. Bevorzugt kann das Festrad zum Abtrieb auf ein Differenzial an einem Ende der Vorgelegewelle angeordnet sein. Vorzugsweise kann es am eingangsseitigen Ende der Vorgelegewelle angeordnet sein. Die Eingangsseite ist diejenige Seite, auf der das Drehmoment in die Hybrid-Getriebeanordnung eingebracht wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Hybrid-Getriebeanordnung eine Kupplung zum Verblocken des Planetengetriebes auf. Diese Kupplung ermöglicht, dass das Stirnradgetriebe wie ein herkömmliches Doppelkupplungsgetriebe im Hinblick auf die Gangübersetzungen, also die Gangstufen, ausgelegt werden kann. Ist ein Planentengetriebe verblockt, so ist die Übersetzung unabhängig von der Zähnezahl stets 1. Anders ausgedrückt läuft das Planetengetriebe als Block um. Dann verhält sich die Hybrid-Getriebeanordnung so, als wäre kein Planetengetriebe vorhanden. Vorteilhafterweise ist die Kupplung zum Verblocken des Planetengetriebes direkt neben dem Planetengetriebe angeordnet. Die Kupplung kann das Hohlrad und den Sonnenrad oder das Sonnenrad und den Planetenträger des Planetengetriebes koppeln, also drehfest miteinander verbinden. Alternativ kann die Kupplung zum Verblocken des Planetengetriebes am Ende der zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet sein. Diese Kupplung befindet sich dann zwischen den Teilgetrieben. Ferner kann Bauraum eingespart werden, indem beispielsweise die Betätigung dieser Kupplung zusammen mit einem anderen Schaltelement eingerichtet wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an der ersten Getriebeeingangswelle eine Trennkupplung angeordnet, die dazu eingerichtet ist, die Hybrid-Getriebeanordnung von einem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs abzukoppeln. Bevorzugt ist die Trennkupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Planetengetriebe angeordnet. Insbesondere ist die Trennkupplung nach einer Dämpfungseinrichtung angeordnet. Mittels der Trennkupplung lässt sich der Verbrennungsmotor zum rein elektrischen Fahren mittels der Elektromaschine abkoppeln, wodurch die elektrische Fahrt des Fahrzeugs energieeffizienter wird. Die Dämpfungseinrichtung kann einen Torsionsdämpfer und/oder einen Tilger und/oder eine Rutschkupplung aufweisen. Der Torsionsdämpfer kann als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein. Der Tilger kann als drehzahladaptiver Tilger ausgebildet sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Hybrid-Getriebeanordnung vier Schaltelemente auf, wobei jeweils zwei der vier Schaltelemente ein jeweiliges Doppelschaltelement ausbilden. Das Doppelschaltelement weist insbesondere eine einzige Schaltgabel und einen einzigen Aktor zum Schalten auf. Dadurch werden Bauraum, Gewicht und Getriebebauteile eingespart. Beispielsweise sind die beiden Schaltelemente für die ungeraden Gangstufen zu einem ersten Doppelschaltelement zusammengefasst, wobei die beiden Schaltelemente für die geraden Gangstufen zu einem zweiten Gangelement zusammengefasst sind.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ausschließlich die Trennkupplung als reibschlüssige Kupplung ausgebildet, wobei alle übrigen Schaltelemente der Hybrid-Getriebeanordnung als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet sind. Die Schaltelemente zur Verbindung eines Gang-Losrades und einer Welle sind vorzugsweise als Klauenkupplungen ausgestaltet. Bevorzugt ist auch die Kupplung zur Verblockung des Planetengetriebes als Klauenkupplung ausgestaltet. Die Trennkupplung ist bevorzugt als Lamellenkupplung ausgestaltet. Unter einer Kupplung oder einem Schaltelement ist eine Vorrichtung zu verstehen, die zumindest einen geöffneten Zustand zur Trennung einer rotatorischen Verbindung und zumindest einen geschlossenen Zustand zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl aufweist.
  • Erfindungsgemäß ist auf der zweiten Getriebeeingangswelle ein Rückwärtsgangfestrad angeordnet. Das Rückwärtsgangfestrad bildet zusammen mit einem Zwischenrad und einem Rückwärtsganglosrad auf der Vorgelegewelle eine Radsatzebene für einen Rückwärtsfahrmodus, wobei das Zwischenrad mit dem Rückwärtsganglosrad und dem Rückwärtsgangfestrad zur Drehrichtungsumkehr kämmt. Der Rückwärtsgang ist dynamisch als elektrodynamisches Anfahren rückwärts (EDAR) ausgestaltet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Elektromaschine achsparallel zum Planetengetriebe angeordnet, wobei das Hohlrad mittelbar über ein Zugmittel oder über mindestens ein Zwischenrad mit dem Rotor der Elektromaschine verbunden ist. Beispielsweise ist das Zugmittel eine Kette. Beispielsweise bilden mehrere Zwischenräder eine Räderkette.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Elektromaschine koaxial zum Planetengetriebe und zu den beiden Getriebeeingangswellen angeordnet, wobei das Planetengetriebe zumindest teilweise oder vollständig radial und axial innerhalb der Elektromaschine angeordnet ist. Bei dieser koaxialen Anordnung der Elektromaschine kann eine effiziente Raumaufteilung erzielt werden. Wenn das Planetengetriebe vollständig radial und axial innerhalb der Elektromaschine angeordnet ist, erstreckt sich kein Element des Planetengetriebes in radialer und axialer Richtung über die Elektromaschine hinaus. Sofern das Planetengetriebe zumindest teilweise innerhalb der Elektromaschine angeordnet ist, können Elemente des Planetengetriebes zumindest in axialer Richtung aus der Elektromaschine herausragen.
  • Beispielsweise sind die beiden Getriebeeingangswellen, das Planetengetriebe und/oder die Kupplung zum Verblocken des Planetengetriebes und/oder die Trennkupplung und/oder die Elektromaschine auf einer gemeinsamen Achse angeordnet. Dieser Aufbau ist vorteilhaft für eine Hecklängsanordnung im Fahrzeug.
  • Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor und eine erfindungsgemäße Hybrid-Getriebeanordnung, wobei der Verbrennungsmotor achsparallel zur Elektromaschine der Hybrid-Getriebeanordnung angeordnet ist. Liegen andere oder die meisten anderen Bauteile des Antriebsstrangs auf der Achse der Getriebeeingangswellen kann, wie oben bereits erwähnt, Bauraum freigelassen werden. Dieser wird dann nicht mit anderen Getriebeteilen, sondern mit dem Verbrennungsmotor belegt. Bei einem Front-Quer-Einbau der Hybrid-Getriebeanordnung kann der freigewordene radiale Bauraum mit dem Verbrennungsmotor belegt werden. Bevorzugt weist die Hybrid-Getriebeanordnung auf der Eingangsseite ein Zahnrad zur Anbindung des Verbrennungsmotors auf.
  • Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor und eine erfindungsgemäße Hybrid-Getriebeanordnung, wobei der Verbrennungsmotor koaxial zur Elektromaschine der Hybrid-Getriebeanordnung angeordnet ist. Insbesondere ist der Verbrennungsmotor auf der Achse der Getriebeeingangswellen angeordnet. Dies ist insbesondere bei einem Heck-Längs-Einbau bevorzugt.
  • Es kann also immer dieselbe Hybrid-Getriebeanordnung verwendet werden, nur die Einbauposition im Fahrzeug unterscheidet sich. Dadurch können die Stückkosten pro Hybrid-Getriebeanordnung verringert werden, da einerseits eine größere Anzahl an gleichen Bauteilen gefertigt wird und andererseits die Anzahl der Fertigungslinien geringgehalten werden kann. Dazu ist die Hybrid-Getriebeanordnung grundsätzlich als eine Art kurzes Heck-Längs-Getriebe ausgestaltet, wobei Platz für den Verbrennungsmotor bei einem Front-Quer-Einbau im Fahrzeug verbleibt.
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen von Hybrid-Getriebeanordnungen anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt:
    • 1a eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform,
    • 1b eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
    • 1c eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer dritten Ausführungsform,
    • 2 eine Schaltmatrix zu der Hybrid-Getriebeanordnung nach 1a,
    • 3a eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer vierten Ausführungsform, wobei diese Ausführungsform erfindungsgemäß ist,
    • 3b eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer fünften Ausführungsform, wobei diese Ausführungsform erfindungsgemäß ist,
    • 4 eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer sechsten Ausführungsform,
    • 5 eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer siebten Ausführungsform,
    • 6a eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer achten Ausführungsform,
    • 6b eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer neunten Ausführungsform,
    • 6c eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer zehnten Ausführungsform,
    • 7 eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer elften Ausführungsform,
    • 8 eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer zwölften Ausführungsform, wobei diese Ausführungsform erfindungsgemäß ist, und
    • 9 ein Fahrzeug mit einer Hybrid-Getriebeanordnung gemäß 1a.
  • 1a zeigt eine Hybrid-Getriebeanordnung 6 gemäß einer ersten Ausführungsform. Diese Hybrid-Getriebeanordnung 6 ist gemäß 9 stark vereinfacht in einem Fahrzeug 1 verbaut dargestellt.
  • 9 zeigt das Fahrzeug 1 mit einer ersten Achse 2 und einer zweiten Achse 3. Die zweite Achse 3 ist Teil eines Hybrid-Antriebsstrangs 4, der einen Verbrennungsmotor 5, die Hybrid-Getriebeanordnung 6 und ein Differenzial 7 aufweist. Demgegenüber weist die erste Achse 2 eine Elektromaschine 14 und ein Differenzial 8 auf. In der gezeigten Darstellung ist das Differenzial 7 auf der zweiten Achse 3 das Differenzial der Vorderachse des Fahrzeugs 1, wobei das Differenzial 8 auf der ersten Achse 2 das Differenzial der Hinterachse des Fahrzeugs 1 ist. Wie sich aus der vorausgehenden Beschreibung bereits ergibt, kann die Position der Hybrid-Getriebeanordnung 6 auch vertauscht werden, sodass die erste Achse 2 die Vorderachse und die zweite Achse 3 die Hinterachse ist. Dies ist möglich, weil sich der Verbrennungsmotor 5 und die Hybrid-Getriebeanordnung 6 sowohl Front-Quer als auch Heck-Längs im Fahrzeug 1 verbauen lassen. Im Folgenden werden Hybrid-Getriebeanordnungen 6 vorgestellt, die einen derartigen Einbau zulassen.
  • Gemäß 1a umfasst die Hybrid-Getriebeanordnung 6 eine Getriebeanordnung 11 und eine Elektromaschine 12, wobei die Getriebeanordnung 11 als Gangwechselgetriebe ausgebildet ist und ein Planetengetriebe 9 sowie ein Stirnradgetriebe 10 aufweist. Vorliegend ist die Elektromaschine 12 Teil der Hybrid-Getriebeanordnung 6, insbesondere in die Hybrid-Getriebeanordnung 6 integriert. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich, wobei dann die Elektromaschine 12 von der eigentlichen Getriebeanordnung 11 auch beabstandet verbaut sein kann und mit dieser wirkverbunden sein kann. Das Stirnradgetriebe 10 umfasst eine erste Getriebeeingangswelle 16 und eine zweite Getriebeeingangswelle 20, wobei die erste Getriebeeingangswelle 16 direkt ohne Zwischenschaltung des Planetengetriebes 9 und die zweite Getriebeeingangswelle 20 unter Zwischenschaltung des Planetengetriebes 9 an einer Eingangsseite der Hybrid-Getriebeanordnung 6 angebunden ist.
  • Das Planetengetriebe 9 weist einen Minusplanetenradsatz mit einem Sonnenrad 70, einem Hohlrad 71, einem Planetenträger 72 sowie mehreren Planetenrädern 73. Jedes Planetenrad 73 ist drehbar an dem Planetenträger 72 angeordnet und kämmt mit dem Sonnenrad 70 und dem Hohlrad 71. Die Elektromaschine 12 ist koaxial zum Planetengetriebe 9 und den beiden Getriebeeingangswellen 16, 20 angeordnet, wobei das Planetengetriebe 9 radial und axial innerhalb der Elektromaschine 12 angeordnet ist.
  • Ferner umfasst die Hybrid-Getriebeanordnung 6 eine Trennkupplung K0 und eine Kupplung K3 zum Verblocken des Planetengetriebes 9, wobei beide Kupplungen K0 und K3 koaxial zum Planetengetriebe 9 angeordnet sind. Der Verbrennungsmotor 5 ist nicht Teil der Hybrid-Getriebeanordnung 6 und vorliegend nur gestrichelt angedeutet. Die Trennkupplung K0 dient dem Abkoppeln des Verbrennungsmotors 5 bei rein elektrischer Fahrt. Die Trennkupplung K0 ist vorzugsweise als Reibungskupplung ausgestaltet. Gemäß einer alternativen sowie hier nicht dargestellten Ausführungsform der Hybrid-Getriebeanordnung 6 kann die Trennkupplung K0 entfallen, wobei dann auch rein elektrische Fahrmodi, die durch Abkopplung des Verbrennungsmotors 5 und Antrieb durch die Elektromaschine 12 realisiert werden, entfallen. Die Kupplung K3 zum Verblocken des Planetengetriebes 9 kann den Planetenträger 72 und das Sonnenrad 70 des Planetengetriebes 9 drehfest miteinander verbinden. Das Hohlrad 71 ist mit einem Rotor 13 der Elektromaschine 12 drehfest verbunden. Der Planetenträger 72 ist mit der zweiten Getriebeeingangswelle 20 drehfest verbunden. Das Sonnenrad 70 ist dagegen mit der ersten Getriebeeingangswelle 16 drehfest verbunden.
  • Das Stirnradgetriebe 10 weist genau vier Vorwärtsgangstufen G1, G2, G3, G4 für vier verbrennungsmotorische Vorwärtsgänge V1, V2, V3, V4 und vier elektrische Vorwärtsgänge E1, E2, E3, E4 auf. Diese sind in vier Radebenen R1, R2, R3, R4 angeordnet. Die Vorwärtsgangstufen G1, G2, G3, G4 bieten unterschiedliche Übersetzungen an unabhängig davon, ob das Drehmoment vom Verbrennungsmotor 5 oder von der Elektromaschine 12 oder vom Verbrennungsmotor 5 und von der Elektromaschine 12 bereitgestellt wird. Das Stirnradgetriebe 10 weist genau eine Radsatzebene R1, R2, R3, R4 für jede Vorwärtsgangstufe G1, G2, G3, G4 auf.
  • Auf der zweiten Getriebeeingangswelle 20 sind die Festräder 22 und 24 der Vorwärtsgangstufen G4 und G2 angeordnet. Auf der ersten Getriebeeingangswelle 16 sind die Festräder 26 und 28 der Vorwärtsgangstufen G1 und G3 angeordnet. Dabei befinden sich bevorzugt die Festräder 22, 28, welche größere Durchmesser aufweisen, axial außen. Mithin ist der Durchmesser der Festräder 22 und 28 größer als der Durchmesser der Festräder 24 und 26. Die Getriebeanordnung 11 ist Teil der Hybrid-Getriebeanordnung 6 und umfasst das Planetengetriebe 9 und das Stirnradgetriebe 10. Ein weiterer Teil der Hybrid-Getriebeanordnung 6 ist die Elektromaschine 12.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung 6 weist eine einzige Vorgelegewelle 30 auf. Auf der Vorgelegewelle 30 sind die Gang-Losräder 32, 34, 36, 38 angeordnet, wobei Gang-Losrad 32 der Vorwärtsgangstufe G4 zugeordnet ist und mit dem Festrad 22 kämmt, wobei Gang-Losrad 34 der Vorwärtsgangstufe G2 zugeordnet ist und mit dem Festrad 24 kämmt, wobei Gang-Losrad 36 der Vorwärtsgangstufe G1 zugeordnet ist und mit dem Festrad 26 kämmt, wobei Gang-Losrad 38 der Vorwärtsgangstufe G3 zugeordnet ist und mit dem Festrad 28 kämmt. Weiterhin ist auf der Vorgelegewelle 30 ein Festrad 40 zur Anbindung an das Differenzial 7 angeordnet. Dieses Festrad 40 ist auf der Eingangsseite der Hybrid-Getriebeanordnung 6 angeordnet. Die Eingangsseite ist dabei die Seite, auf der das Drehmoment zur Getriebeanordnung 11 gelangt. Wie bereits beschrieben wird Drehmoment vom Verbrennungsmotor 5 auf das Planentengetriebe 9 abgegeben, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung der Kupplung K0 und/oder der Kupplung K3. Dies stellt damit die Eingangsseite der Hybrid-Getriebeanordnung 6 dar.
  • Ist die Kupplung K3 geschlossen können sowohl die erste Getriebeeingangswelle 16 als auch die zweite Getriebeeingangswelle 20 gleichzeitig angetrieben werden. Über das Planetengetriebe 9 können die Gangwechsel vollzogen werden. Diese Variante der Entlastung und Belastung der Gangstufen ist unter dem Namen elektrodynamisches Schalten (EDS) bekannt. Dabei werden die Drehzahlen der Getriebeeingangswellen 16, 20 mithilfe des Planetengetriebes 9 und der daran angreifenden Elektromaschine 12 auf die Drehzahl der Vorgelegewelle 30 synchronisiert ohne dass Synchronisiereinrichtungen verwendet werden. Die Elektromaschine 12 ist an das Hohlrad 71 des Planetengetriebes 9 angebunden. Die Elektromaschine 12 ermöglicht einen rein elektrischen Antrieb der zweiten Achse 3 und damit auch des Fahrzeugs 1.
  • Weiterhin weist die Hybrid-Getriebeanordnung 6 zwei Doppelschaltelemente DS1 und DS2 auf. Das Doppelschaltelement DS1 umfasst die Schaltkupplungen A und C, wobei das Doppelschaltelement DS2 die Schaltkupplungen B und D umfasst. Wenn Schaltkupplung A geschlossen ist, ist das Losrad 36 drehfest mit der Vorgelegewelle 30 verbunden. Wenn Schaltkupplung B geschlossen ist, ist das Losrad 34 drehfest mit der Vorgelegewelle 30 verbunden. Wenn Schaltkupplung C geschlossen ist, ist das Losrad 38 drehfest mit der Vorgelegewelle 30 verbunden. Wenn Schaltkupplung D geschlossen ist, ist das Losrad 32 drehfest mit der Vorgelegewelle 30 verbunden.
  • 1a lässt sich folgendermaßen zusammenfassen:
    • Die Hybrid-Getriebeanordnung 6 umfasst ein erstes Teilgetriebe TG1, das die als Hohlwelle ausgebildete zweite Getriebeeingangswelle 20 aufweist, mit den Vorwärtsgangstufen G2, G4, die über die Schaltelemente B, D geschaltet werden.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung 6 umfasst ein zweites Teilgetriebe TG2, das die als Vollwelle ausgebildete erste Getriebeeingangswelle 16 aufweist, mit den Vorwärtsgangstufen G1, G3, die über die Schaltelemente A, C geschaltet werden.
  • Die Kupplung K3 zum Verblocken des Planetengetriebes 9 ist koaxial zur ersten Getriebeeingangswelle 16 angeordnet und axial zwischen der ersten und zweiten Radsatzebene R1 und R2, insbesondere axial zwischen den Festrädern 24 und 26 angeordnet.
  • Die erste Getriebeeingangswelle 16 ist eine Eingangswelle des Planetengetriebes 9 und ist drehfest mit dem Sonnenrad 70 verbunden. Sie ist zur Anbindung des Verbrennungsmotors 5 vorgesehen und gleichzeitig mit dem zweiten Teilgetriebe TG2 verbunden. Das Hohlrad 71 ist eine weitere Eingangswelle des Planetengetriebes 9 und ist mit der Elektromaschine 12 drehfest verbunden. Ausgangswelle des Planetengetriebes 9 und gleichzeitig zweite Getriebeeingangswelle 20 ist der Planetenträger 72, der mit dem ersten Teilgetriebe TG1 verbunden ist. Der Verbrennungsmotor 5 kann mittels der Trennkupplung K0 mit dem Sonnenrad 70 des Planetengetriebes 9 und damit mit der ersten Getriebeeingangswelle 16 verbunden werden.
  • Die Überbrückungskupplung K3 ist dazu eingerichtet, das Planetengetriebe 9 zu verblocken. Dazu verbindet die Überbrückungskupplung K3 zwei der drei Elemente des Planetengetriebes 9 miteinander, wobei vorliegend das Sonnenrad 70 und der Planetenträger 72 über die Überbrückungskupplung K3 miteinander verbindbar sind. Die Vorgelegewelle 30 ist als Abtriebswelle der Getriebeanordnung 11 eingerichtet.
  • 2 zeigt eine Schaltmatrix für die Hybrid-Getriebeanordnung 6 gemäß 1a, wobei in den Spalten der Schaltmatrix die jeweiligen Schaltkupplungen K0, A, B, C, D, K3 aufgeführt sind, und wobei in den Zeilen der Schaltmatrix die jeweiligen Fahrmodi V1.1, V1.2, V2, V3.1, V3.2, V3.3, V4, EDA1, EDA2, E1, E2, E3, E4, LiN des Fahrzeugs 1 aufgeführt sind. Durch den Eintrag eines Kreuzes in einem jeweiligen Kästchen der Schaltmatrix wird ein geschlossener Zustand der jeweiligen Schaltkupplung K0, A, B, C, D, K3 dargestellt, wobei kein Eintrag einen geöffneten Zustand der jeweiligen Schaltkupplung K0, A, B, C, D, K3 anzeigt.
  • Aus der Schaltmatrix wird insbesondere auch die Funktion der Kupplung K3 und der Trennkupplung K0 deutlich. Während in den verbrennungsmotorischen Vorwärtsgängen oder Fahrmodi V1.1, V2, V3.2, V4 des Fahrzeugs 1 jeweils eine der Schaltkupplungen A bis D sowie die Trennkupplung K0 und die Kupplung K3 geschlossen sind, ist dies beim Anfahren des Fahrzeugs 1 nicht gegeben. Das Anfahren des Fahrzeugs 1 erfolgt nämlich über das Planetengetriebe 9 mittels des sogenannten elektrodynamischen Anfahrens (EDA), wobei über das Planetengetriebe 9 eine variable Übersetzung bereitgestellt wird. Je nachdem ob die zweite Vorwärtsgangstufe G2 oder vierte Vorwärtsgangstufe G4 verwendet wird, kann dementsprechend einer der elektrodynamischen Anfahrmodi EDA1 oder EDA2 verwendet werden. Bei diesen ist die Kupplung K3 offen, das Planetengetriebe 9 also nicht verblockt. Dadurch kann über eine Kombination der Antriebsleistung der Elektromaschine 12 und der Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 5 das abgegebene Drehmoment und die abgegebene Drehzahl beliebig aufsummiert werden. Der Vorteil des zweiten Anfahrmodus EDA2 ist, dass auch generatorisch angefahren werden kann. Das heißt, dass bei diesem Anfahren sowohl angefahren wird als auch über einen generatorischen Betrieb der Elektromaschine 12 eine Batterie aufgeladen werden kann. Dabei ist die Trennkupplung K0 geschlossen.
  • Die rein elektrischen Fahrmodi E1, E2, E3, E4 sind zu den verbrennungsmotorischen Fahrmodi V1.1, V2, V3.2, V4 von den Schaltstellungen der Schaltkupplungen A, B, C, D, K3 her identisch, lediglich die Trennkupplung K0 ist geöffnet, um den Verbrennungsmotor 5 von der Hybrid-Getriebeanordnung 6 abzukoppeln. Mithin ist in den rein elektrischen Fahrmodi E1, E2, E3, E4 der Verbrennungsmotor 5 von der Hybrid-Getriebeanordnung 6 getrennt.
  • Der Fahrmodus LiN steht für Laden in Neutral und erlaubt einen Betrieb in einem sogenannten Range-Extender-Modus des Fahrzeugs 1. Dabei wird auf der zweiten Achse 3 lediglich eine Batterie geladen. Der Antrieb des Fahrzeugs 1 kann über die erste Achse 2 erfolgen. Im Fahrmodus LiN sind die Schaltkupplungen A, B, C, D geöffnet und die Schaltkupplungen K3 sowie K0 geschlossen.
  • Ferner können mit der Hybrid-Getriebeeinrichtung 6 auch hybridische Gänge realisiert werden. Zum einen kann zu den verbrennungsmotorischen Gängen V1.1 bis V4 auch immer die Elektromaschine 14 der ersten Achse 2 zugeschaltet werden. Andererseits können auch der Verbrennungsmotor 5 und die Elektromaschine 12 der zweiten Achse 3 gleichzeitig Drehmoment auf die zweite Achse 3 abgeben. Ferner können auch alle drei Antriebsmaschinen 5, 12, 14 beide Achsen 2, 3 antreiben. Weiterhin ist es möglich, mit der Elektromaschine 12 der zweiten Achse 3 einen Kriechgang zu realisieren. Dazu können beispielsweise die Schaltkupplungen A und D geschlossen werden.
  • Bei dem verbrennungsmotorischen oder hybridischen Fahren ist die Schaltkupplung K0 stets geschlossen. Es stehen mehrere mechanische Gänge für den Verbrennungsmotor 5 zur Verfügung. In dem Fahrmodus V1 ist neben Schaltkupplung K0 nur Schaltkupplung A geschlossen, wobei nur diese belastet sind. Es kann noch eine weitere Schaltkupplung geschlossen werden, um das Drehzahlniveau der Elektromaschine 12 zu verändern. In einem Fahrmodus V1.1 ist zusätzlich Schaltkupplung K3 geschlossen, wodurch das Drehzahlniveau der Elektromaschine 12 verbessert wird. In Fahrmodus V1.2 ist zusätzlich Schaltkupplung B geschlossen, um einen vorteilhaften Gangwechsel in den Fahrmodus V2 zu ermöglichen. In Fahrmodus V2 sind neben Schaltkupplung K0 auch Schaltkupplung B und Schaltkupplung K3 geschlossen, wobei auch nur diese Schaltkupplungen belastet sind. Die Elektromaschine 12 dreht im Wesentlichen gleich schnell wie der Verbrennungsmotor 5. In Fahrmodus V3.2 sind neben Schaltkupplung K0 die Schaltkupplung C und Schaltkupplung K3 geschlossen, wobei nur diese belastet sind. Statt Schaltkupplung K3 kann eine andere Schaltkupplung geschlossen werden, um das Drehzahlniveau der Elektromaschine 12 zu verändern. In einem Fahrmodus V3.1 ist beispielsweise Schaltkupplung B geschlossen und Schaltkupplung K3 geöffnet, um einen vorteilhaften Gangwechsel in den Fahrmodus V2 zu ermöglichen. In einem Fahrmodus V3.3 ist beispielsweise Schaltkupplung D geschlossen und Schaltkupplung K3 geöffnet, um einen vorteilhaften Gangwechsel in den Fahrmodus V4 zu ermöglichen. In Fahrmodus V4 sind neben Schaltkupplung K0 auch Schaltkupplung D und Schaltkupplung K3 geschlossen, wobei auch nur diese Schaltkupplungen belastet sind. Die Elektromaschine 12 dreht im Wesentlichen gleich schnell wie der Verbrennungsmotor 5.
  • 1b zeigt eine zweite Ausgestaltung einer Hybrid-Getriebeanordnung 6, die im Wesentlichen auf die Ausgestaltung der Hybrid-Getriebeanordnung 6 gemäß 1a beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 1b unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a in der Lage des Schaltelements K3 und in der Art der Verblockung des Planetengetriebes 9. In 1b ist das Schaltelement K3 vor dem Planetengetriebe 9, insbesondere axial zwischen der Trennkupplung K0 und dem Planetengetriebe 9 angeordnet, und verblockt das Planetengetriebe 9 durch Kopplung des Sonnenrades 70 und des Hohlrades 71. Ansonsten entsprechen sich die Hybrid-Getriebeanordnungen 6 nach 1b und 1a.
  • 1c zeigt eine dritte Ausgestaltung einer Hybrid-Getriebeanordnung 6, die im Wesentlichen auf die Ausgestaltung der Hybrid-Getriebeanordnung 6 gemäß 1a beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 1c unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a in der Lage des Schaltelements K3. In 1c ist das Schaltelement K3 in der Ebene eines Differentialrads des Differenzials 7 angeordnet, insbesondere direkt hinter dem Planetengetriebe 9. Das Schaltelement K3 verblockt das Planetengetriebe 9 durch Kopplung des Sonnenrades 70 und des Planetenträgers 72. Ansonsten entsprechen sich die Hybrid-Getriebeanordnungen 6 nach 1c und 1a.
  • 3a zeigt eine vierte Ausgestaltung einer Hybrid-Getriebeanordnung 6, die im Wesentlichen auf die Ausgestaltung der Hybrid-Getriebeanordnung 6 gemäß 1a beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 3a ist erfindungsgemäß und unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a durch ein Rückwärtsgangfestrad 42, das auf der zweiten Getriebeeingangswelle 20 axial zwischen dem Festrad 24 und der Kupplung K3 angeordnet ist. Entsprechend befinden sich auf der Vorgelegewelle 30 ein Rückwärtsganglosrad 44 und ein Zwischenrad 46 für einen Drehrichtungswechsel sowie eine Schaltkupplung R zum Schalten des Rückwärtsganges. Mithin bilden das Rückwärtsgangfestrad 42 auf der zweiten Getriebeeingangswelle 20, das Rückwärtsganglosrad 44 auf der Vorgelegewelle 30 und das Zwischenrad 46 eine Radsatzebene RR, wobei das Rückwärtsgangfestrad 42 mit dem Zwischenrad 46 kämmt, und wobei das Zwischenrad 46 mit dem Rückwärtsganglosrad 44 kämmt. Um die Schaltkupplung R mit dem gleichen Aktuator wie die Kupplung K3 sowie einer weiteren Schaltgabel betätigen zu können, ist die Kupplung K3 auf der Höhe der Schaltkupplung R angeordnet. Wenn die Schaltkupplung R geschlossen wird, ist das Rückwärtsganglosrad 44 drehfest mit der Vorgelegewelle 30 verbunden. Ansonsten entsprechen sich die Hybrid-Getriebeanordnungen 6 nach 3a und 1a.
  • Der Rückwärtsgang, der durch Schaltkupplung R eingelegt wird, ist dynamisch als elektrodynamisches Anfahren rückwärts EDAR ausgestaltet, wobei zur Realisierung des EDAR-Fahrmodus lediglich Kupplung R und Kupplung K0 geschlossen sind. Um das Planetengetriebe 9 zu verblocken, verbindet die Kupplung K3 das Sonnenrad 70 mit dem Planetenträger 72. Kupplung K3 und Kupplung R sind zusammen mit einem Aktuator jedoch mit zwei Schaltgabeln schaltbar. Die Umschaltung zwischen den Fahrmodi EDA1 und EDAR ist zugkraftunterbrochen. Bei Vorhandensein einer weiteren E-Achse wie in 9, kann die Elektromaschine 14 die Zugkraft beim Reversieren stützen.
  • 3b zeigt eine fünfte Ausgestaltung einer Hybrid-Getriebeanordnung 6, die im Wesentlichen auf die Ausgestaltung der Hybrid-Getriebeanordnung 6 gemäß 1a beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 3b ist erfindungsgemäß und unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a durch Zusammenfassung der Kupplung K3 zum Verblocken des Planetengetriebes 9 und einer Kupplung R für den Rückwärtsfahrmodus zu einem dritten Doppelschaltelement DS3. Das dritte Doppelschaltelement DS3 ist koaxial zu den beiden Getriebeeingangswellen 16, 20 sowie im Leistungsfluss zwischen den beiden Teilgetrieben TG1, TG2 angeordnet. Ein Rückwärtsganglosrad 44 ist auf der ersten Getriebeeingangswelle 16 drehbar gelagert und axial zwischen dem Festrad 26 und der Kupplung K3 angeordnet. Entsprechend befinden sich auf der Vorgelegewelle 30 ein Rückwärtsgangfestrad 42 und ein Zwischenrad 46 für einen Drehrichtungswechsel. Mithin bilden das Rückwärtsganglosrad 44, das Rückwärtsgangfestrad 42 und das Zwischenrad 46 eine Radsatzebene RR, wobei das Rückwärtsganglosrad 44 mit dem Zwischenrad 46 kämmt, und wobei das Zwischenrad 46 mit dem Rückwärtsgangfestrad 42 kämmt. Das Doppelschaltelement DS3 ist besonders kompakt ausgebildet und wird nicht nur von einem einzigen Aktuator, sondern auch von einer einzigen Schaltgabel betätigt. Ansonsten entsprechen sich die Hybrid-Getriebeanordnungen 6 nach 3b und 1a.
  • 4 zeigt eine sechste Ausgestaltung einer Hybrid-Getriebeanordnung 6, die im Wesentlichen auf die Ausgestaltung der Hybrid-Getriebeanordnung 6 gemäß 1a beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 4 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass das erste Doppelschaltelement DS1 mit den Kupplungen A und C auf der ersten Getriebeeingangswelle 16 angeordnet ist, und somit nicht mehr auf der Vorgelegewelle 30. Die Zahnräder 26 und 28 sind als Losräder auf der ersten Getriebeeingangswelle 16 ausgebildet, wobei die Zahnräder 36, 38 als Festräder auf der Vorgelegewelle 30 ausgebildet sind. Diese Ausgestaltung ist alternativ auch für das erste Schaltelement S1 möglich, jedoch hier nicht dargestellt. Ansonsten entsprechen sich die Hybrid-Getriebeanordnungen 6 nach 4 und 1a.
  • 5 zeigt eine siebte Ausgestaltung einer Hybrid-Getriebeanordnung 6, die im Wesentlichen auf die Ausgestaltung der Hybrid-Getriebeanordnung 6 gemäß 1a beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 5 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass die erste Radsatzebene R1 und die dritte Radsatzebene R3 sowie die zweite Radsatzebene R2 und die vierte Radsatzebene R4 innerhalb des jeweiligen Teilgetriebes TG1, TG2 vertauscht sind. Dementsprechend sind die dazugehörigen Festräder 22, 24 auf der zweiten Getriebeeingangswelle 20 und die dazugehörigen Festräder 26, 28 auf der ersten Getriebeeingangswelle 16 vertauscht. Auch die dazugehörigen Gang-Losräder 32, 34 und Gang-Losräder 36, 38 sind auf der Vorgelegewelle 30 vertauscht. Die beiden Vertauschungen sind unabhängig voneinander realisierbar. Ansonsten entsprechen sich die Hybrid-Getriebeanordnungen 6 nach 5 und 1a.
  • 6a zeigt eine achte Ausgestaltung einer Hybrid-Getriebeanordnung 6, die im Wesentlichen auf die Ausgestaltung der Hybrid-Getriebeanordnung 6 gemäß 1a beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 6a unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass die Elektromaschine 12 achsparallel zum Planetengetriebe 9 angeordnet ist. Das Hohlrad 71 ist über eine Räderkette, umfassend ein mit dem Hohlrad 71 drehfest verbundenes Zahnrad 61, ein mit dem Zahnrad 61 kämmendes Zwischenrad 60 und ein mit dem Rotor 13 bzw. der Rotorwelle der Elektromaschine 12 drehfest verbundenes sowie mit dem Zwischenrad 60 kämmendes Zahnrad 62, mit der Elektromaschine 12 antriebswirksam verbunden. Der hier nur gestrichelt angedeutete Verbrennungsmotor 5 ist achsparallel zur Elektromaschine 12 der Hybrid-Getriebeanordnung 6 angeordnet. Ansonsten entsprechen sich die Hybrid-Getriebeanordnungen 6 nach 6a und 1a.
  • 6b zeigt eine neunte Ausgestaltung einer Hybrid-Getriebeanordnung 6, die im Wesentlichen auf die Ausgestaltung der Hybrid-Getriebeanordnung 6 gemäß 1a beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 6b unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass die Elektromaschine 12 achsparallel zum Planetengetriebe 9 angeordnet ist. Das Hohlrad 71 ist über ein Zugmittel 54, das zwischen ein mit dem Hohlrad 71 drehfest verbundenes Zahnrad 50 und ein mit dem Rotor 13 bzw. der Rotorwelle der Elektromaschine 12 drehfest verbundenes Zahnrad 52 gespannt ist, mit der Elektromaschine 12 antriebswirksam verbunden. Der hier nur gestrichelt angedeutete Verbrennungsmotor 5 ist achsparallel zur Elektromaschine 12 der Hybrid-Getriebeanordnung 6 angeordnet. Ansonsten entsprechen sich die Hybrid-Getriebeanordnungen 6 nach 6b und 1a.
  • 6c zeigt eine zehnte Ausgestaltung einer Hybrid-Getriebeanordnung 6, die im Wesentlichen auf die Ausgestaltung der Hybrid-Getriebeanordnung 6 gemäß 1a beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 6c unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass die Elektromaschine 12 achsparallel zum Planetengetriebe 9 angeordnet ist. Das Hohlrad 71 ist über eine Räderkette, umfassend ein mit dem Hohlrad 71 drehfest verbundenes Zahnrad 61, ein mit dem Zahnrad 61 kämmendes Zwischenrad 60 und ein mit dem Rotor 13 bzw. der Rotorwelle der Elektromaschine 12 drehfest verbundenes sowie mit dem Zwischenrad 60 kämmendes Zahnrad 62 antriebswirksam verbunden. Der hier nur gestrichelt angedeutete Verbrennungsmotor 5 ist achsparallel zur Elektromaschine 12 der Hybrid-Getriebeanordnung 6 angeordnet. Ferner ist die Getriebeanordnung 11 derart gespiegelt, dass der Verbrennungsmotor 5 an einer ersten Stirnseite der Getriebeanordnung 11 und das Planetengetriebe 9 sowie die Elektromaschine 12 an einer zweiten Stirnseite der Getriebeanordnung 11 angeordnet sind. Ferner ist das Festrad 40, das mit einem Differenzialkorb des Differenzials 7 kämmt, axial zwischen dem ersten und dem zweiten Doppelschaltelement DS1, DS2 angeordnet. Ansonsten entsprechen sich die Hybrid-Getriebeanordnungen 6 nach 6c und 1a.
  • 7 zeigt eine elfte Ausgestaltung einer Hybrid-Getriebeanordnung 6, die im Wesentlichen auf die Ausgestaltung der Hybrid-Getriebeanordnung 6 gemäß 1a beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 7 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass die Elektromaschine 12 achsparallel zum Planetengetriebe 9 angeordnet ist. Das Hohlrad 71 ist über eine Räderkette, umfassend ein mit dem Hohlrad 71 drehfest verbundenes Zahnrad 61, ein mit dem Zahnrad 61 kämmendes Zwischenrad 60 und ein mit dem Rotor 13 bzw. der Rotorwelle der Elektromaschine 12 drehfest verbundenes sowie mit dem Zwischenrad 60 kämmendes Zahnrad 62, antriebswirksam verbunden. Der hier nur gestrichelt angedeutete Verbrennungsmotor 5 ist achsparallel zur Elektromaschine 12 der Hybrid-Getriebeanordnung 6 angeordnet. Ferner sind das Differenzial 7 und eine darin integrierte Endübersetzung auf der Achse der Vorgelegewelle 30 angeordnet, mithin koaxial zur Vorgelegewelle 30 angeordnet. Mithin entfällt das Festrad 40. Die Vorgelegewelle 30 ist als Hohlwelle ausgebildet, wobei sich eine der beiden Abtriebswellen des Differenzials 7 axial durch die Vorgelegewelle 30 erstreckt. Das Differenzial 7 mit der Endübersetzung wird vorliegend als Planetengetriebe ausgeführt, aber nicht näher dargestellt. Alternativ sowie nicht dargestellt können der Verbrennungsmotor 5 und die Trennkupplung K0 auch achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle 16 angeordnet sein. Ansonsten entsprechen sich die Hybrid-Getriebeanordnungen 6 nach 7 und 1a.
  • 8 zeigt eine zwölfte Ausgestaltung einer Hybrid-Getriebeanordnung 6, die im Wesentlichen auf die Ausgestaltung der Hybrid-Getriebeanordnung 6 gemäß 3a beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 3a sowie 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 8 ist erfindungsgemäß und unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 3a dadurch, dass der Verbrennungsmotor 5 achsparallel zur Elektromaschine 12 und zum Planetengetriebe 9 angeordnet ist, wobei die Elektromaschine 12 und das Planetengetriebe 9 koaxial angeordnet sind. Der Verbrennungsmotor 5 ist über ein Zugmittel 54 an die Hybrid-Getriebeanordnung 6 angebunden, wobei das Zugmittel 54 zwischen einem koaxial zum Planetengetriebe 9 angeordneten sowie über die Trennkupplung K0 antriebswirksam damit verbindbarem Zahnrad 50 und einem koaxial zum Verbrennungsmotor 5 sowie antriebswirksam über eine Dämpfungsanordnung 48 damit verbundenen Zahnrad 52 gespannt ist. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Getriebeanordnung 11 nicht im axial längenkritischen Bauraum-Pfad angeordnet ist. Der Verbrennungsmotor 5 ist auf einer ersten Achse angeordnet, wobei das Planetengetriebe 9 und die Elektromaschine 12 auf einer zweiten Achse angeordnet sind, wobei die Vorgelegewelle 30, die Kupplung R und die Doppelschaltelemente DS1, DS2 auf einer dritten Achse angeordnet sind, und wobei das Differenzial 7 auf einer vierten Achse angeordnet ist. Ansonsten entsprechen sich die Hybrid-Getriebeanordnungen 6 nach 8 und 3a.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeug
    2
    erste Achse
    3
    zweite Achse
    4
    Hybrid-Antriebsstrang
    5
    Verbrennungsmotor
    6
    Hybrid-Getriebeanordnung
    7
    Differenzial
    8
    Differenzial
    9
    Planetengetriebe
    10
    Stirnradgetriebe
    11
    Getriebeanordnung
    12
    Elektromaschine
    13
    Rotor
    16
    erste Getriebeeingangswelle
    20
    zweite Getriebeeingangswelle
    22
    Festrad
    24
    Festrad
    26
    Festrad
    28
    Festrad
    30
    Vorgelegewelle
    32
    Gang-Losrad
    34
    Gang-Losrad
    36
    Gang-Losrad
    38
    Gang-Losrad
    40
    Festrad
    42
    Rückwärtsgangfestrad
    44
    Rückwärtsganglosrad
    46
    Zwischenrad
    48
    Dämpfungsanordnung
    50
    Zahnrad
    52
    Zahnrad
    54
    Zugmittel
    60
    Zwischenrad
    61
    Zahnrad
    62
    Zahnrad
    70
    Sonnenrad
    71
    Hohlrad
    72
    Planetenträger
    73
    Planetenrad
    K0
    Trennkupplung
    K3
    Kupplung
    A
    Schaltkupplung
    B
    Schaltkupplung
    C
    Schaltkupplung
    D
    Schaltkupplung
    R
    Schaltkupplung
    DS1
    Doppelschaltelement
    DS2
    Doppelschaltelement
    DS3
    Doppelschaltelement
    TG1
    erstes Teilgetriebe
    TG2
    zweites Teilgetriebe
    G1
    Vorwärtsgangstufe
    G2
    Vorwärtsgangstufe
    G3
    Vorwärtsgangstufe
    G4
    Vorwärtsgangstufe
    R1
    Radsatzebene
    R2
    Radsatzebene
    R3
    Radsatzebene
    R4
    Radsatzebene
    RR
    Radsatzebene
    V1
    erster verbrennungsmotorischer Fahrmodus
    V2
    zweiter verbrennungsmotorischer Fahrmodus
    V3
    dritter verbrennungsmotorischer Fahrmodus
    V4
    vierter verbrennungsmotorischer Fahrmodus
    E1
    erster elektrischer Fahrmodus
    E2
    zweiter elektrischer Fahrmodus
    E3
    dritter elektrischer Fahrmodus
    E4
    vierter elektrischer Fahrmodus
    EDA1
    erster elektrodynamischer Anfahrmodus
    EDA2
    zweiter elektrodynamischer Anfahrmodus
    LiN
    Fahrmodus Laden in Neutral

Claims (14)

  1. Hybrid-Getriebeanordnung (6) für ein Fahrzeug (1), aufweisend eine Getriebeanordnung (11) und wenigstens eine Elektromaschine (12), wobei die Getriebeanordnung (11) als Gangwechselgetriebe ausgebildet ist und wenigstens ein Planetengetriebe (9) sowie wenigstens ein Stirnradgetriebe (10) mit einem ersten Teilgetriebe (TG1) und einem zweiten Teilgetriebe (TG2) aufweist, wobei das Stirnradgetriebe (10) eine erste Getriebeeingangswelle (16) und eine zweite Getriebeeingangswelle (20) aufweist, wobei die erste Getriebeeingangswelle (16) direkt ohne Zwischenschaltung des Planetengetriebes (9) und die zweite Getriebeeingangswelle (20) unter Zwischenschaltung des Planetengetriebes (9) an einer Eingangsseite der Hybrid-Getriebeanordnung (6) angebunden ist, wobei das Planetengetriebe (9) einen Minusplanetenradsatz mit einem Sonnenrad (70), einem Hohlrad (71), einem Planetenträger (72) sowie zumindest einem Planetenrad (73), das drehbar an dem Planetenträger (72) angeordnet ist und mit dem Sonnenrad (70) sowie dem Hohlrad (71) im Zahneingriff steht, aufweist, wobei das Hohlrad (71) zumindest mittelbar mit einem Rotor (13) der Elektromaschine (12) verbunden ist, wobei das Sonnenrad (70) drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle (16) verbunden ist, und wobei der Planetenträger (72) drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle (20) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zweiten Getriebeeingangswelle (20) ein Rückwärtsgangfestrad (42) angeordnet ist.
  2. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach Anspruch 1, wobei das Stirnradgetriebe (10) genau vier Vorwärtsgangstufen (G1, G2, G3, G4) und genau eine Radsatzebene (R1, R2, R3, R4) für jede Vorwärtsgangstufe (G1, G2, G3, G4) aufweist.
  3. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach Anspruch 2, wobei alle geraden Vorwärtsgangstufen (G2, G4) der zweiten Getriebeeingangswelle (20) zugeordnet sind, und wobei alle ungeraden Vorwärtsgangstufen (G1, G3) der ersten Getriebeeingangswelle (16) zugeordnet sind.
  4. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auf beiden Getriebeeingangswellen (16, 20) ausschließlich Festräder (22, 24, 26, 28) angeordnet sind.
  5. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hybrid-Getriebeanordnung (6) genau eine Vorgelegewelle (30) aufweist.
  6. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach Anspruch 5, wobei auf der Vorgelegewelle (30) ausschließlich Gang-Losräder (32, 34, 36, 38) angeordnet sind.
  7. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hybrid-Getriebeanordnung (6) vier Schaltelemente (A, B, C, D) aufweist, wobei jeweils zwei der vier Schaltelemente (A, B, C, D) ein jeweiliges Doppelschaltelement (DS1, DS2) ausbilden.
  8. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hybrid-Getriebeanordnung (6) eine Kupplung (K3) zum Verblocken des Planetengetriebes (9) aufweist.
  9. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an der ersten Getriebeeingangswelle (16) eine Trennkupplung (K0) angeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, die Hybrid-Getriebeanordnung (6) von einem Verbrennungsmotor (5) des Fahrzeugs (1) abzukoppeln.
  10. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ausschließlich die Trennkupplung (K0) als reibschlüssige Kupplung ausgebildet ist, wobei alle übrigen Schaltelemente der Hybrid-Getriebeanordnung (6) als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet sind.
  11. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Elektromaschine (12) achsparallel zum Planetengetriebe (9) angeordnet ist, wobei das Hohlrad (71) mittelbar über ein Zugmittel (54) oder über mindestens ein Zwischenrad (60) mit dem Rotor (13) der Elektromaschine (12) verbunden ist.
  12. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Elektromaschine (12) koaxial zum Planetengetriebe (9) und den beiden Getriebeeingangswellen (16, 20) angeordnet ist, wobei das Planetengetriebe (9) zumindest teilweise oder vollständig radial und axial innerhalb der Elektromaschine (12) angeordnet ist.
  13. Fahrzeug (1) mit einem Verbrennungsmotor (5) und einer Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Verbrennungsmotor (5) achsparallel zur Elektromaschine (12) der Hybrid-Getriebeanordnung (6) angeordnet ist.
  14. Fahrzeug (1) mit einem Verbrennungsmotor (5) und einer Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Verbrennungsmotor (5) koaxial zur Elektromaschine (12) der Hybrid-Getriebeanordnung (6) angeordnet ist.
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