DE102021202253A1 - Hybrid-Getriebeanordnung und Fahrzeug mit einer Hybrid-Getriebeanordnung - Google Patents

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Martin Brehmer
Fabian Kutter
Matthias Horn
Johannes Kaltenbach
Michael Wechs
Thomas Martin
Peter Ziemer
Max Bachmann
Ingo Pfannkuchen
Christian Michel
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hybrid-Getriebeanordnung (6) für ein Fahrzeug (1), aufweisend eine Getriebeanordnung (11) und wenigstens eine Elektromaschine (12) mit einem Rotor (13), wobei die Getriebeanordnung (11) als Gangwechselgetriebe ausgebildet ist und wenigstens ein Planetengetriebe (9), umfassend ein Sonnenrad (70), ein Hohlrad (71) und einen Planetenträger (72), sowie wenigstens ein Stirnradgetriebe (10) 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 sind, wobei die Hybrid-Getriebeanordnung (6) ferner ein Doppelschaltelement (DS) mit einer Kupplung (K3) zum Verblocken des Planetengetriebes (9) und mit einer Kupplung (R) für einen Rückwärtsfahrmodus (EDAR) aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer solchen Hybrid-Getriebeanordnung (6).

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.
  • 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. 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 mit einem Rotor, wobei die Getriebeanordnung als Gangwechselgetriebe ausgebildet ist und wenigstens ein Planetengetriebe, umfassend ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenträger, sowie wenigstens ein Stirnradgetriebe 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 die Hybrid-Getriebeanordnung ferner ein Doppelschaltelement mit einer Kupplung zum Verblocken des Planetengetriebes und mit einer Kupplung für einen Rückwärtsfahrmodus aufweist.
  • Die Kupplung zum Verblocken des Planetengetriebes 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. Die Kupplung kann das Hohlrad und den Planetenträger oder das Sonnenrad und den Planetenträger des Planetengetriebes koppeln, also drehfest miteinander verbinden.
  • Die Kupplung zum Verblocken des Planetengetriebes und die Kupplung für den Rückwärtsfahrmodus sind zusammen in einem Doppelschaltelement angeordnet, wobei das Doppelschaltelement insbesondere eine einzige Schaltgabel und einen einzigen Aktor zum Schalten aufweist. Dadurch werden Bauraum, Gewicht und Getriebebauteile eingespart. Insbesondere ist der Rückwärtsfahrmodus aufgrund der Realisierung über das Doppelschaltelement nicht als mechanischer Gang, sondern als sogenanntes elektrodynamisches Anfahren rückwärts (EDAR) ausgebildet. Das Rückwärtsanfahren des Fahrzeugs erfolgt über das Planetengetriebe mittels des elektrodynamischen Anfahrens rückwärts, wobei über das Planetengetriebe eine variable Übersetzung bereitgestellt wird.
  • Insbesondere umfasst das Planetengetriebe mehrere Planetenräder, die drehbar am Planetenträger gelagert sind und mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen bzw. im Zahneingriff sind. 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 auf. Bevorzugt kann sich das Planetengetriebe im Drehmomentfluss des Verbrennungsmotors und/oder der Elektromaschine vor dem Stirnradgetriebe befinden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Sonnenrad zumindest mittelbar mit dem Rotor verbunden, wobei das Hohlrad drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist, und wobei der Planetenträger drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist. Beispielsweise ist das Sonnenrad drehfest mit dem Rotor der Elektromaschine verbunden. Mithin wird über das Sonnenrad Antriebsleistung von der Elektromaschine in das Planetengetriebe eingeleitet. Insbesondere wird über das Hohlrad Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor in das Planetengetriebe eingeleitet. Beispielsweise ist das Sonnenrad mittelbar über mindestens ein weiteres Element mit dem Rotor der Elektromaschine antriebswirksam verbunden.
  • 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.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist das Sonnenrad drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden, wobei das Hohlrad drehfest mit dem Rotor verbunden ist, und wobei der Planetenträger drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist. 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 alternativen Ausführungsform der Erfindung ist das Sonnenrad zumindest mittelbar mit dem Rotor verbunden, wobei das Hohlrad drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist, und wobei der Planetenträger drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist. Mithin wird über das Sonnenrad Antriebsleistung von der Elektromaschine in das Planetengetriebe eingeleitet. Insbesondere wird über den Planetenträger Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor in das Planetengetriebe eingeleitet. Beispielsweise ist das Sonnenrad mittelbar über mindestens ein weiteres Element mit dem Rotor der Elektromaschine antriebswirksam verbunden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Stirnradgetriebe ein erstes Teilgetriebe, umfassend die zweite Getriebeeingangswelle, und ein zweites Teilgetriebe, umfassend die erste Getriebeeingangswelle, auf, wobei das Doppelschaltelement koaxial zu den beiden Getriebeeingangswellen sowie im Leistungsfluss zwischen den beiden Teilgetrieben angeordnet ist. Insbesondere ist das Doppelschaltelement am Ende der zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet. Das Doppelschaltelement befindet sich dann axial zwischen den beiden Teilgetrieben.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Rückwärtsganglosrad auf der ersten Getriebeeingangswelle drehbar gelagert, wobei das Rückwärtsganglosrad in einem geschlossenen Zustand der Kupplung für den Rückwärtsfahrmodus mit der zweiten Getriebeeingangswelle drehfest verbunden ist. Dadurch, dass das Rückwärtsganglosrad im geschlossenen Zustand mit dem ersten Teilgetriebe verbunden ist, kann die Überlagerung des elektrodynamischen Anfahrens (EDA) genutzt werden. Dabei wird über das Planetengetriebe eine variable Übersetzung bereitgestellt. Die Kupplung zum Verblocken des Planetengetriebes ist dabei offen, sodass das Planetengetriebe nicht verblockt ist. Über eine Kombination der Antriebsleistung der Elektromaschine und der Antriebsleistung des Verbrennungsmotor kann das abgegebene Drehmoment und die abgegebene Drehzahl beliebig mittels Planetengetriebe aufsummiert werden. Dadurch, dass das Rückwärtsganglosrad auf der ersten Getriebeeingangswelle in dem zweiten Teilgetriebe gelagert ist, ist eine größere Übersetzungen möglich, als wenn dieses auf der zweiten Getriebeeingangswelle in dem ersten Teilgetriebe gelagert wäre.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Stirnradgetriebe genau vier Vorwärtsgangstufen auf, wobei das Stirnradgetriebe genau eine Radsatzebene für jede Vorwärtsgangstufe sowie genau eine Radsatzebene für den Rückwärtsfahrmodus aufweist. Beispielsweise ist die Radsatzebene für den Rückwärtsfahrmodus axial zwischen der ersten Radsatzebene und der zweiten Radsatzebene angeordnet. 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. Ferner weist bei vier Vorwärtsgangstufen das Stirnradgetriebe vier Radsatzebenen für die Vorwärtsgänge auf. Eine derartige Anordnung wird bei Front-Quer-Getrieben vermieden. Insbesondere umfasst die Radsatzebene für den Rückwärtsfahrmodus das Rückwärtsganglosrad auf der ersten Getriebeeingangswelle sowie ein Rückwärtsgangfestrad auf der Vorgelegewelle, und ein weiteres Zwischenrad, das mit dem Rückwärtsganglosrad und dem Rückwärtsgangfestrad zur Drehrichtungsumkehr kämmt. Beispielsweise sind der zweiten Getriebeeingangswelle alle ungeraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet. Dann sind der ersten Getriebeeingangswelle alle geraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Hybrid-Getriebeanordnung genau eine Vorgelegewelle auf, wobei auf der Vorgelegewelle ein Rückwärtsgangfestrad sowie vier Gang-Losräder angeordnet sind. Durch diese Maßnahme kann in radialer Richtung Bauraum eingespart werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind auf der ersten Getriebeeingangswelle genau zwei Festräder angeordnet, wobei auf der zweiten Getriebeeingangswelle genau zwei Festräder angeordnet sind. In Kombination mit der Verwendung einer einzigen Vorgelegewelle ergibt sich, dass auf einer Seite der Hybrid-Getriebeanordnung offener Bauraum verbleibt, der 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 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.
  • Schaltelemente zur Verbindung eines Gang-Losrades und einer Welle sind vorzugsweise als Klauenkupplungen, also als formschlüssige Kupplung ausgestaltet. Bevorzugt ist auch die Kupplung zur Verblockung des Planetengetriebes als Klauenkupplung ausgestaltet. Die Trennkupplung ist bevorzugt als Reibungskupplung, also als kraftschlüssige Kupplung ausgestaltet. Unter einer Kupplung 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.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Elektromaschine achsparallel zum Planetengetriebe angeordnet, wobei das Sonnenrad 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 radial und axial innerhalb der Elektromaschine angeordnet ist. Bei dieser koaxialen Anordnung der Elektromaschine kann eine effiziente Raumaufteilung erzielt werden.
  • 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 der Erfindung 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,
    • 1 b eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
    • 1 b eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer dritten Ausführungsform,
    • 2 eine Schaltmatrix zu der Hybrid-Getriebeanordnung nach 1a,
    • 3 eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer vierten Ausführungsform,
    • 4 eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer fünften Ausführungsform,
    • 5 eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer sechsten Ausführungsform,
    • 6 eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer siebten Ausführungsform,
    • 7 eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer achten Ausführungsform,
    • 8 eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer neunten Ausführungsform,
    • 9 eine Hybrid-Getriebeanordnung gemäß einer zehnten Ausführungsform, und
    • 10 ein Fahrzeug mit einer Hybrid-Getriebeanordnung gemäß 1a.
  • 1a zeigt eine Hybrid-Getriebeanordnung 6 gemäß einer ersten Ausführungsform. Diese Hybrid-Getriebeanordnung 6 ist gemäß 10 stark vereinfacht in einem Fahrzeug 1 verbaut dargestellt.
  • 10 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 und mehreren Planetenrädern 73, die drehbar an dem Planetenträger 72 angeordnet sind, auf. Jedes Planetenrad 73 steht mit dem Sonnenrad 70 und dem Hohlrad 71 im Zahneingriff. 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, eine Kupplung K3 zum Verblocken des Planetengetriebes 9 und eine Kupplung R für einen Rückwärtsfahrmodus, wobei die Kupplung K3 zum Verblocken des Planetengetriebes 9 und die Kupplung R für den Rückwärtsfahrmodus in einem Doppelschaltelement DS zusammengefasst sind. Das Doppelschaltelement DS und die Trennkupplung K0 sind koaxial zum Planetengetriebe 9 angeordnet. 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.
  • Die Kupplung K3 zum Verblocken des Planetengetriebes 9 kann das Hohlrad 71 und den Planetenträger 72 des Planetengetriebes 9 drehfest miteinander verbinden. Das Sonnenrad 70 ist mit einem Rotor 13 der Elektromaschine 12 drehfest verbunden. Der Planetenträger 72 ist mit der zweiten Getriebeeingangswelle 20 drehfest verbunden. Das Hohlrad 71 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. Die Vorwärtsgangstufen G1, G2, G3, G4 sind in vier Radebenen R1, R2, R3, R4 angeordnet und 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 sowie genau eine Radsatzebene RR für den Rückwärtsfahrmodus auf. Die Radsatzebene RR für den Rückwärtsfahrmodus ist axial zwischen der ersten Radsatzebene R1 und der zweiten Radsatzebene R2 angeordnet.
  • Das Stirnradgetriebe 10 weist ein erstes Teilgetriebe TG1, umfassend die zweite Getriebeeingangswelle 20, und ein zweites Teilgetriebe TG2, umfassend die erste Getriebeeingangswelle 16, auf. Das Doppelschaltelement DS ist koaxial zu den beiden Getriebeeingangswellen 16, 20 sowie im Leistungsfluss zwischen den beiden Teilgetrieben TG1, TG2 angeordnet. Ein Rückwärtsganglosrad 42 ist auf der ersten Getriebeeingangswelle 16 drehbar gelagert, wobei das Rückwärtsganglosrad 42 in einem geschlossenen Zustand der Kupplung R für den Rückwärtsfahrmodus mit der zweiten Getriebeeingangswelle 20 drehfest verbunden ist.
  • Auf der zweiten Getriebeeingangswelle 20 sind die Festräder 22 und 24 der Vorwärtsgangstufen G3 und G1 angeordnet. Auf der ersten Getriebeeingangswelle 16 sind die Festräder 26 und 28 der Vorwärtsgangstufen G2 und G4 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 ein Rückwärtsgangfestrad 44 und die Gang-Losräder 32, 34, 36, 38 angeordnet, wobei Gang-Losrad 32 der Vorwärtsgangstufe G3 zugeordnet ist und mit dem Festrad 22 kämmt, wobei Gang-Losrad 34 der Vorwärtsgangstufe G1 zugeordnet ist und mit dem Festrad 24 kämmt, wobei Gang-Losrad 36 der Vorwärtsgangstufe G2 zugeordnet ist und mit dem Festrad 26 kämmt, wobei Gang-Losrad 38 der Vorwärtsgangstufe G4 zugeordnet ist und mit dem Festrad 28 kämmt. Das Rückwärtsgangfestrad 44 kämmt über ein Zwischenrad 46 mit dem Rückwärtsganglosrad 42. Wenn das Doppelschaltelement DS über Kupplung R die zweite Getriebeeingangswelle 20 mit dem Rückwärtsganglosrad 42 drehfest verbindet, wird Antriebsleistung über die Radsatzebene RR für den Rückwärtsfahrmodus geleitet, sodass das Fahrzeug 1 rückwärts fährt. Die Radsatzebene RR für den Rückwärtsfahrmodus beinhaltet das Rückwärtsganglosrad 42, das Rückwärtsgangfestrad 44 und das Zwischenrad 46. Das Doppelschaltelement DS ist besonders kompakt ausgebildet und wird nicht nur von einem einzigen Aktuator, sondern auch von einer einzigen Schaltgabel betätigt.
  • 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 Sonnenrad 70 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 Schalteinrichtungen S1 und S2 auf. Die Schalteinrichtung S1 umfasst die Schaltkupplungen A und C, wobei die Schalteinrichtung S2 die Schaltkupplungen B und D umfasst. Wenn Schaltkupplung A geschlossen ist, ist das Losrad 34 drehfest mit der Vorgelegewelle 30 verbunden. Wenn Schaltkupplung B geschlossen ist, ist das Losrad 36 drehfest mit der Vorgelegewelle 30 verbunden. Wenn Schaltkupplung C geschlossen ist, ist das Losrad 32 drehfest mit der Vorgelegewelle 30 verbunden. Wenn Schaltkupplung D geschlossen ist, ist das Losrad 38 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 G1, G3, die über die Schaltelemente A, C geschaltet werden.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung 6 umfasst ein zweites Teilgetriebe TG2, das die als Vollwelle ausgebildete erste Getriebeeingangswelle 16 aufweist, mit den Vorwärtsgangstufen G2, G4, die über die Schaltelemente B, D geschaltet werden.
  • Die Kupplung K3 zum Verblocken des Planetengetriebes 9 und die Kupplung R für den Rückwärtsfahrmodus sind in dem Doppelschaltelement DS zusammengefasst angeordnet. Das Doppelschaltelement DS und die Radsatzebene RR für den Rückwärtsfahrmodus sind axial zwischen der ersten Radsatzebene R1 und der zweiten Radsatzebene R2, insbesondere zwischen den Festrädern 24 und 26 angeordnet.
  • Die erste Getriebeeingangswelle 16 ist eine Eingangswelle des Planetengetriebes 9 und ist drehfest mit dem Hohlrad 71 verbunden. Sie ist zur Anbindung des Verbrennungsmotors 5 vorgesehen und gleichzeitig mit dem zweiten Teilgetriebe TG2 verbunden. Das Sonnenrad 70 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 der ersten Eingangswelle 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 Hohlrad 71 und der Planetenträger 72 über die Überbrückungskupplung K3 miteinander verbindbar sind. Die Vorgelegewelle 30 ist als Abtriebswelle der Getriebeanordnung 11 eingerichtet.
  • Es sind vier mechanische Vorwärtsgangstufen G1, G2, G3, G4 für den Verbrennungsmotor 5 realisierbar:
    • In der ersten Vorwärtsgangstufe G1 sind die Schaltelemente A und K3 geschlossen, wobei beide Schaltelemente A und K3 belastet sind. Die Elektromaschine 12 dreht gleich schnell wie der Verbrennungsmotor 5.
  • In der zweiten Vorwärtsgangstufe G2 ist das Schaltelement B geschlossen, wobei auch nur dieses Schaltelement B belastet ist. Es kann noch ein weiteres Schaltelement geschlossen werden. So kann das Drehzahlniveau der Elektromaschine 12 verändert werden.
  • In der dritten Vorwärtsgangstufe G3 sind die Schaltelemente C und K3 geschlossen, wobei beide Schaltelemente C und K3 belastet sind. Die Elektromaschine 12 dreht gleich schnell wie der Verbrennungsmotor 5.
  • In der vierten Vorwärtsgangstufe G4 ist das Schaltelement D geschlossen, wobei auch nur dieses Schaltelement D belastet ist. Es kann noch ein weiteres Schaltelement geschlossen werden. So kann das Drehzahlniveau der Elektromaschine 12 verändert werden. Wenn beispielsweise Schaltelement K3 geschlossen wird, haben die Elektromaschine 12 und der Verbrennungsmotor 5 die gleiche Drehzahl. Wenn beispielsweise das Schaltelement C geschlossen wird, hat die Elektromaschine 12 eine höhere Drehzahl als der Verbrennungsmotor 5.
  • 2 zeigt eine Schaltmatrix für die Hybrid-Getriebeanordnung 6 gemäß 1a, wobei in den Spalten der Schaltmatrix die jeweiligen Schaltkupplungen A, B, C, D, K3, R, K0 aufgeführt sind, und wobei in den Zeilen der Schaltmatrix die jeweiligen Fahrmodi V1, V2, V3, V4, EDA1, EDA2, EDAR, LiN, E1, E2, E3, E4 des Fahrzeugs 1 aufgeführt sind. Durch den Eintrag eines Kreuzes in einem jeweiligen Kästchen der Schaltmatrix wird ein geschlossener Zustand der jeweiligen Schaltkupplung A, B, C, D, K3, R, K0 dargestellt, wobei kein Eintrag einen geöffneten Zustand der jeweiligen Schaltkupplung A, B, C, D, K3, R, K0 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, V2, V3, 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 erste Vorwärtsgangstufe G1 oder dritte Vorwärtsgangstufe G3 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. In dem elektrodynamischen Anfahrmodus rückwärts EDAR, also dem Rückwärtsfahrmodus des Fahrzeugs 1, sind die Schaltkupplung R zum Rückwärtsfahren und die Trennkupplung K0 geschlossen. Die Schaltkupplung R zum Rückwärtsfahren ist in allen anderen Fahrmodi stets geöffnet. Das Rückwärtsanfahren des Fahrzeugs 1 erfolgt über das Planetengetriebe 9 mittels des elektrodynamischen Anfahrens rückwärts EDAR, wobei über das Planetengetriebe 9 eine variable Übersetzung bereitgestellt wird.
  • Die rein elektrischen Fahrmodi E1, E2, E3, E4 sind zu den verbrennungsmotorischen Fahrmodi V1, V2, V3, 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, R 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 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.
  • 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 durch eine andere Anbindung des Planetengetriebes 9. Gemäß 1b ist das Sonnenrad 70 drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle 16 verbunden, wobei das Hohlrad 71 drehfest mit dem Rotor 13 verbunden ist, und wobei der Planetenträger 72 drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle 20 verbunden ist. 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 durch eine andere Anbindung des Planetengetriebes 9. Gemäß 1c weist das Planetengetriebe 9 einen Plusplanetenradsatz mit einem Sonnenrad 70, einem Hohlrad 71, einem Planetenträger 72, mehreren ersten Planetenrädern 73 und mehreren zweiten Planetenrädern 74 auf, wobei jedes erste und zweite Planetenrad 73, 74 drehbar an dem gemeinsamen Planetenträger 72 angeordnet ist. Jedes erste Planetenrad 73 kämmt mit dem Sonnenrad 70 und dem jeweils zweiten Planetenrad 74, wobei jedes zweite Planetenrad 74 ferner mit dem Hohlrad 71 kämmt. Die ersten Planetenräder 73 sind als radial innere Planetenräder ausgebildet und die zweiten Planetenräder 74 sind als radial äußere Planetenräder ausgebildet. Das Sonnenrad 70 ist drehfest mit dem Rotor 13 verbunden, wobei das Hohlrad 71 drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle 20 verbunden ist, und wobei der Planetenträger 72 drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle 16 verbunden ist. Ansonsten entsprechen sich die Hybrid-Getriebeanordnungen 6 nach 1c und 1a.
  • 3 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 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass die Trennkupplung K0 entfallen ist, wobei dann auch rein elektrische Fahrmodi, die durch Abkopplung des Verbrennungsmotors 5 und Antrieb durch die Elektromaschine 12 realisiert werden, entfallen. Ansonsten entsprechen sich die Hybrid-Getriebeanordnungen 6 nach 3 und 1a.
  • 4 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 4 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass das zweite Schaltelement S2 mit den Kupplungen B und D 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 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 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.
  • 6 zeigt eine siebte Ausgestaltung einer Hybrid-Getriebeanordnung 6, die im Wesentlichen auf die Ausgestaltung der Hybrid-Getriebeanordnung 6 gemäß 1b beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 1b und 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 6 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1b dadurch, dass die Gänge G1, G3 sowie G2, G4 der beiden Teilgetriebe TG1, TG2 vertauscht sind. Dementsprechend sind die erste Radsatzebene R1 und die dritte Radsatzebene R3 auf der ersten Getriebeeingangswelle 16 angeordnet, wobei die zweite Radsatzebene R2 und die vierte Radsatzebene R4 auf der zweiten Getriebeeingangswelle 20 angeordnet sind. Ebenso sind die dazugehörigen Festräder 22, 24 auf der ersten Getriebeeingangswelle 16 und die dazugehörigen Festräder 26, 28 auf der zweiten Getriebeeingangswelle 20 angeordnet. Auch die Schaltelemente S1 und S2 sowie die dazugehörigen Gang-Losräder 32, 34 sind mit den Gang-Losrädern 36, 38 auf der Vorgelegewelle 30 vertauscht. Ansonsten entsprechen sich die Hybrid-Getriebeanordnungen 6 nach 6 und 1b.
  • 7 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 7 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass die Elektromaschine 12 achsparallel zum Planetengetriebe 9 angeordnet ist. Das Sonnenrad 70 ist über eine Räderkette, umfassend ein mit dem Sonnenrad 70 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 7 und 1a.
  • 8 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 8 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass die Elektromaschine 12 achsparallel zum Planetengetriebe 9 angeordnet ist. Das Sonnenrad 70 ist über ein Zugmittel 54, das zwischen ein mit dem Sonnenrad 70 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 8 und 1a.
  • 9 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 Erklärung zu 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 10 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a 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, die Elektromaschine 12 und das Doppelschaltelement DS auf einer zweiten Achse angeordnet sind, wobei die Vorgelegewelle 30 und die beiden Schalteinrichtungen S1, S2 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 9 und 1a.
  • 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
    Rückwärtsganglosrad
    44
    Rückwärtsgangfestrad
    46
    Zwischenrad
    48
    Dämpfungsanordnung
    50
    Zahnrad
    52
    Zahnrad
    54
    Zugmittel
    60
    Zwischenrad
    61
    Zahnrad
    62
    Zahnrad
    70
    Sonnenrad
    71
    Hohlrad
    72
    Planetenträger
    73
    Planetenrad
    74
    Planetenrad
    K0
    Trennkupplung
    K3
    Kupplung
    A
    Schaltkupplung
    B
    Schaltkupplung
    C
    Schaltkupplung
    D
    Schaltkupplung
    R
    Schaltkupplung
    S1
    Schalteinrichtung
    S2
    Schalteinrichtung
    DS
    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 für den Rückwärtsfahrmodus
    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
    EDAR
    elektrodynamischer Anfahrmodus rückwärts
    LiN
    Fahrmodus Laden in Neutral
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011005562 A1 [0004]

Claims (15)

  1. Hybrid-Getriebeanordnung (6) für ein Fahrzeug (1), aufweisend eine Getriebeanordnung (11) und wenigstens eine Elektromaschine (12) mit einem Rotor (13), wobei die Getriebeanordnung (11) als Gangwechselgetriebe ausgebildet ist und wenigstens ein Planetengetriebe (9), umfassend ein Sonnenrad (70), ein Hohlrad (71) und einen Planetenträger (72), sowie wenigstens ein Stirnradgetriebe (10) 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 die Hybrid-Getriebeanordnung (6) ferner ein Doppelschaltelement (DS) mit einer Kupplung (K3) zum Verblocken des Planetengetriebes (9) und mit einer Kupplung (R) für einen Rückwärtsfahrmodus (EDAR) aufweist.
  2. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach Anspruch 1, wobei das Sonnenrad (70) zumindest mittelbar mit dem Rotor (13) verbunden ist, wobei das Hohlrad (71) drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle (16) verbunden ist, und wobei der Planetenträger (72) drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle (20) verbunden ist.
  3. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach Anspruch 1, wobei das Sonnenrad (70) drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle (16) verbunden ist, wobei das Hohlrad (71) drehfest mit dem Rotor (13) verbunden ist, und wobei der Planetenträger (72) drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle (20) verbunden ist.
  4. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach Anspruch 1, wobei das Sonnenrad (70) zumindest mittelbar mit dem Rotor (13) verbunden ist, wobei das Hohlrad (71) drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle (20) verbunden ist, und wobei der Planetenträger (72) drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle (16) verbunden ist.
  5. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Stirnradgetriebe (10) ein erstes Teilgetriebe (TG1), umfassend die zweite Getriebeeingangswelle (20), und ein zweites Teilgetriebe (TG2), umfassend die erste Getriebeeingangswelle (16), aufweist, wobei das Doppelschaltelement (DS) koaxial zu den beiden Getriebeeingangswellen (16, 20) sowie im Leistungsfluss zwischen den beiden Teilgetrieben (TG1, TG2) angeordnet ist.
  6. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach Anspruch 5, wobei ein Rückwärtsganglosrad (42) auf der ersten Getriebeeingangswelle (16) drehbar gelagert ist, wobei das Rückwärtsganglosrad (42) in einem geschlossenen Zustand der Kupplung (R) für den Rückwärtsfahrmodus (EDAR) mit der zweiten Getriebeeingangswelle (20) drehfest verbunden ist.
  7. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Stirnradgetriebe (10) genau vier Vorwärtsgangstufen (G1, G2, G3, G4) aufweist, und wobei das Stirnradgetriebe (10) genau eine Radsatzebene (R1, R2, R3, R4) für jede Vorwärtsgangstufe (G1, G2, G3, G4) sowie genau eine Radsatzebene (RR) für den Rückwärtsfahrmodus (EDAR) aufweist.
  8. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hybrid-Getriebeanordnung (6) genau eine Vorgelegewelle (30) aufweist, wobei auf der Vorgelegewelle (30) ein Rückwärtsgangfestrad (44) sowie vier Gang-Losräder (32, 34, 36, 38) angeordnet sind.
  9. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auf der ersten Getriebeeingangswelle (16) genau zwei Festräder (22, 24) angeordnet sind, wobei auf der zweiten Getriebeeingangswelle (20) genau zwei Festräder (26, 28) angeordnet sind.
  10. 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.
  11. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweiten Getriebeeingangswelle (20) alle ungeraden Vorwärtsgangstufen (G1, G3) zugeordnet sind.
  12. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 11, wobei die Elektromaschine (12) achsparallel zum Planetengetriebe (9) und den beiden Getriebeeingangswellen (16, 20) angeordnet ist, wobei das Sonnenrad (70) mittelbar über ein Zugmittel (54) oder über mindestens ein Zwischenrad (60) mit dem Rotor (13) der Elektromaschine (12) verbunden ist.
  13. Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Elektromaschine (12) koaxial zum Planetengetriebe (9) und den beiden Getriebeeingangswellen (16, 20) angeordnet ist, wobei das Planetengetriebe (9) radial und axial innerhalb der Elektromaschine (12) angeordnet ist.
  14. Fahrzeug (1) mit einem Verbrennungsmotor (5) und einer Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Verbrennungsmotor (5) achsparallel zur Elektromaschine (12) der Hybrid-Getriebeanordnung (6) angeordnet ist.
  15. Fahrzeug (1) mit einem Verbrennungsmotor (5) und einer Hybrid-Getriebeanordnung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Verbrennungsmotor (5) koaxial zur Elektromaschine (12) der Hybrid-Getriebeanordnung (6) angeordnet ist.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011005562A1 (de) 2011-03-15 2012-09-20 Zf Friedrichshafen Ag Schaltgetriebe eines Hybridantriebs für ein Kraftfahrzeug
US20190120342A1 (en) 2017-10-19 2019-04-25 Hyundai Motor Company Power transmission apparatus for vehicle

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R002 Refusal decision in examination/registration proceedings