DE102021203725A1 - Hybrid-Getriebeanordnung - Google Patents

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DE102021203725A1
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Germany
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shaft
gear set
planetary gear
hybrid transmission
transmission arrangement
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English (en)
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Fabian Kutter
Martin Brehmer
Matthias Horn
Johannes Kaltenbach
Thomas Martin
Michael Wechs
Max Bachmann
Peter Ziemer
Ingo Pfannkuchen
Stefan Beck
Mladjan Radic
Christian Michel
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/62—Gearings having three or more central gears
    • F16H3/66—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
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    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/442—Series-parallel switching type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/547—Transmission for changing ratio the transmission being a stepped gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/62—Gearings having three or more central gears
    • F16H3/64—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains, the drive always passing through all the trains, each train having not more than one connection for driving another train
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B60K2006/381—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches characterized by driveline brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4816—Electric machine connected or connectable to gearbox internal shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
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Abstract

Hybrid-Getriebeanordnung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten Welle (12) zum Einspeisen von verbrennungsmotorischer Antriebsleistung; einer zweiten Welle (14), die mit einer ersten Elektromaschine (EM1) verbunden ist; einer dritten Welle (16) zum Ausgeben von Ausgangsleistung; einem ersten Planetenradsatz (PS1), der ein erstes Radsatzglied (S1), ein zweites Radsatzglied (PT1) und ein drittes Radsatzglied (H1) aufweist, wobei das erste Radsatzglied (S1) mit der zweiten Welle verbunden ist und wobei das zweite Radsatzglied (PT1) mit der dritten Welle verbunden ist; einer schaltbaren Planetenradsatzanordnung (PRA), die wenigstens ein erstes Glied (S3), ein zweites Glied (PT3) und ein drittes Glied (H3/PT4)) aufweist, wobei die erste Welle (14) über die Planetenradsatzanordnung (PRA) mit dem dritten Radsatzglied (H1) verbindbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hybrid-Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Pkw, mit einer ersten Welle zum Einspeisen von verbrennungsmotorischer Antriebsleistung, mit einer zweiten Welle, die mit einer ersten Elektromaschine verbunden ist, und mit einer dritten Welle zum Ausgeben von Ausgangsleistung sowie mit einem ersten Planetenradsatz, der drei Glieder aufweist und als Überlagerungsgetriebe dienen kann.
  • Hybrid-Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge weisen generell einen Verbrennungsmotor auf, der Antriebsleistung zum Antreiben des Kraftfahrzeuges bereitstellen kann, sowie eine Elektromaschine, die je nach Betriebsart alternativ oder zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor Antriebsleistung für das Kraftfahrzeug bereitstellen kann.
  • Bei Hybrid-Antriebssträngen wird zwischen einer Vielzahl von unterschiedlichen Konzepten unterschieden, die jeweils eine unterschiedliche Anbindung der Elektromaschine an eine Getriebeanordnung des Hybrid-Antriebsstranges vorsehen.
  • Beispielsweise ist es bekannt, eine elektrische Maschine konzentrisch zu einer Eingangswelle anzuordnen, wobei ein Rotor der elektrischen Maschine mit einer Hohlwelle verbunden ist, die um eine Eingangswelle herum angeordnet ist.
  • In manchen Fällen wird die Elektromaschine über eine Vorübersetzung an eine Getriebeanordnung des Hybridgetriebes angebunden. Die Vorübersetzung kann eine Planetenradsatzanordnung beinhalten.
  • Aus dem Dokument DE 10 2013 215 114 A1 ist ein Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei dem eine Elektromaschine über einen Stirnradsatz an einer Ausgangswelle eines Hybrid-Getriebes anbindbar ist. Ferner ist es aus diesem Dokument bekannt, eine Elektromaschine koaxial zu einer Getriebeausgangswelle anzuordnen, und zwar axial versetzt zu einem Planetenradsatz, der als Überlagerungsgetriebe für elektromotorische Antriebsleistung und für verbrennungsmotorische Antriebsleistung ausgebildet ist.
  • Hybrid-Getriebe sind vorzugsweise als Lastschaltgetriebe ausgebildet. Bei einem Einbau in einem Kraftfahrzeug quer zur Antriebsrichtung (Front-Quer oder Heck-Quer) ist die axiale Baulänge des Hybrid-Getriebes von großer Bedeutung. Ferner ist bei einem Einbau quer zur Fahrtrichtung häufig auf die Einbauumgebung Rücksicht zu nehmen. Engstellen sind ggf. ein Gelenk von Seitenwellen, eine Getriebeaufhängung und/oder ein unterer Fahrzeuglängsträger.
  • Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Hybrid-Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug anzugeben, wobei die Hybrid-Getriebeanordnung einen großen Funktionsumfang hat, radial kompakt baut und vorzugsweise gut vorne quer in einem Kraftfahrzeug eingebaut werden kann.
  • Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine Hybrid-Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit: einer ersten Welle zum Einspeisen von verbrennungsmotorischer Antriebsleistung, einer zweiten Welle, die mit einer ersten Elektromaschine verbunden ist, einer dritten Welle zum Ausgeben von Ausgangsleistung, einem ersten Planetenradsatz, der ein erstes Radsatzglied, ein zweites Radsatzglied und ein drittes Radsatzglied aufweist, wobei das erste Radsatzglied mit der zweiten Welle verbunden ist und wobei das zweite Radsatzglied mit der dritten Welle verbunden ist, einer schaltbaren Planetenradsatzanordnung, die wenigstens ein erstes Glied, ein zweites Glied und ein drittes Glied aufweist, wobei die erste Welle über die schaltbare Planetenradsatzanordnung mit dem dritten Radsatzglied verbindbar ist.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung ermöglicht eine radial besonders kompakte Bauweise, denn die erste Welle ist über eine schaltbare Planetenradsatzanordnung mit einem Radsatzglied des ersten Planetenradsatzes verbunden. Daher ist es bei der Hybrid-Getriebeanordnung möglich, verbrennungsmotorische Gangstufen (also Gangstufen, in denen ein rein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb oder ein Hybrid-Fahrbetrieb möglich ist) im wesentlichen oder vollkommen ohne schaltbare Stirnradstufen zu realisieren.
  • Daher sind eine Vorgelegewelle und ein hierzu erforderlicher Bauraum in radialer Richtung vorzugsweise nicht erforderlich.
  • Die erste Welle ist vorzugsweise koaxial zu einer Antriebswelle eines Verbrennungsmotors angeordnet.
  • Die zweite Welle ist vorzugsweise koaxial zu einer Hauptachse der Hybrid-Getriebeanordnung angeordnet. Die erste Welle ist achsparallel versetzt zu der Hauptachse angeordnet. Die dritte Welle zum Ausgeben von Ausgangsleistung ist vorzugsweise ebenfalls koaxial zu der Hauptachse angeordnet. Gleiches gilt vorzugsweise für den ersten Planetenradsatz und die schaltbare Planetenradsatzanordnung.
  • Die erste Elektromaschine ist vorzugsweise achsparallel versetzt zu der Hauptachse angeordnet.
  • Der erste Planetenradsatz ist vorzugsweise ebenfalls schaltbar ausgebildet, derart, dass er in einem Schaltmodus als Überlagerungsgetriebe zum Überlagern von verbrennungsmotorischer und elektromotorischer Leistung verwendbar ist, und in einem anderen Schaltmodus als reines Übersetzungsgetriebe (mit einer Konstant-Übersetzung). Der Modus, bei dem der erste Planetenradsatz als Konstant-Übersetzung dient, wird insbesondere in einem rein elektromotorischen Fahrbetrieb genutzt.
  • Die erste Welle ist zum Übertragen von verbrennungsmotorischer Leistung hin zu der Hauptachse vorzugsweise über ein Zugmittel mit einer Welle auf der Hauptachse verbunden. Das Zugmittel kann ein Zahnriemen sein, ist jedoch vorzugsweise eine Kette.
  • Die erste Elektromaschine ist mit der zweiten Welle über eine Stirnradsatzanordnung verbunden, die ein an der zweiten Welle festgelegtes Festrad und ein an einer Ausgangswelle der ersten Elektromaschine festgelegtes Festrad aufweist, die entweder direkt miteinander in Eingriff stehen oder über ein oder mehrere Zwischenräder. Alternativ hierzu kann die erste Elektromaschine über ein zweites Zugmittel in Form einer Kette oder eines Zahnriemens mit der zweiten Welle verbunden sein.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn die Hauptachse der Hybrid-Getriebeanordnung, zu der die zweite Welle und die dritte Welle koaxial angeordnet sind, koaxial zu einem Ausgleichsgetriebe angeordnet ist, mittels dessen über die dritte Welle ausgegebene Ausgangsleistung auf Abtriebswellen einer Achse des Kraftfahrzeugs verteilt wird. Die Abtriebswellen können über Gelenkwellen oder dergleichen mit angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeugs verbunden sein.
  • Vorzugsweise ist eine der zwei Abtriebswellen des Ausgleichsgetriebes koaxial zu der Hauptachse angeordnet und erstreckt sich als Innenwelle durch die Hybrid-Getriebeanordnung hindurch zu dem zugeordneten angetriebenen Rad des Kraftfahrzeuges.
  • Mit der Hybrid-Getriebeanordnung lassen sich wenigstens zwei, vorzugsweise genau drei Verbrennungsmotor-Gangstufen einrichten sowie wenigstens eine, vorzugsweise zwei oder mehr Elektro-Gangstufen. Zudem ist es mit der Hybrid-Getriebeanordnung vorzugsweise möglich, einen elektrodynamischen Anfahrvorgang durchzuführen, bei dem der erste Planetenradsatz als Überlagerungsgetriebe verwendet wird (EDA). Da ein elektrodynamisches Anfahren möglich ist, weist die Hybrid-Getriebeanordnung vorzugsweise keine separate Anfahrkupplung (Reibkupplung) auf, obgleich eine solche zur Erweiterung des Funktionsumfanges auch vorgesehen sein kann. Die Hybrid-Getriebeanordnung weist vorzugsweise auch keine separate Rückwärts-Gangstufe auf. Ein Rückwärtsfahrbetrieb wird vorzugsweise rein elektromotorisch realisiert.
  • In manchen Ausführungen kann ein Laden in Neutral möglich sein, bei dem über die erste Welle verbrennungsmotorische Antriebsleistung eingespeist wird und die erste Elektromaschine generatorisch betrieben wird, um eine Batterie zu laden, und zwar vorzugsweise auch im Stand und in Neutral.
  • Wie erläutert, ist die Hybrid-Getriebeanordnung vorzugsweise auf einer Radachse des Kraftfahrzeugs angeordnet, was bedeutet, dass wenigstens eine Achse (vorzugsweise die oben beschriebene Hauptachse) der Hybrid-Getriebeanordnung koaxial zu der Radachse (Abtriebswellen) ausgerichtet ist.
  • Ferner sind bei der Hybrid-Getriebeanordnung vorzugsweise Lastschaltungen möglich, also Schaltungen zwischen Gangstufen, ohne dass eine Zugkraftunterbrechung stattfindet. Dies gilt insbesondere für Schaltungen zwischen Verbrennungsmotor-Gangstufen.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung kann trotz der radial kompakten Bauweise mit vergleichsweise wenigen Radialebenen realisiert werden, so dass auch eine axial relativ kompakte Bauweise möglich ist. Auch weist die Hybrid-Getriebeanordnung vorzugsweise neben einer Achse zur Anbindung an den Verbrennungsmotor (und Achsen der ersten Elektromaschine und ggf. einer weiteren Elektromaschine) nur eine weitere Achse (vorzugsweise die oben beschriebene Hauptachse) auf, die vorzugsweise koaxial zu den Abtriebswellen angeordnet ist.
  • Vorzugsweise beinhaltet die Hybrid-Getriebeanordnung ferner wenigstens eine zweite Elektromaschine, die insbesondere als Hochvoltstartergenerator ausgebildet sein kann und die vorzugsweise mit der ersten Welle verbunden oder verbindbar ist.
  • Auch ist die dritte Welle vorzugsweise über einen zweiten Planetenradsatz mit einem Eingangsglied eines Ausgleichsgetriebes (Differentials) verbunden. Das Ausgleichsgetriebe bzw. Differential kann ein Kugeldifferential, ein Stirnraddifferential, ein Planetenraddifferential oder dergleichen sein.
  • Die folgenden Begriffe lassen sich im Rahmen der vorliegenden Offenbarung insbesondere wie folgt verstehen:
    • Eine Radpaarung beinhaltet genau zwei Zahnräder, die miteinander in Eingriff stehen, insbesondere miteinander kämmen. Die Zahnräder einer Radpaarung weisen vorzugsweise jeweils eine Stirnverzahnung auf, sind vorzugsweise in einer radialen Ebene angeordnet und sind vorzugsweise jeweils einer anderen Welle zugeordnet. Die Zahnräder der Radpaarung können zwei Festräder sein (sog. Konstanten-Radsatz). Bei einer schaltbaren Radpaarung können die zwei Zahnräder ein Festrad und ein Losrad (siehe unten) sein, die vorzugsweise gemeinsam eine Gangstufe (siehe unten) definieren.
  • Ein Radsatz (Stirnradsatz) beinhaltet wenigstens zwei miteinander in Eingriff stehende (insbesondere kämmende) Zahnräder und kann ein oder mehrere Radpaarungen beinhalten, die vorzugsweise in einer gemeinsamen radialen Radsatzebene liegen. Sofern ein Radsatz ein Festrad aufweist, das mit zwei unterschiedlichen Zahnrädern in Eingriff steht, spricht man auch von einer Doppelnutzung des Festrades. Generell kann ein Radsatz auch ein Planetenradsatz sein.
  • Ein Losrad ist ein drehbar an einer Welle gelagertes Zahnrad, das mittels eines Schaltelementes mit der Welle verbindbar oder davon entkoppelbar ist. Ein Festrad ist ein an einer Welle drehfest festgelegtes Zahnrad.
  • Ein Schaltelement (oder eine Kupplung) dient zum Verbinden oder Lösen von Gliedern, wie einem Losrad und einer Welle oder einer Welle und einem Gehäuse, und ist vorliegend insbesondere durch eine Schaltkupplung gebildet, insbesondere eine formschlüssige Schaltkupplung wie eine Klauenkupplung. Das Schaltelement kann jedoch auch eine Reibkupplung sein oder eine formschlüssige Synchron-Schaltkupplung. Der Begriff des Schaltelementes ist gleichzusetzen mit dem Begriff einer Kupplung.
  • Ein Doppelelement beinhaltet zwei Schaltelemente, die vorzugsweise unterschiedlichen Gliedern zugeordnet sind und die mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung alternativ schaltbar sind. Ferner beinhaltet das Doppelelement vorzugsweise eine Neutralstellung, in der keines der beiden Schaltelemente geschaltet ist.
  • Zwei relativ zueinander drehbare Glieder sind verbunden, wenn sie zwangsläufig mit einer proportionalen Drehzahl drehen. Der Begriff „verbunden“ ist gleichzusetzen mit „wirkverbunden“. Unter einer „drehfesten Verbindung“ ist zu verstehen, dass die zwei Glieder mit der gleichen Drehzahl drehen. Zwei Glieder sind dann verbindbar, wenn sie entweder miteinander verbunden oder voneinander entkoppelt werden können. Vorzugsweise sind die zwei Glieder dabei mittels eines Schaltelementes (z.B. einer Schaltkupplung oder einer Bremse) miteinander verbindbar.
  • Zwei Elemente sind axial ausgerichtet, wenn sie sich in axialer Richtung zumindest teilweise überlappen und/oder wenn sie in einer gemeinsamen Radialebene liegen. Der Begriff der Radialebene ist vorzugsweise funktional zu verstehen und nicht geometrisch. Folglich können auch zwei Schaltelemente eines Doppelelementes in einer gemeinsamen Radialebene liegen.
  • Die Aufgabe wird vollkommen gelöst.
  • Bevorzugt ist es, wenn ein Glied der Planetenradsatzanordnung mit der ersten Welle verbunden ist und ein anderes Glied der Planetenradsatzanordnung mit einem Radsatzglied des ersten Planetenradsatzes verbunden ist. Bevorzugt ist es dabei insbesondere, wenn das zweite Glied der Planetenradsatzanordnung mit der ersten Welle verbunden ist und wenn das dritte Glied der Planetenradsatzanordnung mit dem dritten Radsatzglied verbunden ist.
  • Kumulativ oder alternativ ist ein weiteres Glied (insbesondere das erste Glied) der Planetenradsatzanordnung mit einem weiteren Glied (vorzugsweise dem dritten Glied) mitttles wenigstens eines Schaltelementes verbindbar, mittels dessen die Planetenradsatzanordnung folglich verblockt werden kann.
  • Kumulativ oder alternativ hierzu ist es bevorzugt, wenn der erste Planetenradsatz mittels wenigstens eines weiteren Schaltelementes verblockt werden kann.
  • Insgesamt ist es vorteilhaft, wenn die Planetenradsatzanordnung wenigstens ein Glied aufweist, das über ein zugeordnetes weiteres Schaltelement mit einem Gehäuse der Hybrid-Getriebeanordnung verbindbar ist.
  • Vorzugsweise weist die Planetenradsatzanordnung drei unterschiedliche Glieder auf, die mit unterschiedlichen Schaltelementen verbunden sind, um auf diese Weise drei unterschiedliche Übersetzungen der Planetenradsatzanordnung einzurichten.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn ein Glied der Planetenradsatzanordnung über ein erstes Schaltelement mit dem Gehäuse verbindbar ist, wenn ein weiteres Glied der Planetenradsatzanordnung über ein zweites Schaltelement mit einem anderen Glied der Planetenradsatzanordnung verbindbar ist, um die Planetenradsatzanordnung zu verblocken, und wenn vorzugsweise ein drittes Glied der Planetenradsatzanordnung über ein drittes Schaltelement mit dem Gehäuse verbindbar ist.
  • Die drei Schaltelemente können insbesondere zum Einrichten von drei unterschiedlichen Verbrennungsmotor-Gangstufen verwendet werden.
  • Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn die Planetenradsatzanordnung zwei miteinander gekoppelte Planetenradsätze, insbesondere einen dritten und einen vierten Planetenradsatz, aufweist.
  • In diesem Fall weist jeder dieser Planetenradsätze ein Hohlrad, einen Planetenträger und ein Sonnenrad auf. Ferner sind vorzugsweise zwei Glieder von einem der Planetenradsätze jeweils mit einem anderen Glied des anderen dieser zwei Planetenradsätze drehfest verbunden, so dass die Planetenradsatzanordnung vorzugsweise vier relativ zueinander verdrehbare Glieder beinhaltet. Vorzugsweise sind die zwei Sonnenräder der zwei Planetenradsätze drehfest miteinander verbunden. Ferner ist vorzugsweise ein Hohlrad eines (des dritten) Planetenradsatzes mit dem Planetenträger des anderen (des vierten) Planetenradsatzes verbunden.
  • Von den vier relativ zueinander verdrehbaren Gliedern der Planetenradsatzanordnung ist vorzugsweise eines (vorzugsweise das zweite) mit der ersten Welle verbunden. Ein weiteres Glied (vorzugsweise das dritte) ist vorzugsweise mit einem Radsatzglied des ersten Planetenradsatzes verbunden, insbesondere mit dessen Hohlrad. Die anderen zwei Glieder (vorzugsweise das erste und das vierte) sind vorzugsweise mit jeweiligen Schaltkupplungen verbunden, über die dieseGlieder jeweils mit dem Gehäuse der Hybrid-Getriebeanordnung und/oder mit einem anderen Glied verbindbar sind.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der erste Planetenradsatz und/oder die Planetenradsatzanordnung koaxial zu der dritten Welle angeordnet. Dies trägt zu einer radial kompakten Bauweise bei.
  • Ferner ist es bevorzugt, wenn die zweite Welle koaxial zu der dritten Welle angeordnet ist. Die zweite Welle kann als Hohlwellenabschnitt um die dritte Welle herum angeordnet sein. Alternativ hierzu können die zweite Welle und die dritte Welle axial versetzt zueinander angeordnet sein.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Glied (vorzugsweise das dritte Glied) der Planetenradsatzanordnung mit einem (vorzugsweise dem dritten) Radsatzglied des ersten Planetenradsatzes verbunden, und zwar vorzugsweise über eine vierte Welle, die koaxial zu der dritten Welle angeordnet ist.
  • Die vierte Welle kann ein Hohlwellenabschnitt sein, der insbesondere um eine Abtriebswelle herum angeordnet ist. In Ausführungsformen, bei denen der erste Planetenradsatz axial benachbart ist zu der Planetenradsatzanordnung, können das dritte Glied der Planetenradsatzanordnung und das dritte Radsatzglied auch direkt miteinander verbunden sein, insbesondere über einen Verbindungsabschnitt, der radial außerhalb des Sonnenrades der Planetenradsatzanordnung angeordnet ist.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn die erste Welle über ein Zugmittel oder einen Stirnradsatz mit einer fünften Welle verbunden ist, die mit der Planetenradsatzanordnung verbunden ist, wobei die fünfte Welle vorzugsweise koaxial zu der dritten Welle angeordnet ist.
  • Die fünfte Welle ist dabei vorzugsweise mit dem zweiten Glied der Planetenradsatzanordnung verbunden.
  • Die fünfte Welle ist vorzugsweise als Hohlwellenabschnitt um wenigstens eine weitere Welle der Hybrid-Getriebeanordnung herum angeordnet.
  • Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn ein Glied (vorzugsweise das erste Glied) der Planetenradsatzanordnung über eine siebte Welle mit wenigstens einem Schaltelement verbunden ist, wobei die siebte Welle vorzugsweise koaxial zu der dritten Welle angeordnet ist. In einer Ausführungsform kann die fünfte Welle als Hohlwelle um die siebte Welle herum angeordnet sein.
  • Generell ist es bevorzugt, wenn in der Planetenradsatzanordnung das erste Glied ein gemeinsames Sonnenrad des dritten und des vierten Planetenradsatzes ist, wenn das zweite Glied der Planetenradsatzanordnung ein Planetenträger des dritten Planetenradsatzes ist, wenn das dritte Glied der Planetenradsatzanordnung ein Hohlrad des dritten Planetenradsatzes ist, das mit dem Planetenträger des vierten Planetenradsatzes drehfest verbunden ist, und wenn ein viertes Glied der Planetenradsatzanordnung das Hohlrad des vierten Planetenradsatzes ist.
  • Das erste Radsatzglied ist vorzugsweise das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes. Das zweite Radsatzglied ist vorzugsweise der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes. Das dritte Radsatzglied ist vorzugsweise das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes.
  • Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn sämtliche Planetenradsätze und sämtliche zum Schalten der Planetenradsätze dienenden Schaltelemente der Hybrid-Getriebeanordnung koaxial zu der dritten Welle angeordnet sind.
  • Hierdurch kann eine radial besonders kompakte Bauweise realisiert werden.
  • Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform weist die Hybrid-Getriebeanordnung genau vier Radialebenen für Planetenradsätze und/oder genau drei Radialebenen für Schaltelemente und/oder genau eine Radialebene zum Einspeisen von verbrennungsmotorischer Leistung und/oder genau eine Radialebene zur Anbindung der ersten Elektromaschine auf.
  • Hierdurch kann auch in axialer Richtung eine vergleichsweise kompakte Bauweise realisiert werden.
  • Wie oben erläutert, ist die erste Elektromaschine vorzugsweise koaxial zu einer achten Welle angeordnet, die mit der zweiten Welle verbunden ist.
  • Die Verbindung der achten Welle und der zweiten Welle erfolgt vorzugsweise über einen Stirnradsatz, kann jedoch auch über ein Zugmittel erfolgen.
  • Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn eine zweite Elektromaschine koaxial zu einer neunten Welle angeordnet ist, die mit der ersten Welle verbunden ist oder die über ein Schaltelement mit der ersten Welle verbindbar ist.
  • Die zweite Elektromaschine ist hinsichtlich der Nennleistung vorzugsweise wesentlich kleiner als die erste Elektromaschine (Verhältnis der Nennleistungen vorzugsweise kleiner gleich 1:2). Die zweite Elektromaschine ist vorzugsweise als Hochvoltstartergenerator ausgebildet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die dritte Welle über eine Konstant-Übersetzung mit einem Eingangsglied eines Ausgleichsgetriebes zum Verteilen von Antriebsleistung verbunden.
  • Die Konstant-Übersetzung kann als Stirnradübersetzung realisiert sein.
  • Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die Konstant-Übersetzung einen zweiten Planetenradsatz aufweist. In diesem Fall ist ein Glied des zweiten Planetenradsatzes vorzugsweise mit einem Gehäuse der Hybrid-Getriebeanordnung verbunden, um die Konstant-Übersetzung zwischen den zwei anderen Gliedern des zweiten Planetenradsatzes einzurichten. Vorzugsweise ist das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes mit dem Gehäuse verbunden. Vorzugsweise ist die dritte Welle mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden. Vorzugsweise ist der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes mit einem Eingangsglied des Ausgleichsgetriebes drehfest verbunden.
  • Das Ausgleichsgetriebe ist vorzugsweise koaxial zu der dritten Welle angeordnet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Konstant-Übersetzung in axialer Richtung zwischen dem Ausgleichsgetriebe und der dritten Welle angeordnet.
  • Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn die erste Welle mit einem Ausgangsglied eines Schaltelementes verbunden ist, in dessen Eingangsglied verbrennungsmotorische Leistung einspeisbar ist.
  • Das Schaltelement dient dabei als Trennkupplung zwischen einem Verbrennungsmotor und der Hybrid-Getriebeanordnung. Da die Planetenradsatzanordnung schaltbar ist, ist ein derartiges Schaltelement nicht unbedingt erforderlich, kann jedoch aus Komfortgründen oder anderen übergeordneten Gründen dennoch eingesetzt werden. Das Schaltelement kann ein formschlüssiges Schaltelement sein, wie eine Klauenkupplung. Das Schaltelement kann jedoch auch eine Reibkupplung sein, um die Funktionalität zu erweitern.
  • Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn die Schaltelemente der Hybrid-Getriebeanordnung zumindest überwiegend, vorzugsweise sämtlich als Klauenkupplungen ausgebildet sind.
  • Bei dieser Ausführungsform werden Synchronisierungsaufgaben vorzugsweise durch die erste Elektromaschine und/oder die zweite Elektromaschine realisiert, so dass die Schaltelemente nicht als Synchron-Schaltkupplungen ausgebildet werden müssen. Daher kann insgesamt eine kostengünstige Hybrid-Getriebeanordnung bereitgestellt werden.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung;
    • 2 eine Schalttabelle für die Hybrid-Getriebeanordnung der 1;
    • 3 eine alternative Ausführungsform mit einer Trennkupplung in Form einer Klauenkupplung;
    • 4 eine weitere alternative Ausführungsform mit einer Trennkupplung in Form einer Reibkupplung;
    • 5 eine weitere Ausführungsform mit einer Trennkupplung für eine zweite Elektromaschine;
    • 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Hybrid-Getriebeanordnung;
    • 7 eine schematische Darstellung einer weiteren Hybrid-Getriebeanordnung;
    • 8 eine Schalttabelle der Hybrid-Getriebeanordnung der 7;
    • 9 eine weitere Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung;
    • 10 eine weitere Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung;
    • 11 eine Schalttabelle der Hybrid-Getriebeanordnung der 10;
    • 12 eine weitere Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung; und
    • 13 eine Schalttabelle der Hybrid-Getriebeanordnung der 12.
  • In 1 ist eine erste Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet. Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 ist insbesondere für den Einbau in einem Kraftfahrzeug quer zur Fahrtrichtung ausgelegt, also beispielsweise in einem Bereich vorne quer im Bereich einer Vorderachse oder hinten quer im Bereich einer Hinterachse.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 beinhaltet eine erste Welle 12, die koaxial zu einer ersten Achse a1 angeordnet ist. Auf der ersten Achse a1 liegt auch eine Antriebswelle An eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt). Die erste Welle 12 bildet eine erste Eingangswelle der Hybrid-Getriebeanordnung 10. Ferner weist die Hybrid-Getriebeanordnung 10 eine zweite Welle 14 auf, die mit einer ersten Elektromaschine EM1 verbunden ist und eine zweite Eingangswelle der Hybrid-Getriebeanordnung 10 darstellt.
  • Eine dritte Welle 16 ist koaxial zu der zweiten Welle vorgesehen und dient zum Ausgeben von Ausgangsleistung. Genauer gesagt ist die dritte Welle 16 mit einem nicht näher bezeichneten Eingangsglied eines Ausgleichsgetriebes AG verbunden. Das Ausgleichsgetriebe AG dient zum Verteilen von Antriebsleistung auf angetriebene Räder des Kraftfahrzeugs. Das Ausgleichsgetriebe AG weist zwei Ausgangsglieder in Form von Abtriebswellen ab1, ab2 auf, die mit jeweiligen angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeugs zu verbinden sind. Die Abtriebswellen ab1, ab2 sind koaxial zu einer zweiten Achse a2, zu der auch die zweite Welle 14 und die dritte Welle 16 koaxial angeordnet sind. In der dargestellten Ausführungsform ist die zweite Welle 14 als Hohlwellenabschnitt um die dritte Welle 16 herum angeordnet. Die zweite Abtriebswelle ab2 ist als Innenwelle ausgebildet, die durch die dritte Welle 16 hindurch verläuft, und zwar bis zu einem axial entgegengesetzten Ende der Hybrid-Getriebeanordnung.
  • Eine vierte Welle 18 ist ebenfalls koaxial zu der zweiten Achse a2 angeordnet. Ferner ist ein erster Planetenradsatz PS1 koaxial zu der zweiten Achse a2 angeordnet. Ein erstes Radsatzglied des ersten Planetenradsatzes PS1 in Form eines ersten Sonnenrades S1 ist drehfest mit der zweiten Welle 14 verbunden. Ein zweites Radsatzglieddes ersten Planetenradsatzes PS1 in Form eines ersten Planetenträgers PT1 ist drehfest mit der dritten Welle 16 verbunden. Ein drittes Glied des ersten Planetenradsatzes PS1 in Form eines Hohlrades H1 ist drehfest mit der vierten Welle 18 verbunden.
  • Eine fünfte Welle 20 ist ebenfalls koaxial zu der zweiten Achse a2 angeordnet. Die fünfte Welle 20 ist mit der ersten Welle 12 verbunden, und zwar über ein erstes Zugmittel Z1, das insbesondere in Form einer Kette ausgebildet sein kann. Zu diesem Zweck ist an der ersten Welle 12 ein erstes Kettenrad festgelegt, und an der fünften Welle 20 ist ein entsprechendes zweites Kettenrad festgelegt. Eine sechste Welle 22 ist ebenfalls koaxial zu der zweiten Achse a2 angeordnet.
  • Die erste Welle 12 und auch die fünfte Welle 20 sind über eine Planetenradsatzanordnung PRA mit dem dritten Radsatzglied H1 des ersten Planetenradsatzes PS1 verbunden. Die Planetenradsatzanordnung PRA ist eine schaltbare Planetenradsatzanordnung und weist einen dritten und einen vierten Planetenradsatz RS3 bzw. RS4 auf, die miteinander gekoppelt sind.
  • Insbesondere weisen die zwei Planetenradsätze RS3 und RS4 ein gemeinsames Sonnenrad S3 auf, das ein erstes Glied der Planetenradsatzanordnung PRA darstellt. Ein zweites Glied der Planetenradsatzanordnung PRA ist als Planetenträger PT3 des dritten Planetenradsatzes RS3 ausgebildet und mit der fünften Welle drehfest verbunden. Ein drittes Glied der Planetenradsatzanordnung PRA ist ein Hohlrad H3 des dritten Planetenradsatzes RS3. Das Hohlrad H3 ist drehfest verbunden mit einem Planetenträger PT4 des angekoppelten vierten Planetenradsatzes RS4. Ein Hohlrad H4 des vierten Planetenradsatzes RS4 ist drehfest mit der sechsten Welle 22 verbunden. Das Hohlrad H3 des dritten Planetenradsatzes RS3 und der drehfest damit verbundene Planetenträger PT4 des vierten Planetenradsatzes RS4 sind drehfest mit der vierten Welle 18 verbunden. Das Sonnenrad S3 der Planetenradsätze RS3, RS4 ist drehfest mit einer siebten Welle 24 verbunden.
  • Die Planetenradsatzanordnung PRA ist mittels dreier Schaltelemente A, B, C schaltbar, derart, dass zwischen der ersten Welle 12 und der vierten Welle 18 drei unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse eingerichtet werden können, die drei unterschiedlichen Verbrennungsmotor-Gangstufen V1 bis V3 entsprechen. Ein erstes Schaltelement A ist dazu ausgebildet, die sechste Welle 22 mit einem nicht näher bezeichneten Gehäuse der Hybrid-Getriebeanordnung 10 zu verbinden.
  • Ein zweites Schaltelement B ist dazu ausgebildet, die vierte Welle 18 mit der siebten Welle 24 (und folglich dem Sonnenrad S3) zu verbinden, also die Planetenradsatzanordnung PRA zu verblocken. Ein drittes Schaltelement C ist dazu ausgebildet, die siebte Welle 24 mit dem Gehäuse der Hybrid-Getriebeanordnung zu verbinden.
  • Die Schaltelemente B und C sind als Doppelelement ausgebildet. Das Schaltelement A ist mittels einer ersten Betätigungseinrichtung B1 betätigbar. Das Doppelelement mit den Schaltelementen B, C ist mittels einer zweiten Betätigungseinrichtung B2 betätigbar.
  • Die erste Elektromaschine EM1 weist eine achte Welle 26 als Ausgangswelle auf, die auf einer dritten Achse a3 angeordnet ist. Die dritte Achse a3 ist wie die Achse a1 achsparallel versetzt zu der zweiten Achse a2 und auch achsparallel versetzt zu der ersten Achse a1 angeordnet.
  • Die achte Welle 26 ist mit der zweiten Welle 14 verbunden, und zwar beispielsweise über ein zweites Zugmittel Z2, wie es in 1 dargestellt ist, oder über eine Stirnradsatzanordnung. In jedem Fall ist an der zweiten Welle 14 ein Rad dieser Anbindung festgelegt, und an der achten Welle 26 ist ein weiteres Rad festgelegt. Diese Räder sind entweder Kettenräder und dienen zur Übertragung einer Zugkraft über eine nicht näher dargestellte Kette. Alternativ können diese Räder auch direkt miteinander in Eingriff stehen, oder über eines oder mehrere Zwischenräder einer Stirnradsatzanordnung.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 beinhaltet ferner eine zweite Elektromaschine EM2, die als Hochvoltstartergenerator ausgebildet ist. Eine neunte Welle 28 bildet eine Ausgangswelle der zweiten Elektromaschine EM2. Die neunte Welle 28 ist mit der ersten Welle 12 verbunden, und zwar entweder über ein drittes Zugmittel Z3, das konstruktiv vergleichbar ausgebildet ist wie das zweite Zugmittel Z2, oder über eine entsprechend ausgebildete Stirnradsatzanordnung.
  • An der Welle 12 sind folglich ein Rad zur Verbindung mit der fünften Welle 20 und ein Rad zur Verbindung mit der neunten Welle 28 festgelegt. Die erste Welle 12 ist entweder drehstarr oder über einen Schwingungstilger ST oder dergleichen mit der Antriebswelle An eines Verbrennungsmotors verbindbar.
  • Die zweite Elektromaschine EM2 kann achsparallel versetzt zu der ersten Welle 12 angeordnet sein, wie es in 1 dargestellt ist. Die zweite Elektromaschine EM2 kann jedoch auch koaxial zu der ersten Achse a1 angeordnet werden.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 beinhaltet ferner ein viertes Schaltelement D, mittels dessen der erste Planetenradsatz PS1 verblockbar ist. Genauer gesagt ist in dem dargestellten Beispiel das vierte Schaltelement D dazu ausgebildet, das erste Radsatzglied S1 und das zweite Radsatzglied PT1 miteinander zu verbinden (also die zweite Welle 14 und die dritte Welle 16 miteinander zu verbinden). Das vierte Schaltelement D ist mittels einer dritten Betätigungseinrichtung B3 betätigbar.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 weist ferner einen zweiten Planetenradsatz PS2 auf, der ein zweites Sonnenrad S2, einen zweiten Planetenträger PT2 und ein zweites Hohlrad H2 aufweist. Der zweite Planetenradsatz PS2 ist als Konstant-Übersetzung ausgebildet. Zu diesem Zweck ist ein Glied (vorliegend das zweite Hohlrad H2) mit dem Gehäuse der Hybrid-Getriebeanordnung verbunden. Der zweite Planetenträger PT2 ist mit einem Eingangsglied des Ausgleichsgetriebes AG verbunden. Das zweite Sonnenrad S2 ist mit der dritten Welle 16 verbunden. Auch der zweite Planetenradsatz PS2 und das vierte Schaltelement D sind koaxial zu der zweiten Achse a2 angeordnet.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 weist eine Mehrzahl von Radialebenen auf, die jeweils einen Planetenradsatz, einen Stirnradsatz, eine Schaltelementanordnung oder dergleichen beinhalten.
  • Benachbart zu dem Ausgleichsgetriebe AG ist eine erste Radialebene r1 angeordnet, in der der zweite Planetenradsatz PS2 angeordnet ist. Axial benachbart hierzu ist eine zweite Radialebene r2, in der das vierte Schaltelement D angeordnet ist. Axial benachbart hierzu ist eine dritte Radialebene r3, in der die Anbindung der ersten Elektromaschine EM1 an die zweite Welle 14 angeordnet ist, also beispielsweise das zweite Zugmittel Z2.
  • Weiterhin ist hierzu axial benachbart eine vierte Radialebene r4, in der der erste Planetenradsatz PS1 angeordnet ist. Benachbart hierzu ist in einer fünften Radialebene r5 das Doppelelement mit den Schaltelementen B, C angeordnet.
  • Axial benachbart zu dem Doppelelement B, C ist eine sechste Radialebene r6 angeordnet, in der die Anbindung der ersten Welle 12 an die fünfte Welle 20 erfolgt, also beispielsweise mittels des ersten Zugmittels Z1. Axial benachbart hierzu ist die Radialebene r7, in der die Anbindung der neunten Welle 28 an die erste Welle 12 erfolgt, also beispielsweise mittels des dritten Zugmittels Z3.
  • In einer hierzu axial benachbarten weiteren Radialebene r8 ist der dritte Planetenradsatz RS3 der Planetenradsatzanordnung PRA angeordnet, und axial benachbart hierzu in einer weiteren Radialebene r9 ist der vierte Radsatz RS4 der Planetenradsatzanordnung PRA angeordnet. In einer letzten Radialebene r10 ist das erste Schaltelement A angeordnet.
  • Die erste Elektromaschine EM1 ist ausgehend von der dritten Radialebene r3 so angeordnet, dass sie sich hin zu der vierten Radialebene r4 und ggf. weiteren Radialebenen erstreckt, so dass sie mit wenigstens einer Planetenradsatzanordnung und/oder wenigstens einem Schaltelement axial überlappt.
  • Die zweite Elektromaschine EM2 ist ausgehend von der Radialebene r7 so angeordnet, dass sie sich hin zu der Richtung der benachbarten Radialebene r8 erstreckt, oder in eine entgegengesetzte Richtung, je nach Bauraumanforderungen.
  • Die erste Welle 12 erstreckt sich etwa von der sechsten Radialebene r6 bis zu der benachbarten Radialebene r7, wobei ein Schwingungstilger ST in einer hierzu noch benachbarten Radialebene angeordnet sein kann, wie es in 1 schematisch angedeutet ist.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 weist folglich zum Einrichten von Verbrennungsmotor-Gangstufen nur zwei Planetenradsätze RS3, RS4 auf, und vorzugsweise keinen Stirnradsatz. Folglich kann die Hybrid-Getriebeanordnung 10 auf nur vier Achsen a1 bis a4 realisiert werden. Über das erste Zugmittel Z1 und/oder das zweite Zugmittel Z2 können geeignete Übersetzungen zur Anbindung des Verbrennungsmotors bzw. der ersten Elektromaschine EM1 eingerichtet werden.
  • Gemessen an der Zahl der möglichen Verbrennungsmotor-Gangstufen ist die Anzahl der Radialebenen der Hybrid-Getriebeanordnung 10 vergleichsweise gering, so dass diese nicht nur radial besonders kompakt baut, sondern auch axial vergleichsweise kompakt realisiert werden kann.)
  • 2 zeigt eine Schalttabelle mit den möglichen Schaltzuständen der Schaltelemente A bis D. In der Schalttabelle der 2 (und in sämtlichen nachstehenden Schalttabellen) bedeutet ein „X“, dass das jeweilige Schaltelement geschlossen ist. Ein leeres Feld der Tabelle bedeutet, dass das entsprechende Schaltelement nicht geschlossen ist.
  • Es ist zu erkennen, dass mit der Hybrid-Getriebeanordnung 10 der 1 drei Verbrennungsmotor-Gangstufen V1 bis V3 eingerichtet werden können, sowie eine Elektromotor-Gangstufe E2 mittels der ersten elektrischen Maschine EM1. Ferner können drei unterschiedliche EDA-Modi eingerichtet werden, die in der Schalttabelle in der 2 mit ECVT1, ECVT2 und ECVT3 bezeichnet sind. In diesen EDA-Modi kann jeweils der erste Planetenradsatz PS1 dazu verwendet werden, um Leistung bzw. Drehmoment der ersten Elektromaschine EM1 und Leistung bzw. Drehmoment des Verbrennungsmotors zu überlagern.
  • In 2 ist ferner eine Spalte mit einem Schaltelement K0 gezeigt. Das Schaltelement K0 wird später im Detail beschrieben. Es ist ein optionales Schaltelement, das dazu verwendet werden kann, um die Antriebswelle An und die erste Welle 12 bedarfsweise voneinander zu trennen.
  • In den drei Verbrennungsmotor-Gangstufen V1 bis V3 ist dieses Schaltelement K0 generell geschlossen. Gleiches gilt für die drei EDA-Modi. In der Elektromotor-Gangstufe E2 ist das Schaltelement K0 geöffnet, wenn es vorhanden ist. Es könnte jedoch auch geschlossen sein, wenn gleichzeitig die Schaltelemente A bis C geöffnet sind.
  • In der ersten Verbrennungsmotor-Gangstufe V1 sind die Schaltelemente A und D geschlossen. Leistung fließt folglich von der ersten Welle 12 über die fünfte Welle 20 in die Planetenradsatzanordnung PRA, deren Glied H4 über das geschlossene Schaltelement A mit dem Gehäuse verbunden ist, so dass die verbrennungsmotorische Leistung, die in das Glied PT3 eingespeist wird, über das Glied H3 und das Glied PT4 in die vierte Welle 18 eingeleitet wird und von dort in das erste Hohlrad H1 des ersten Planetenradsatzes PS1. Da das Schaltelement D ebenfalls geschlossen ist, ist der erste Planetenradsatz PS1 verblockt und wirkt als Konstant-Übersetzung, so dass die verbrennungsmotorische Antriebsleistung dann von der vierten Welle 18 über den ersten Planetenradsatz PS1 in die dritte Welle 16 fließt, und von dort über den zweiten Planetenradsatz PS1 in das Eingangsglied des Ausgleichsgetriebes.
  • In der zweiten Verbrennungsmotor-Gangstufe V2 fließt Leistung von der ersten Welle 12 in die fünfte Welle 20. Da das zweite Schaltelement B geschlossen ist, ist die Planetenradsatzanordnung PRA verblockt, so dass die Leistung wiederum über die Glieder H3/PT4 in die vierte Welle 18 und von dort über die Planetenradsätze PS1 und PS2 zu dem Ausgleichsgetriebe AG geführt wird.
  • In der dritten Verbrennungsmotor-Gangstufe V3 ist das dritte Schaltelement C geschlossen, so dass das Glied S3 mit dem Gehäuse verbunden ist. Wiederum wird verbrennungsmotorische Antriebsleistung von der ersten Welle 12 in die fünfte Welle 20 eingespeist, und von dort über das Glied PT3 und das Glied H3/PT4 in die vierte Welle 18, und von dort wiederum über die Planetenradsätze PS1, PS2 hin zu dem Ausgleichsgetriebe AG.
  • In sämtlichen Verbrennungsmotor-Gangstufen kann, da die erste Elektromaschine EM1 mit der dritten Welle 16 über das geschlossene Schaltelement D verbunden ist, zusätzlich elektromotorische Leistung zum Abtrieb hin übertragen werden, oder die erste Elektromaschine EM1 kann generatorisch betrieben werden, um beispielsweise eine Lastpunktverschiebung oder dergleichen durchzuführen. Auch die zweite Elektromaschine kann, da sie mit der ersten Welle 12 verbunden ist, zusätzliche elektrische Leistung beisteuern, entweder in einem motorischen oder in einem generatorischen Betrieb.
  • In der einzigen Elektromotor-Gangstufe ist nur das vierte Schaltelement D geschlossen, so dass der erste Planetenradsatz PS1 verblockt ist. Die anderen Schaltelemente A bis C sind geöffnet. Demzufolge kann ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb (rückwärts oder vorwärts) mittels der ersten Elektromaschine EM1 eingerichtet werden. Da die Schaltelemente A bis C geschlossen sind, wird der Verbrennungsmotor nicht mitgeschleppt.
  • In den drei EDA-Modi wird jeweils durch Schließen von einem der Schaltelemente A bis C verbrennungsmotorische Leistung hin zu der vierten Welle 18 geführt. Gleichzeitig wird elektromotorische Leistung zu der zweiten Welle 14 geführt. Das vierte Schaltelement D ist geöffnet, so dass der erste Planetenradsatz PS1 als Überlagerungsgetriebe arbeitet. Mit anderen Worten findet über den ersten Planetenradsatz PS1 eine Drehzahlüberlagerung der Drehzahl des Verbrennungsmotors, der Drehzahl der ersten Elektromaschine EM1 und der Drehzahl der dritten Welle 16 (die mit dem Abtrieb verbunden ist) statt. Daher ist ein Anfahren aus dem Stillstand bei laufendem Verbrennungsmotor möglich. Die erste Elektromaschine EM1 stützt das Drehmoment hierbei ab.
  • Die erste Elektromaschine EM1 kann folgende Funktionen abdecken. Zum einen kann sie einen elektrischen Fahrzeugantrieb zum Anfahren und zum Fahren bereitstellen, und zwar vorwärts oder rückwärts. Auch kann die erste Elektromaschine EM1 die Zugkraft bei Schaltungen zwischen Verbrennungsmotor-Gangstufen stützen.
  • Ein Beispiel einer solchen Lastschaltung von V1 nach V2 kann folgendermaßen realisiert werden. Ausgangspunkt ist dabei die Verbrennungsmotor-Gangstufe V1, bei der A und D geschlossen sind. Anschließend erfolgt zunächst ein Lastabbau an dem Schaltelement A und ein gleichzeitiger Lastaufbau an der ersten Elektromaschine EM1. Dies kann erfolgen, indem der Verbrennungsmotor und die zweite Elektromaschine EM2 das Moment aufbauen oder dadurch, dass die zweite Elektromaschine EM2 das Drehmoment des Verbrennungsmotors generatorisch ausgleicht, so dass die Summe der Momente von Verbrennungsmotor und zweiter Elektromaschine EM2 etwa null ist. Anschließend kann das Schaltelement A geöffnet werden. Im Anschluss hieran wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors und der zweiten Elektromaschine EM2 abgesenkt, um das Schaltelement B zu synchronisieren. Hierbei kann die zweite Elektromaschine EM2 beispielsweise generatorisch arbeiten und/oder der Verbrennungsmotor kann in den Schubbetrieb gehen. Anschließend kann das Schaltelement B eingelegt werden. Zwischen der Phase des geöffneten Schaltelementes A und des geschlossenen Schaltelementes B kann die erste Elektromaschine EM1 die Zugkraft stützen.
  • Mit der zweiten Elektromaschine EM2 können auch noch folgende Funktionen abgedeckt werden: Zum einen ein Starten des Verbrennungsmotors aus einer rein elektrischen Fahrt; weiterhin kann sie eine Bordnetzversorgung gewährleisten. Auch kann mittels der zweiten Elektromaschine EM2 ein serielles Kriechen und Fahren erfolgen, und zwar vorwärts oder rückwärts. Zudem kann, wie eben oben ausgeführt, die zweite Elektromaschine zur Unterstützung der Drehzahlregelung des Verbrennungsmotors beim Ankoppeln und bei Schaltungen unterstützen. Der Verbrennungsmotor kann in allen drei Verbrennungsmotor-Gangstufen angekoppelt werden, während die erste Elektromaschine die Elektro-Gangstufe E2 nutzt. Dadurch, dass die zweite Elektromaschine EM2 generatorisch arbeiten kann, wenn ein Entlasten der Schaltelemente A, B, C unterstützt wird, kann der so erzeugte Strom zur Zugkraftunterstützung durch die erste Elektromaschine EM1 genutzt werden.
  • Die Elektro-Gangstufe ist von der Übersetzung her so gewählt, dass vorzugsweise der gesamte Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs oder ein überwiegender Teil hiervon abgedeckt wird.
  • In dem ersten EDA-Modus (ECVT1) stützt die erste Elektromaschine EM1 an dem ersten Sonnenrad S1 das Drehmoment des Verbrennungsmotors am ersten Hohlrad H1 ab, so dass ein EDA-Anfahren ermöglicht ist. Aus dem ersten EDA-Modus kann der Verbrennungsmotor in die erste Verbrennungsmotor-Gangstufe V1 gelangen, weil dort die Schaltelemente A und D geschlossen sind.
  • Die Funktion der weiteren EDA-Modi (ECVT1 und ECVT2) ist identisch. Aus dem ECVT2-Modus kann der Verbrennungsmotor in die zweiten Verbrennungsmotor-Gangstufe V2 gelangen, weil dort die Schaltelemente B und D geschlossen sind. Aus dem ECVT3-Modus kann der Verbrennungsmotor in die dritten Verbrennungsmotor-Gangstufe V3 gelangen, weil dort die Schaltelemente C und D geschlossen sind.
  • Aufgrund des genannten Funktionsumfanges der Elektromaschinen EM1 und EM2 können die Schaltelemente A bis D jeweils als Klauenkupplungen realisiert sein.
  • Nachstehend werden weitere Ausführungsformen von Hybrid-Getriebeanordnungen beschrieben, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Hybrid-Getriebeanordnung 10 der 1 und 2 entsprechen. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
  • Wie es in 3 gezeigt ist, kann die Antriebswelle An, die starr mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, über eine sechste Kupplung K0 mit der ersten Welle 12 verbunden sein. Hierdurch kann der Verbrennungsmotor von der gesamten Hybrid-Getriebeanordnung 10 abgekoppelt werden, einschließlich insbesondere der zweiten Elektromaschine EM2. Die hierzu verwendete sechste Kupplung K0 kann als Klauenkupplung ausgelegt sein, die mittels einer vierten Betätigungseinrichtung B4 betätigbar ist.
  • Anstelle einer Klauenkupplung kann die sechste Kupplung K0' auch als Reibkupplung ausgebildet sein, die mittels einer Betätigungseinrichtung B4' betätigbar ist, wie es in 4 gezeigt ist. Der Vorteil hierbei ist, dass die sechste Kupplung K0 auch unter Last geöffnet werden kann, z.B. bei einer Vollbremsung oder einer Fehlfunktion des Verbrennungsmotors. Die sechste Kupplung K0 kann dann auch unter Differenzdrehzahl geschlossen werden, so dass ein sogenannter Schwungstart des Verbrennungsmotors möglich ist (unter Ausnutzung der Trägheitsmasse der ersten Elektromaschine EM1 zum Verbrennungsmotorstart).
  • Die sechste Kupplung K0 kann in der vorherigen Ausführungsform vorgesehen werden sowie in sämtlichen anschließenden Ausführungsformen, soweit nichts anderes erwähnt ist.
  • Alternativ zu der sechsten Kupplung K0 kann eine siebte Kupplung K1 vorgesehen werden, wie es in 5 gezeigt ist. In diesem Fall ist die Antriebswelle An wiederum über einen Schwingungstilger ST oder dergleichen im Wesentlichen drehfest mit der ersten Welle 12 verbunden. Die neunte Welle 28, die mit der zweiten Elektromaschine EM2 verbunden ist, ist in diesem Fall über eine siebte Kupplung K1 mit einer weiteren Welle verbunden, die mit der ersten Welle 12 über das dritte Zugmittel Z3 (oder einen entsprechenden Radsatz) verbunden ist. Hierdurch ist es möglich, nur die zweite Elektromaschine EM2 abzutrennen, so dass diese auch für andere Aufgaben bei einem Stillstand des Verbrennungsmotors eingesetzt werden kann (z.B. Antrieb eines Klimakompressors). Die siebte Kupplung K1 ist vorzugsweise als Klauenkupplung ausgebildet und ist vorzugsweise koaxial zu der vierten Achse a4. Im Vergleich zu der Ausführungsform mit der sechsten Kupplung K0 ist das abzustützende Drehmoment an der siebten Kupplung K1 deutlich geringer, da nur das Drehmoment der zweiten Elektromaschine EM2 abgestützt werden muss. Die Schaltkraft der siebten Kupplung K1 ist folglich geringer als jene der sechsten Kupplung K1. Die siebte Kupplung K1 kann folglich beispielsweise anstelle einer Klauenkupplung auch durch eine Magnetkupplung realisiert sein.
  • 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung 10'. Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10' ist der generelle Aufbau in den Radialebenen r1 bis r4 generell identisch zu der Hybrid-Getriebeanordnung 10 der 1. In der fünften Radialebene r5' ist jedoch nur das dritte Schaltelement C angeordnet, das mittels der zweiten Betätigungseinrichtung B2' betätigbar ist. Das zweite Schaltelement B ist bei dieser Ausführungsform mit dem ersten Schaltelement A in ein Doppelelement integriert, und zwar in der zehnten Radialebene r10'. Das Doppelelement ist mittels einer ersten Betätigungseinrichtung B1' betätigbar.
  • Es ist hierzu anzumerken, dass sämtliche Varianten der vorliegenden Anmeldung generell ermöglichen, soweit nichts anderes erwähnt ist, entweder ein Doppelelement C, B oder ein Doppelelement B, A zu realisieren. In der Regel ist die Ausbildung eines Doppelelementes B, C aus Bauraumgründen bevorzugt.
  • Die Radialebenen r6 bis r9 sind identisch realisiert wie bei der ersten Ausführungsform der 1. Auch die Funktionalität ist die gleiche. Um das Schaltelement B in die zehnte Radialebene r10' zu legen, wird die vierte Welle 18' axial vollständig durch die Planetenradsatzanordnung PRA hindurchgeführt. Die sechste Welle 22' ist hierbei nur als kurzer Hohlwellenabschnitt um die vierte Welle 18' herum ausgebildet und ist mit dem Hohlrad H4' der Planetenradsatzanordnung PRA verbunden, das mit einem Eingangsglied des Doppelelementes B, A verbunden ist, um dieses entweder mit dem Gehäuse (Schaltelement A) oder mit der vierten Welle 18' (Schaltelement B) zu verbinden.
  • In 7 ist eine weitere Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung 10" gezeigt.
  • Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10" ist die Anordnung der Radialebenen r4 bis r10" im Wesentlichen identisch zu der Ausführungsform der 6.
  • Im Unterschied hierzu sind die Radialebenen r2" und r3" vertauscht. In der zweiten Radialebene r2", die nunmehr zwischen den Radialebenen r3" und r4 angeordnet ist, ist nicht nur das vierte Schaltelement D, sondern auch ein fünftes Schaltelement E vorgesehen, das mit dem vierten Schaltelement B als Doppelelement realisiert ist. Das Doppelelement D, E ist mittels einer dritten Betätigungseinrichtung B3" betätigbar. Das fünfte Schaltelement E ermöglicht es, das erste Hohlrad H1" des ersten Planetenradsatzes PS1 mit dem Gehäuse der Hybrid-Getriebeanordnung zu verbinden.
  • Ferner ist die zweite Welle 14" axial durch das Doppelelement E, D durchgeführt, um die zweite Welle 14 in der dritten Radialebene r3" mit der ersten Elektromaschine EM1 zu verbinden.
  • Mittels des fünften Schaltelementes E lässt sich eine weitere Elektro-Gangstufe E1 realisieren, bei der nur das fünfte Schaltelement E geschlossen ist. Die entstandene Elektro-Gangstufe E1 bildet eine kurze Übersetzung für die erste Elektromaschine EM1 und wird vorzugsweise zum Rückwärtsfahren eingesetzt. Rückwärts ist auf diese Weise ein hohes Achsmoment in einem schnellen Antriebsmodus möglich und durch die rückwärts geringeren Anforderungen an die maximale Fahrgeschwindigkeit ist eine Schaltung in die längere Elektro-Gangstufe E2 nicht notwendig.
  • Die Schalttabelle für die Hybrid-Getriebeanordnung 10" der 7 ist in 8 gezeigt. Die Schalttabelle der 8 entspricht jener der 2, wobei zusätzlich die Elektro-Gangstufe E1 dargestellt ist, bei der nur das fünfte Schaltelement E geschlossen ist.
  • Die Ausführungsform mit dem fünften Schaltelement E ist bei sämtlichen anderen Ausführungsformen von Hybrid-Getriebeanordnungen ebenfalls realisierbar, sofern nicht ausdrücklich anderes erwähnt ist.
  • In 9 ist eine weitere Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung 10"' gezeigt. Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10"' ist das fünfte Schaltelement E nicht vorhanden (könnte aber vorgesehen sein), so dass die Radialebenen r1 bis r4 identisch sind zu der Ausführungsform der 1.
  • Allerdings ist bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10'" die Planetenradsatzanordnung PRA mit den Radialebenen r9'" und r8'" axial benachbart zu der vierten Radialebene r4 angeordnet. Daran schließt sich axial unmittelbar die Radialebene r10'" an, die folglich zwischen der Planetenradsatzanordnung PRA und der sechsten Radialebene r6'" angeordnet ist, in der das erste Zugmittel Z1 angeordnet ist. Die axial „letzte“ Radialebene ist die Radialebene r5'" mit dem Doppelelement aus den Schaltelementen B und C.
  • Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10''' ist das erste Hohlrad H1''' der ersten Planetenradsatzanordnung PS1 drehfest mit dem nicht näher bezeichneten Planetenträger des vierten Planetenradsatzes RS4 und mit dem Hohlrad H3'" des Planetenradsatzes RS3 verbunden, wobei der vierte Planetenradsatz RS4 axial zwischen dem ersten Planetenradsatz PS1 und dem dritten Planetenradsatz RS3 angeordnet ist. Die siebte Welle 24'" erstreckt sich ausgehend von dem gemeinsamen Sonnenrad S3 der Radsätze RS4, RS3 axial hin zu dem Doppelelement B, C. Die fünfte Welle 20'" ist als Hohlwellenabschnitt um die siebte Welle 24'" herum angeordnet. Die sechste Welle 22'" ist als kurzer Wellenabschnitt zwischen dem ersten Schaltelement A und dem dritten Planetenradsatz RS3 angeordnet. Die vierte Welle 18'" ist als Verbindungsglied zwischen dem Hohlrad H1'" des ersten Planetenradsatzes PS1 und dem Planetenträger des vierten Planetenradsatzes RS4 ausgebildet.
  • In 10 ist eine weitere Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung 10IV dargestellt. Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10IV ist die Reihenfolge der Radialebenen folgende: r1, r2, r4IV, r8IV, r9IV, r10IV, r6IV, r7IV, r5IV, r3IV .Die letzte Radialebene ist die Radialebene r3IV, in der die Anbindung der ersten Elektromaschine EM1 an die zweite Welle 14 erfolgt.)
  • Im Beispiel der Hybrid-Getriebeanordnung 10IV ist der dritte Planetenradsatz RS3 axial zwischen dem ersten Planetenradsatz PS1 und dem vierten Planetenradsatz RS4 angeordnet. Axial benachbart hierzu ist ein Doppelelement A, C, das mittels einer ersten Betätigungseinrichtung B1IV betätigbar ist. Die siebte Welle 24IV ist von dem gemeinsamen Sonnenrad S3 axial hin zu dem Doppelelement A, C herausgeführt. Die fünfte Welle 20IV ist von dem Planetenträger PT3IV axial hin zu der Radialebene r5IV mit dem Schaltelement B herausgeführt.
  • Die erste Elektromaschine EM1 erstreckt sich ausgehend von der „letzten“ Radialebene r3IV in axialer Richtung hin zu dem Ausgleichsgetriebe und überlappt beispielsweise mit den Radialebenen r5IV, r6IV, etc.
  • Auch die zweite Elektromaschine EM2 ist ausgehend von der Radialebene r7IV so angeordnet, dass sie sich hin zu dem Ausgleichsgetriebe AG erstreckt. In der Ausführungsform der 10 ist die sechste Kupplung K0 vorgesehen, die im Bereich zwischen den Radialebenen r10IV und r6IV angeordnet ist.
  • Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10IV ist das vierte Schaltelement D axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz PS2 und dem ersten Planetenradsatz PS1 angeordnet. Das Doppelelement mit den Schaltelementen A, C befindet sich in axialer Richtung zwischen dem vierten Planetenradsatz RS4 und der Verbindung zwischen der ersten Welle 12 und der fünften Welle 20IV in Form des Zugmittels Z1. Das Schaltelement B befindet sich in axialer Richtung zwischen dieser Anbindungsebene r6IV für den Verbrennungsmotor und der Radialebene r3IV zur Anbindung der ersten Elektromaschine.
  • Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10IV ist ein weiterer Betriebsmodus „Laden in Neutral“ realisierbar. In diesem sind, wie es in der zugehörigen Schalttabelle der 11 gezeigt ist, die Schaltelemente K0 und B geschlossen. Das Schaltelement B ist bei dieser Ausführungsform dazu ausgebildet, direkt die zweite Welle 14, die sich in axialer Richtung ausgehend von der letzten Radialebene r3IV hin zu dem ersten Planetenradsatz PS1 erstreckt, direkt mit der fünften Welle 20IV zu verbinden, also mit dem Ort der Einspeisung von elektromotorischer Leistung. Durch Schließen der Schaltelemente K0 und B kann folglich der Verbrennungsmotor verbrennungsmotorische Leistung zu der ersten Elektromaschine EM2 übertragen. Folglich kann das Laden in Neutral stattfinden, bei dem eine wesentlich höhere Ladeleistung erreicht werden kann als beispielsweise mittels der kleineren zweiten Elektromaschine EM2.
  • Bei der Ausführungsform der 10 ist die zweite Welle 14 nicht als Hohlwelle um die dritte Welle herum angeordnet, sondern ist axial versetzt hierzu angeordnet. Die fünfte Welle 20IV ist als Hohlwelle um die zweite Welle 14 herum angeordnet. Die siebte Welle 24IV ist als Hohlwelle um die fünfte Welle 20IV herum angeordnet.
  • In 12 ist eine weitere Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung 10V gezeigt, deren zugehörige Schalttabelle in 13 gezeigt ist.
  • Der generelle Aufbau entspricht jenem der Hybrid-Getriebeanordnung 10IV der 10. Im Unterschied hierzu ist das zweite Schaltelement B jedoch in axialer Richtung zwischen der Radialebene r10IV und der Radialebene r6V angeordnet, in der die Anbindung des Verbrennungsmotors erfolgt. Unmittelbar benachbart zu der Radialebene r6V ist die Radialebene r3IV als letzte Radialebene angeordnet, in der die Anbindung der ersten Elektromaschine EM1 erfolgt.
  • Bei dieser Ausführungsform ist das zweite Schaltelement B folglich dazu eingerichtet, die fünfte Welle 20V mit der siebten Welle 24V zu verbinden, ähnlich wie bei den Ausführungsformen, die in den 1 bis 9 beschrieben worden sind. Die zugehörige Schalttabelle der Hybrid-Getriebeanordnung 10V ist folglich identisch zu der Schalttabelle der 2. Ein „Laden in Neutral“ ist hierbei generell nicht möglich.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Hybrid-Getriebeanordnung
    12
    erste Welle
    14
    zweite Welle
    16
    dritte Welle
    18
    vierte Welle
    20
    fünfte Welle
    22
    sechste Welle
    24
    siebte Welle
    26
    achte Welle
    28
    neunte Welle
    EM1
    erste Elektromaschine
    EM2
    zweite Elektromaschine (HVSG)
    AG
    Ausgleichsgetriebe
    An
    Verbrennungsmotorwelle
    A
    erstes Schaltelement
    B
    zweites Schaltelement
    C
    drittes Schaltelement
    D
    viertes Schaltelement
    E
    fünftes Schaltelement
    K0
    sechstes Schaltelement
    K1
    siebtes Schaltelement
    PS1
    erster Planetenradsatz (RS1)
    PS2
    zweiter Planetenradsatz (RS2)
    S1, S2
    Sonnenräder
    H1, H2
    Hohlräder
    PT1, PT2
    Planetenträger
    PRA
    Planetenradsatzanordnung
    PS3
    dritter Planetenradsatz (RS3)
    PS4
    vierter Planetenradsatz (RS4)
    S3
    Sonnenrad
    PT3, PT4
    Planetenträger
    H3, H4
    Hohlräder
    Z1
    erstes Zugmittel (Kette) (oder Radsatz)
    Z2
    zweites Zugmittel (oder Radsatz)
    Z3
    drittes Zugmittel (oder Radsatz)
    ab1, ab2
    Abtriebswellen
    ST
    Schwingungstilger
    B1-B5
    Betätigungseinrichtungen (Aktuatoren)
    V1-V3
    Hybrid-Gangstufen
    E1, E2
    Elektro-Gangstufen (EM1)
    EDA
    elektrodynamisches Anfahren
    ECVTx
    Modus beim elektrodynamischen Anfahren
    LiN
    Laden in Neutral
    a1
    erste Achse
    a2
    zweite Achse
    a3
    dritte Achse
    a4
    vierte Achse
    r1
    erste Radialebene
    r2
    zweite Radialebene
    r3
    dritte Radialebene
    r4
    vierte Radialebene
    r5
    fünfte Radialebene
    r6
    sechste Radialebene
    r7
    siebte Radialebene
    r8
    achte Radialebene
    r9
    neunte Radialebene
    r10
    zehnte Radialebene
  • 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 102013215114 A1 [0006]

Claims (15)

  1. Hybrid-Getriebeanordnung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit: - einer ersten Welle (12) zum Einspeisen von verbrennungsmotorischer Antriebsleistung, - einer zweiten Welle (14), die mit einer ersten Elektromaschine (EM1) verbunden ist, - einer dritten Welle (16) zum Ausgeben von Ausgangsleistung, - einem ersten Planetenradsatz (PS1), der ein erstes Radsatzglied (S1), ein zweites Radsatzglied (PT1) und ein drittes Radsatzglied (H1) aufweist, wobei das erste Radsatzglied (S1) mit der zweiten Welle verbunden ist und wobei das zweite Radsatzglied (PT1) mit der dritten Welle verbunden ist, - einer schaltbaren Planetenradsatzanordnung (PRA), die wenigstens ein erstes Glied (S3), ein zweites Glied (PT3) und ein drittes Glied (H3/PT4)) aufweist, wobei die erste Welle (12) über die Planetenradsatzanordnung (PRA) mit dem dritten Radsatzglied ((H1) verbindbar ist.
  2. Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 1, - wobei ein Glied (PT3) der Planetenradsatzanordnung mit der ersten Welle (12) verbunden ist und ein anderes Glied (H3) der Planetenradsatzanordnung mit einem (H1) der Radsatzglieder verbunden ist, und/oder - wobei ein weiteres Glied (S3) der Planetenradsatzanordnung mit wenigstens einem Schaltelement (B) verbunden ist, mittels dessen die Planetenradsatzanordnung (PRA) verblockt werden kann, und/oder - wobei der erste Planetenradsatz mittels wenigstens eines weiteren Schaltelementes (D; D,E)) verblockt werden kann.
  3. Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, - wobei die Planetenradsatzanordnung (PRA) wenigstens ein Glied (H4;S3) aufweist, das über eine zugeordnetes weiteres Schaltelement (A,C;) mit einem Gehäuse der Hybrid-Getriebeanordnung verbindbar ist, und/oder - wobei die Planetenradsatzanordnung (PRA) zwei miteinander gekoppelte Planetenradsätze (RS3, RS4) aufweist.
  4. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-3, - wobei der erste Planetenradsatz (PS1) und/oder die Planetenradsatzanordnung (PRA) koaxial zu der dritten Welle (16) angeordnet ist bzw. sind, und/oder - wobei die zweite Welle (14) koaxial zu der dritten Welle (16) angeordnet ist.
  5. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 2-4, wobei das dritte Glied (H3) der Planetenradsatzanordnung mit dem dritten Radsatzglied (H1) verbunden ist, vorzugsweise über eine vierte Welle (18), die koaxial zu der dritten Welle (16) angeordnet ist.
  6. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die erste Welle (12) über ein Zugmittel oder einen Stirnradsatz mit einer fünften Welle (20) verbunden ist, die mit einem Glied (PT3) der Planetenradsatzanordnung (PRA) drehfest verbunden ist, wobei die fünfte Welle (20) vorzugsweise koaxial zu der dritten Welle (16) angeordnet ist.
  7. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das erste Glied (S3) der Planetenradsatzanordnung (PRA) über eine siebte Welle (24) mit wenigstens einem Schaltelement (B,C; C) verbunden ist, wobei die siebte Welle (24) vorzugsweise koaxial zu der dritten Welle (16) angeordnet ist.
  8. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-7, wobei sämtliche Planetenradsätze (PS1, PS2, RS3, RS4) und sämtliche zum Schalten der Planetenradsätze dienenden Schaltelemente (A,B,C,D,E) der Hybrid-Getriebeanordnung koaxial zu der dritten Welle (16) angeordnet sind.
  9. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die Hybrid-Getriebeanordnung genau vier Radialebenen (r1,r4,r8,r9) für Planetenradsätze (PS2, PS1, RS3, RS4) und/oder genau drei Radialebenen (r2, r5, r10) für Schaltelemente und/oder genau eine Radialebene (r6) zum Einspeisen von verbrennungsmotorischer Leistung und/oder genau eine Radialebene (r3) zur Anbindung der ersten Elektromaschine (EM1) aufweist.
  10. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die erste Elektromaschine (EM1) koaxial zu einer achten Welle (26) angeordnet ist, die mit der zweiten Welle (14) verbunden ist.
  11. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-10, wobei eine zweite Elektromaschine (EM2) koaxial zu einer neunten Welle (28) angeordnet ist, die mit der ersten Welle (14) verbunden oder über ein Schaltelement (K1) mit der ersten Welle (14) verbindbar ist.
  12. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-11, wobei die dritte Welle (16) über eine Konstant-Übersetzung mit einem Eingangsglied eines Ausgleichsgetriebes (AG) zum Verteilen von Antriebsleistung verbunden ist.
  13. Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 12, wobei die Konstant-Übersetzung einen zweiten Planetenradsatz (PS2) aufweist und/oder wobei das Ausgleichsgetriebe (AG) koaxial zu der dritten Welle (16) angeordnet ist und/oder wobei die Konstant-Übersetzung in axialer Richtung zwischen der dritten Welle (16) und dem Ausgleichsgetriebe (AG) angeordnet ist.
  14. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-13, wobei die erste Welle (12) mit einem Ausgangsglied eines Schaltelementes (K0) verbunden ist, in dessen Eingangsglied verbrennungsmotorische Leistung einspeisbar ist.
  15. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-14, wobei die Schaltelemente (A,B,C,D,E,K0,K1) der Hybrid-Getriebeanordnung zumindest überwiegend, vorzugsweise sämtlich als Klauenkupplungen ausgebildet sind.
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