DE102021205343A1 - Power shift hybrid transmission - Google Patents
Power shift hybrid transmission Download PDFInfo
- Publication number
- DE102021205343A1 DE102021205343A1 DE102021205343.2A DE102021205343A DE102021205343A1 DE 102021205343 A1 DE102021205343 A1 DE 102021205343A1 DE 102021205343 A DE102021205343 A DE 102021205343A DE 102021205343 A1 DE102021205343 A1 DE 102021205343A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- gear
- hybrid
- transmission
- intermediate shaft
- shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 235
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 96
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 4
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims description 3
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 37
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 4
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 description 3
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000009193 crawling Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000009699 differential effect Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000010399 three-hybrid screening Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- B60K6/22—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
- B60K6/387—Actuated clutches, i.e. clutches engaged or disengaged by electric, hydraulic or mechanical actuating means
-
- 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
- B60K6/22—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
- B60K6/36—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 transmission gearings
- B60K6/365—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 transmission gearings with the gears having orbital motion
-
- 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
-
- 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
- B60K6/50—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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe (18) für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) eines Kraftfahrzeugs (10), mit: einer ersten Getriebeeingangswelle (24) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine (16) des Kraftfahrzeugs; einer zweiten Getriebeeingangswelle (26) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) des Kraftfahrzeugs; einer ersten Zwischenwelle (28); einer zweiten Zwischenwelle (30), die antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist; einer Vorgelegewelle (32); in mehreren Radsatzebenen angeordneten Stirnradpaaren (ST1, ST2, ST3) zum Bilden von Gangstufen; mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen (A, B, C, D, E, L) zum Einlegen der Gangstufen; einem Planetenradsatz, der mit der zweiten Getriebeeingangswelle, der ersten Zwischenwelle und über ein Stirnradpaar mit der Vorgelegewelle verbunden ist; und einem Abtrieb; wobei ein Verbindungsschaltelement der Schaltelemente dazu ausgebildet ist, die zweite Zwischenwelle antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle zu verbinden; die der zweiten Zwischenwelle zugeordneten Zahnräder, Stirnradpaare sowie die zugehörigen Schaltelemente in ihrer axialen Reihenfolge vertauschbar sind; und die mit dem Planetenradsatz drehfest verbundenen Stirnradpaare und Zahnräder sowie der Planetenradsatz und die zugehörigen Schaltelemente in ihrer axialen Reihenfolge vertauschbar sind.The present invention relates to a hybrid transmission (18) for a motor vehicle drive train (12) of a motor vehicle (10), having: a first transmission input shaft (24) for operatively connecting the hybrid transmission to an internal combustion engine (16) of the motor vehicle; a second transmission input shaft (26) for operatively connecting the hybrid transmission to a first electric drive machine (14) of the motor vehicle; a first intermediate shaft (28); a second intermediate shaft (30) drivingly connected to the first transmission input shaft; a countershaft (32); Spur gear pairs (ST1, ST2, ST3) arranged in several wheel set planes for forming gear stages; a plurality of gear shift devices with shift elements (A, B, C, D, E, L) for engaging the gear stages; a planetary gear set which is connected to the second transmission input shaft, the first intermediate shaft and via a pair of spur gears to the countershaft; and an output; wherein a connecting shifting element of the shifting elements is designed to drive-effectively connect the second intermediate shaft to the second transmission input shaft; the gears, pairs of spur gears and the associated switching elements assigned to the second intermediate shaft can be interchanged in their axial sequence; and the pairs of spur gears and toothed wheels non-rotatably connected to the planetary gear set and the planetary gear set and the associated shifting elements can be interchanged in their axial sequence.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe, einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang mit einem solchen Hybridgetriebe, ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs.The present invention relates to a hybrid transmission, a motor vehicle drive train with such a hybrid transmission, a motor vehicle with such a motor vehicle drive train and a method for operating such a motor vehicle drive train.
Fahrzeuge werden zunehmend mit Hybridantrieben, d. h. mit wenigstens zwei verschiedenen Antriebsquellen ausgestattet. Hybridantriebe können zur Verminderung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen beitragen. Es haben sich weitgehend Antriebsstränge mit einem Verbrennungsmotor und einem oder mehreren Elektromotoren als Parallelhybrid oder als Mischhybrid durchgesetzt. Derartige Hybridantriebe weisen im Kraftfluss eine im Wesentlichen parallele Anordnung des Verbrennungsmotors und des Elektroantriebs auf. Hierbei können sowohl eine Überlagerung der Antriebsmomente als auch eine Ansteuerung mit rein verbrennungsmotorischem Antrieb oder rein elektromotorischem Antrieb ermöglicht werden. Da sich die Antriebsmomente des Elektroantriebs und des Verbrennungsmotors je nach Ansteuerung addieren können, ist eine vergleichsweise kleinere Auslegung des Verbrennungsmotors und/oder dessen zeitweise Abschaltung möglich. Hierdurch kann eine signifikante Reduzierung der CO2-Emissionen ohne nennenswerte Leistungs- bzw. Komforteinbußen erreicht werden. Die Möglichkeiten und Vorteile eines Elektroantriebs können somit mit den Reichweiten-, Leistungs- und Kostenvorteilen von Brennkraftmaschinen verbunden werden.Vehicles are increasingly being equipped with hybrid drives, ie with at least two different drive sources. Hybrid drives can help reduce fuel consumption and pollutant emissions. Drive trains with an internal combustion engine and one or more electric motors as parallel hybrids or as mixed hybrids have largely become established. Such hybrid drives have a substantially parallel arrangement of the internal combustion engine and the electric drive in the power flow. Here, both a superimposition of the drive torques and a control with a purely internal combustion engine drive or a purely electric motor drive can be made possible. Since the drive torques of the electric drive and the internal combustion engine can add up depending on the activation, a comparatively smaller design of the internal combustion engine and/or its temporary shutdown is possible. In this way, a significant reduction in CO 2 emissions can be achieved without significant losses in performance or comfort. The possibilities and advantages of an electric drive can thus be combined with the range, performance and cost advantages of internal combustion engines.
Ein Nachteil der oben genannten Hybridantriebe besteht in einem im Allgemeinen komplexeren Aufbau, da beide Antriebsquellen vorzugsweise mit nur einem Getriebe Antriebsleistung auf eine Antriebswelle übertragen. Hierdurch sind derartige Getriebe meist aufwendig und kostenintensiv in der Produktion. Eine Reduzierung der Komplexität im Aufbau eines Hybridgetriebes geht meistens mit einer Einbuße an Variabilität einher.A disadvantage of the hybrid drives mentioned above is their generally more complex structure, since both drive sources preferably transmit drive power to a drive shaft with only one transmission. As a result, such transmissions are usually complicated and expensive to produce. A reduction in complexity in the design of a hybrid transmission usually goes hand in hand with a loss of variability.
Dieser Nachteil kann zumindest teilweise mittels dedizierter Hybridgetriebe oder „Dedicated Hybrid Transmissions“ (DHT) überwunden werden, bei denen eine elektrische Maschine in das Getriebe integriert wird, um den vollen Funktionsumfang darzustellen. Beispielsweise kann im Getriebe insbesondere der mechanische Getriebeteil vereinfacht werden, etwa durch Entfall des Rückwärtsgangs, wobei stattdessen mindestens eine elektrische Maschine genutzt wird.This disadvantage can be at least partially overcome by means of dedicated hybrid transmissions or "Dedicated Hybrid Transmissions" (DHT), in which an electric machine is integrated into the transmission to provide the full range of functions. For example, the mechanical transmission part in particular can be simplified in the transmission, for example by eliminating the reverse gear, with at least one electric machine being used instead.
Dedizierte Hybridgetriebe können aus bekannten Getriebekonzepten hervorgehen, also aus Doppelkupplungsgetrieben, Wandler-Planetengetrieben, stufenlosen Getrieben (CVT) oder automatisierten Schaltgetrieben. Die elektrische Maschine wird dabei zum Teil des Getriebes.Dedicated hybrid transmissions can emerge from known transmission concepts, i.e. from double clutch transmissions, converter planetary transmissions, continuously variable transmissions (CVT) or automated manual transmissions. The electric machine becomes part of the transmission.
Die Offenlegungsschrift
Vor diesem Hintergrund stellt sich einem Fachmann die Aufgabe, ein Hybridgetriebe mit einfachem mechanischem Aufbau und drei oder vier Gangstufen zu schaffen. Against this background, a person skilled in the art is faced with the task of creating a hybrid transmission with a simple mechanical structure and three or four gears.
Insbesondere soll ein Hybridgetriebe geschaffen werden, mit dem elektrodynamisches Anfahren sowie elektrodynamische Schaltungen möglich sind. Weiterhin soll bevorzugt eine Antriebstrangkonfiguration realisiert werden, bei der das Hauptgetriebe koaxial zu den Abtriebswellen positioniert ist, und die Verbrennungsmaschine achsparallel dazu angeordnet werden kann.In particular, a hybrid transmission is to be created with which electrodynamic starting and electrodynamic shifting are possible. Furthermore, a drive train configuration should preferably be implemented in which the main transmission is positioned coaxially to the output shafts and the internal combustion engine can be arranged axis-parallel thereto.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Hybridgetriebe für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit:
- einer ersten Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine des Kraftfahrzeugs;
- einer zweiten Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs;
- einer ersten Zwischenwelle;
- einer zweiten Zwischenwelle, die antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist;
- einer Vorgelegewelle;
- in mehreren Radsatzebenen angeordneten Stirnradpaaren zum Bilden von Gangstufen;
- mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen zum Einlegen der Gangstufen;
- einem Planetenradsatz, der mit der zweiten Getriebeeingangswelle, der ersten Zwischenwelle und über ein Stirnradpaar mit der Vorgelegewelle verbunden ist; und einem Abtrieb; wobei
- ein Verbindungsschaltelement der Schaltelemente dazu ausgebildet ist, die zweite Zwischenwelle antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle zu verbinden;
- die der zweiten Zwischenwelle zugeordneten Zahnräder, Stirnradpaare sowie die zugehörigen Schaltelemente in ihrer axialen Reihenfolge vertauschbar sind; und
- die mit dem Planetenradsatz drehfest verbundenen Stirnradpaare und Zahnräder sowie der Planetenradsatz und die zugehörigen Schaltelemente in ihrer axialen Reihenfolge vertauschbar sind.
- a first transmission input shaft for operatively connecting the hybrid transmission to an internal combustion engine of the motor vehicle;
- a second transmission input shaft for operatively connecting the hybrid transmission to a first electric drive machine of the motor vehicle;
- a first intermediate shaft;
- a second intermediate shaft drivingly connected to the first transmission input shaft;
- a countershaft;
- Spur gear pairs arranged in several wheelset planes to form gear steps;
- a plurality of gear shifting devices with shifting elements for engaging the gear ratios;
- a planetary gear set which is connected to the second transmission input shaft, the first intermediate shaft and via a pair of spur gears to the countershaft; and an output; whereby
- a connecting shifting element of the shifting elements is designed to drive-effectively connect the second intermediate shaft to the second transmission input shaft;
- the gears, pairs of spur gears and the associated switching elements assigned to the second intermediate shaft can be interchanged in their axial sequence; and
- the spur gear pairs and gears rotatably connected to the planetary gear set and the planetary gear set and the associated shifting elements can be interchanged in their axial sequence.
Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit:
- einem Hybridgetriebe wie zuvor definiert;
- einer Verbrennungsmaschine, die mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar ist; und
- einer ersten elektrischen Antriebsmaschine, die mit der zweiten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbindbar ist.
- a hybrid transmission as previously defined;
- an internal combustion engine connectable to the first transmission input shaft; and
- a first electric drive machine which can be connected to the second transmission input shaft in a drivingly effective manner.
Die obige Aufgabe wird zudem gelöst von einem Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs wie zuvor definiert.The above object is also achieved by a method for operating a motor vehicle drive train as defined above.
Die obige Aufgabe wird schließlich gelöst von einem Kraftfahrzeug, mit:
- einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang wie zuvor definiert; und
- einem Energiespeicher zum Speichern von Energie zum Versorgen der ersten elektrischen Antriebsmaschine und/oder der zweiten elektrischen Antriebsmaschine.
- an automotive powertrain as previously defined; and
- an energy store for storing energy for supplying the first electric drive machine and/or the second electric drive machine.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. 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. Insbesondere können der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, das Kraftfahrzeug sowie das Verfahren entsprechend den für das Hybridgetriebe in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Ausgestaltungen ausgeführt sein.Preferred developments of the invention are described in the dependent claims. It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention. In particular, the motor vehicle drive train, the motor vehicle and the method can be designed in accordance with the configurations described for the hybrid transmission in the dependent claims.
Durch eine erste Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine und eine zweite Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer elektrischen Antriebsmaschine kann technisch einfach ein kompaktes Hybridgetriebe geschaffen werden. Eine Wirkverbindung kann sowohl schaltbar als auch nicht schaltbar ausgeführt sein. Insbesondere kann ein Hybridgetriebe für eine Front- Queranordnung einer Verbrennungsmaschine, das auf einer Radachse angeordnet ist, geschaffen werden. Durch einen Planetenradsatz, der mit der zweiten Getriebeeingangswelle, einer ersten Zwischenwelle und über ein Stirnradpaar mit der Vorgelegewelle verbunden ist, kann ein EDA-Modus technisch einfach eingerichtet werden, der elektrodynamisches Anfahren und elektrodynamische Schaltungen ermöglicht. Ferner kann wenigstens ein ECVT-Modus eingerichtet werden. Ein Verbindungsschaltelement ermöglicht eine vom Abtrieb entkoppelte Verbindung zwischen der Verbrennungsmaschine und der ersten elektrischen Antriebsmaschine. Durch die Vertauschbarkeit der Zahnräder, Stirnradpaare und zugehörigen Schaltelemente kann ein hochvariables Hybridgetriebe geschaffen werden, das an verschiedene Bauraumanforderungen technisch einfach angepasst werden kann. Es versteht sich, dass ein optionales Festsetzschaltelement als zum Planetenradsatz zugehörig anzusehen ist, unabhängig von der Anordnung des Festsetzschaltelements im Getriebe. Ferner sind Schaltelemente zum Verbinden von Getriebebauteilen als beiden Getriebebauteilen zugehörig anzusehen. Mit dem Hybridgetriebe kann bevorzugt eine achsparallele Anbindung der ersten elektrischen Antriebsmaschine sowie der Verbrennungsmaschine erfolgen.A compact hybrid transmission can be created in a technically simple manner by a first transmission input shaft for operatively connecting the hybrid transmission to an internal combustion engine and a second transmission input shaft for operatively connecting the hybrid transmission to an electric drive machine. An active connection can be designed to be both switchable and non-switchable. In particular, a hybrid transmission for a front-transverse arrangement of an internal combustion engine, which is arranged on a wheel axle, can be created. A planetary gear set, which is connected to the second transmission input shaft, a first intermediate shaft and a pair of spur gears to the countershaft, makes it technically easy to set up an EDA mode that enables electrodynamic starting and electrodynamic shifting. At least one ECVT mode can also be set up. A connection switching element enables a connection between the internal combustion engine and the first electric drive machine that is decoupled from the output. Due to the interchangeability of the gears, spur gear pairs and associated shifting elements, a highly variable hybrid transmission can be created that can be technically easily adapted to different installation space requirements. It goes without saying that an optional locking shift element is to be regarded as belonging to the planetary gear set, regardless of the arrangement of the locking shift element in the transmission. Furthermore, switching elements for connecting transmission components are to be regarded as belonging to both transmission components. With the hybrid transmission, the first electric drive machine and the internal combustion engine can preferably be connected parallel to the axis.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst ein Differential des Abtriebs eine Differentialwelle, die als Vollwelle ausgebildet ist und von den Getriebewellen, insbesondere der ersten Zwischenwelle, zumindest abschnittsweise umgeben ist. Eine axiale Länge der Differentialwelle ist größer als eine axiale Länge der ersten Zwischenwelle. Die Differentialwelle durchdringt die erste Zwischenwelle vollständig. Hierdurch kann ein kompakter Antriebsstrang geschaffen werden. Das Hybridgetriebe kann vorteilhaft um die Differentialwelle herum angeordnet werden.In a preferred embodiment, a differential of the output comprises a differential shaft which is designed as a solid shaft and is surrounded at least in sections by the transmission shafts, in particular the first intermediate shaft. An axial length of the differential shaft is longer than an axial one Length of the first intermediate shaft. The differential shaft completely penetrates the first intermediate shaft. As a result, a compact drive train can be created. The hybrid transmission can advantageously be arranged around the differential shaft.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die zweite Getriebeeingangswelle, die erste Zwischenwelle, die zweite Zwischenwelle und die Differentialwelle koaxial zueinander angeordnet. Ergänzend sind die erste Getriebeeingangswelle, die zweite Getriebeeingangswelle, die erste Zwischenwelle und die zweite Zwischenwelle als Hohlwellen ausgebildet. Weiterhin ergänzend umgeben die zweite Getriebeeingangswelle und die zweite Zwischenwelle die erste Zwischenwelle zumindest abschnittsweise. Durch die Ausbildung der vorgenannten Wellen als Hohlwellen und die koaxiale Anordnung kann eine Kompaktheit des Hybridgetriebes weiter verbessert werden. Insbesondere ermöglichen die vorteilhafte koaxiale Anordnung und die Ausbildung der Wellen als Hohlwellen ein Anordnen des Hybridgetriebes um die Differentialwelle herum.In a further advantageous embodiment, the second transmission input shaft, the first intermediate shaft, the second intermediate shaft and the differential shaft are arranged coaxially with one another. In addition, the first transmission input shaft, the second transmission input shaft, the first intermediate shaft and the second intermediate shaft are designed as hollow shafts. In addition, the second transmission input shaft and the second intermediate shaft surround the first intermediate shaft at least in sections. The compactness of the hybrid transmission can be further improved by the design of the aforementioned shafts as hollow shafts and the coaxial arrangement. In particular, the advantageous coaxial arrangement and the design of the shafts as hollow shafts allow the hybrid transmission to be arranged around the differential shaft.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Planetenradträger des Planetenradsatzes über das Stirnradpaar mit der Vorgelegewelle verbunden, wobei das Sonnenrad des Planetenradsatzes mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist und das Hohlrad des Planetenradsatzes mit der ersten Zwischenwelle verbunden ist. Alternativ ist der Planetenradträger des Planetenradsatzes über das Stirnradpaar mit der Vorgelegewelle verbunden, wobei das Hohlrad des Planetenradsatzes mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist und das Sonnenrad des Planetenradsatzes mit der ersten Zwischenwelle verbunden ist. Durch ein Verbinden des Sonnenrads mit der zweiten Getriebeeingangswelle und des Hohlrads mit der ersten Zwischenwelle muss vorzugsweise von der ersten elektrischen Antriebsmaschine nur ein geringes Stützmoment beim elektrodynamischen Anfahren und bei elektrodynamischen Schaltungen aufgebracht werden. Ferner kann die erste elektrische Antriebsmaschine bei einem elektrodynamischen Anfahren länger generatorisch betrieben werden, da mit zunehmender Fahrtgeschwindigkeit der generatorische Betrieb länger erhalten werden kann. Durch ein Verbinden des Hohlrads mit der zweiten Getriebeeingangswelle und des Sonnenrads mit der ersten Zwischenwelle, kann die erste elektrische Antriebsmaschine mit geringer Ausgleichsdrehzahl bei einem elektrodynamischen Anfahren oder elektrodynamischen Schaltungen betrieben werden.In a further advantageous embodiment, a planetary gear carrier of the planetary gearset is connected to the countershaft via the pair of spur gears, the sun gear of the planetary gearset being connected to the second transmission input shaft and the ring gear of the planetary gearset being connected to the first intermediate shaft. Alternatively, the planet carrier of the planetary gear set is connected to the countershaft via the pair of spur gears, the ring gear of the planetary gear set being connected to the second transmission input shaft and the sun gear of the planetary gear set being connected to the first intermediate shaft. By connecting the sun gear to the second transmission input shaft and the ring gear to the first intermediate shaft, preferably only a small support torque has to be applied by the first electric drive machine during electrodynamic starting and electrodynamic shifting. Furthermore, the first electric drive machine can be operated as a generator for longer during an electrodynamic start, since the generator operation can be maintained for longer as the driving speed increases. By connecting the ring gear to the second transmission input shaft and the sun gear to the first intermediate shaft, the first electric drive machine can be operated at a low compensating speed during electrodynamic starting or electrodynamic shifting.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Hybridgetriebe genau drei gangbildende Stirnradpaare. Ergänzend sind an der Vorgelegewelle ein Abtriebszahnrad und ein Festrad des dritten Stirnradpaars angeordnet sowie eine Hohlwelle mit jeweils einem Zahnrad des ersten Stirnradpaars und des zweiten Stirnradpaars. Hierdurch kann eine hohe Funktionalität und Variabilität bei einer hohen Kompaktheit des Hybridgetriebes erreicht werden.In a further advantageous embodiment, the hybrid transmission includes exactly three gear-forming pairs of spur gears. In addition, an output gear and a fixed gear of the third pair of spur gears are arranged on the countershaft, as well as a hollow shaft, each with a gear of the first pair of spur gears and the second pair of spur gears. As a result, high functionality and variability can be achieved with a high compactness of the hybrid transmission.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst ein Abtrieb des Hybridgetriebes ein Abtriebszahnrad, das mit einem Differential des Abtriebs in einer Radsatzebene angeordnet ist und vorzugsweise mit einem Differentialkorb des Differentials kämmt. Hierdurch kann eine axiale und/oder radiale Kompaktheit des Hybridgetriebes weiter verbessert werden. Vorzugsweise kann insbesondere in Kombination mit einem Anordnen des Hybridgetriebes um die Differentialwelle herum eine Kompaktheit des Hybridgetriebes weiter erhöht werden.In a further advantageous embodiment, an output of the hybrid transmission includes an output gear, which is arranged with a differential of the output in a wheel set plane and preferably meshes with a differential carrier of the differential. As a result, an axial and/or radial compactness of the hybrid transmission can be further improved. A compactness of the hybrid transmission can preferably be further increased, particularly in combination with arranging the hybrid transmission around the differential shaft.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind ein Zahnrad des ersten Stirnradpaars und ein Zahnrad des zweiten Stirnradpaars antriebswirksam miteinander verbunden. Ergänzend sind die zweite Zwischenwelle und ein weiteres Zahnrad des ersten Stirnradpaars antriebswirksam miteinander verbunden. Hierdurch kann technisch einfach bei einer hohen Kompaktheit des Hybridgetriebes eine vorteilhafte Übersetzung der Antriebsleistung der Verbrennungsmaschine über die entsprechend drehfest verbundenen Zahnräder der Stirnradpaare erfolgen. Ferner können diese Stirnradpaare weiter zur Einrichtung von Gangstufen verwendet werden.In a further advantageous embodiment, a gear wheel of the first pair of spur gears and a gear wheel of the second pair of spur gears are connected to one another in a drivingly effective manner. In addition, the second intermediate shaft and another gear wheel of the first pair of spur gears are connected to one another in a drivingly effective manner. In this way, with a high degree of compactness of the hybrid transmission, an advantageous translation of the drive power of the internal combustion engine can take place in a technically simple manner via the correspondingly non-rotatably connected gears of the spur gear pairs. Furthermore, these pairs of spur gears can also be used to set up gear ratios.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die erste Getriebeeingangswelle eine Verbrennungsmaschinenkupplung zum lösbaren antriebswirksamen Verbinden der ersten Getriebeeingangswelle mit der Verbrennungsmaschine. Es versteht sich, dass die Verbrennungsmaschinenkupplung als Klauenschaltelement oder Reibschaltelement ausgebildet sein kann. Eine Verbrennungsmaschinenkupplung ermöglicht das Entkoppeln der Verbrennungsmaschine vom Hybridgetriebe. Hierdurch kann ein hocheffizienter, rein elektrischer Fahrmodus eingerichtet werden. Durch eine Verbrennungsmaschinenkupplung in Form eines Reibschaltelements oder einer Reibkupplung kann ein sogenannter Schwungstart der Verbrennungsmaschine erfolgen. Zudem kann die Verbrennungsmaschinenkupplung in diesem Fall als Anfahrelement für die Verbrennungsmaschine dienen.In a further advantageous embodiment, the first transmission input shaft comprises an internal combustion engine clutch for detachably drivingly connecting the first transmission input shaft to the internal combustion engine. It goes without saying that the internal combustion engine clutch can be designed as a claw shift element or a friction shift element. An engine clutch enables the engine to be decoupled from the hybrid transmission. This allows a highly efficient, purely electric driving mode to be set up. An internal combustion engine clutch in the form of a friction shift element or a friction clutch can enable a so-called momentum start of the internal combustion engine. In this case, the internal combustion engine clutch can also serve as a starting element for the internal combustion engine.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Hybridgetriebe ein erstes Schaltelement, das dazu ausgebildet ist, die erste Zwischenwelle antriebswirksam mittels des ersten Stirnradpaars und des zweiten Stirnradpaars mit der zweiten Zwischenwelle zu verbinden, um eine weitere Hybridgangstufe für Hybridgetriebe zu schaffen. Ergänzend oder alternativ umfasst das Hybridgetriebe ein Festsetzschaltelement, das dazu ausgebildet ist, die erste Zwischenwelle festzusetzen, um eine weitere Elektrogangstufe für das Hybridgetriebe zu schaffen, wobei vorzugsweise das Festsetzschaltelement mit einem zweiten Schaltelement mittels eines gemeinsamen Aktors schaltbar ist oder das Festsetzschaltelement mit einem dritten Schaltelement ein Doppelschaltelement bildet. Durch ein Festsetzschaltelement kann ein Planetenradsatzelement des Planetenradsatzes festgesetzt werden. Hierdurch kann für die erste elektrische Antriebsmaschine eine kurze Übersetzung mittels des Planetenradsatzes eingerichtet werden. Vorzugsweise kann die so geschaffene Gangstufe zum Rückwärtsfahren eingesetzt werden. Hierdurch ist ein hohes Achsmoment in einem seriellen Antriebsmodus möglich. Zudem sind geringere Anforderungen an die maximale Fahrgeschwindigkeit beim Rückwärtsfahren gegeben. Es versteht sich, dass die so geschaffene Gangstufe auch bei Vorwärts- und Rückwärtsfahrt als rein elektrischer Kriechgang verwendet werden kann. Dies ist beispielsweise in einem Parkhaus vorteilhaft, in dem begrenzte Geschwindigkeiten auftreten und kein verbrennungsmotorischer Betrieb erwünscht ist. Durch ein erstes Schaltelement kann eine weitere Gangstufe im Hybridgetriebe geschaffen werden. Beispielsweise kann eine erste Gangstufe durch das erste Schaltelement eingerichtet werden, wobei das erste Schaltelement besonders bevorzugt dazu ausgebildet ist, ein Losrad des zweiten Stirnradpaars antriebswirksam mit der ersten Zwischenwelle zu verbinden.In a further advantageous embodiment, the hybrid transmission includes a first switching element which is designed to drive the first intermediate shaft to the second intermediate shaft by means of the first pair of spur gears and the second pair of spur gears in order to create a further hybrid gear stage for hybrid transmissions. In addition or as an alternative, the hybrid transmission includes a locking shift element that is designed to do so det is to fix the first intermediate shaft in order to create a further electric gear stage for the hybrid transmission, the locking shifting element preferably being switchable with a second shifting element by means of a common actuator, or the locking shifting element forming a double shifting element with a third shifting element. A planetary gear set element of the planetary gear set can be fixed by a locking shifting element. As a result, a short translation can be set up by means of the planetary gear set for the first electric drive machine. The gear stage created in this way can preferably be used for reversing. This enables a high axle torque in a serial drive mode. In addition, there are lower requirements for the maximum driving speed when reversing. It goes without saying that the gear stage created in this way can also be used as a purely electric crawler gear when driving forwards and backwards. This is advantageous, for example, in a multi-storey car park where speeds are limited and no internal combustion engine operation is desired. A further gear step can be created in the hybrid transmission by means of a first switching element. For example, a first gear can be set up by the first shifting element, with the first shifting element being particularly preferably designed to driveably connect a loose wheel of the second pair of spur gears to the first intermediate shaft.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein zweites Schaltelement dazu ausgebildet, die zweite Zwischenwelle antriebswirksam mittels des ersten Stirnradpaars mit der Vorgelegewelle zu verbinden. Ein drittes Schaltelement ist dazu ausgebildet, die erste Zwischenwelle antriebswirksam mit der zweiten Zwischenwelle zu verbinden. Ergänzend oder alternativ ist ein viertes Schaltelement dazu ausgebildet, den Planetenradsatz zu verblocken. Durch diese vorteilhafte Anordnung der Schaltelemente können mit dem Hybridgetriebe drei oder vier Hybrid- oder Verbrennungsgangstufen, wenigstens eine Elektrogangstufe, insbesondere zwei Elektrogangstufen und wenigstens ein elektrischer CVT-Modus, insbesondere zwei elektrische CVT-Modi, eingerichtet werden. Es kann ein variables und kompaktes Hybridgetriebe geschaffen werden, mit dem ein elektrodynamisches Anfahren sowie elektrodynamische Schaltungen für die Verbrennungsmaschine möglich sind.In a further advantageous embodiment, a second shifting element is designed to connect the second intermediate shaft to the countershaft in a drivingly effective manner by means of the first pair of spur gears. A third switching element is designed to drive-effectively connect the first intermediate shaft to the second intermediate shaft. Additionally or alternatively, a fourth shifting element is designed to block the planetary gear set. With this advantageous arrangement of the switching elements, three or four hybrid or combustion gears, at least one electric gear, in particular two electric gears and at least one electric CVT mode, in particular two electric CVT modes, can be set up with the hybrid transmission. A variable and compact hybrid transmission can be created with which electrodynamic starting and electrodynamic gearshifts for the internal combustion engine are possible.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet. Ergänzend oder alternativ sind wenigstens zwei der Schaltelemente als Doppelschaltelemente ausgebildet und von einem doppeltwirkenden Aktor betätigbar. Durch formschlüssige Schaltelemente kann ein hocheffizientes und kostengünstiges Hybridgetriebe geschaffen werden. Durch wenigstens ein Doppelschaltelement kann der Aufbau und der Betrieb des Hybridgetriebes vereinfacht sein. Insbesondere kann ein Doppelschaltelement mittels eines einzigen Aktors geschaltet werden.In a further advantageous embodiment, the switching elements are designed as form-fitting switching elements. Additionally or alternatively, at least two of the switching elements are designed as double switching elements and can be actuated by a double-acting actuator. A highly efficient and cost-effective hybrid transmission can be created using positive-locking shifting elements. The design and operation of the hybrid transmission can be simplified by at least one double shifting element. In particular, a double switching element can be switched by means of a single actuator.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste elektrische Antriebsmaschine als Startergenerator zum Starten der Verbrennungsmaschine ansteuerbar. Ergänzend oder alternativ ist die erste elektrische Antriebsmaschine als Ladegenerator zum Laden eines Energiespeichers ansteuerbar. Hierdurch kann ein effizienter Kraftfahrzeug-Antriebsstrang geschaffen werden. Insbesondere kann der Kraftstoffverbrauch reduziert werden. Es versteht sich, dass auf einen zusätzlichen Anlasser für die Verbrennungsmaschine verzichtet werden kann, da die erste elektrische Antriebsmaschine die Verbrennungsmaschine anschleppen kann.In a further advantageous embodiment, the first electric drive machine can be controlled as a starter generator for starting the internal combustion engine. In addition or as an alternative, the first electric drive machine can be controlled as a charging generator for charging an energy store. As a result, an efficient motor vehicle drive train can be created. In particular, fuel consumption can be reduced. It goes without saying that an additional starter for the internal combustion engine can be dispensed with, since the first electric drive machine can tow the internal combustion engine.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Abtrieb des Hybridgetriebes mit einer ersten Kraftfahrzeugachse antriebswirksam verbindbar, wobei eine zweite Kraftfahrzeugachse eine elektrische Achse mit einer dritten elektrischen Antriebsmaschine umfasst. Hierdurch kann technisch einfach ein Hybridantriebsstrang mit Allradantrieb geschaffen werden. Ferner kann durch den Kraftfahrzeug-Antriebsstrang ein zugkraftunterbrechungsfreies Schalten technisch einfach ermöglicht werden, da die elektrische Achse bei Schaltungen im Hybridgetriebe die Zugkraft aufrechterhalten kann. Zudem kann ein ausfallsicherer Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug geschaffen werden, da im Falle eines aufgebrauchten Energiespeichers für die elektrische Antriebsmaschine ein sogenannter serieller Fahrmodus einrichtbar ist. Bei dem seriellen Fahrmodus wird vorzugsweise die erste elektrische Antriebsmaschine von der Verbrennungsmaschine generatorisch betrieben und die so erzeugte Energie der zweiten elektrischen Antriebsmaschine zur Verfügung gestellt.In a further advantageous refinement, an output of the hybrid transmission can be connected in a drivingly effective manner to a first motor vehicle axle, with a second motor vehicle axle comprising an electric axle with a third electric drive motor. As a result, a hybrid drive train with all-wheel drive can be created in a technically simple manner. Furthermore, the motor vehicle drive train can enable shifting without interruption of traction in a technically simple manner, since the electric axle can maintain the traction during shifts in the hybrid transmission. In addition, a fail-safe drive train for a motor vehicle can be created, since a so-called serial driving mode can be set up for the electric drive machine in the event of an exhausted energy store. In the serial driving mode, the first electric drive machine is preferably operated as a generator by the internal combustion engine and the energy thus generated is made available to the second electric drive machine.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste elektrische Antriebsmaschine als Generator zum Versorgen der zweiten elektrischen Antriebsmaschine ansteuerbar, um einen seriellen Fahrmodus einzurichten. Hierdurch kann ein hoch variabler Kraftfahrzeug-Antriebsstrang geschaffen werden, bei dem insbesondere auch bei leerem Energiespeicher elektrisch gefahren und insbesondere elektrisch angefahren werden kann.In a further advantageous embodiment, the first electric drive machine can be controlled as a generator for supplying power to the second electric drive machine in order to set up a serial driving mode. As a result, a highly variable motor vehicle drive train can be created in which, in particular, it is possible to drive and, in particular, to start up electrically even when the energy store is empty.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung bewirkt eine Hybridgangstufe einen Antriebsleistungsfluss der Antriebsmaschinen zum Abtrieb und wird durch Einlegen eines Schaltelements eingerichtet. Ergänzend umfasst die Hybridgangstufe Varianten, die jeweils durch Einlegen weiterer Schaltelemente geschaffen werden, um eine definierte Drehzahl wenigstens einer von einem Antriebsleistungsfluss entkoppelten Getriebewelle zu schaffen. Hierdurch kann ein Schalten in eine weitere Gangstufe, ein Schalten in einen elektrodynamischen Überlagerungszustand und/oder ein Zustarten der Verbrennungsmaschine zu ermöglicht vorteilhaft vorbereitet und durchgeführt werden. Hierdurch kann ein komfortables Schalten im Hybridgetriebe erreicht werden. Insbesondere kann zugkraftunterbrechungsfrei zwischen den Varianten gewechselt werden und so ein Lastschalten zwischen den Hybridgangstufen ermöglicht werden. Ferner kann die erste elektrische Antriebsmaschine durch die definierte Drehzahl in einem bevorzugten Drehzahlniveau sowie einem hohen Wirkungsgrad betrieben werden. Insbesondere kann hierdurch jede serielle Schaltung durch einen elektrodynamischen Überlagerungszustand zugkraftunterbrechungsfrei durchgeführt werden.In a further advantageous refinement, a hybrid gear causes a flow of drive power from the drive machines to the output and is set up by engaging a shifting element. In addition, the hybrid gear includes variants, each by inserting additional shift elements ments are created in order to create a defined rotational speed of at least one transmission shaft that is decoupled from a drive power flow. As a result, shifting into a further gear step, shifting into an electrodynamic superimposition state and/or starting the internal combustion engine can advantageously be prepared and carried out. As a result, comfortable shifting in the hybrid transmission can be achieved. In particular, it is possible to switch between the variants without any interruption in tractive force, thus enabling power shifting between the hybrid gear stages. Furthermore, the first electric drive machine can be operated at a preferred speed level and with high efficiency due to the defined speed. In this way, in particular, each serial connection can be carried out without any interruption in traction by means of an electrodynamic superimposition state.
Ein Festsetzen eines Elements eines Planetenradsatzes ist insbesondere als ein Blockieren einer Drehung des Elements um seine Rotationsachse zu verstehen. Vorzugsweise wird dabei das Element mittels eines Schaltelements drehfest mit einem statischen Bauteil wie einem Rahmen und/oder einem Getriebegehäuse verbunden. Es ist auch denkbar, das Element bis zu einem Stillstand zu bremsen.A locking of an element of a planetary gear set is to be understood in particular as a blocking of a rotation of the element about its axis of rotation. The element is preferably connected in a rotationally fixed manner to a static component such as a frame and/or a transmission housing by means of a switching element. It is also conceivable to brake the element to a standstill.
Ein Verblocken eines Planetenradsatzes umfasst ein antriebswirksames Verbinden zweier Zahnräder und/oder des Planetenradträgers und eines Zahnrads des Planetenradsatzes, sodass diese gemeinsam mit der gleichen Umdrehungszahl um denselben Punkt, vorzugsweise den Mittelpunkt des Planetenradsatzes, rotieren. Beim Verblocken zweier Zahnräder und/oder eines Planetenradträgers und eines Zahnrads des Planetenradsatzes wirkt der Planetenradsatz vorzugsweise wie eine Welle, es findet insbesondere keine Übersetzung im Planetenradsatz statt.Blocking a planetary gearset includes drivingly connecting two gearwheels and/or the planetary gear carrier and one gearwheel of the planetary gearset, so that they rotate together at the same number of revolutions around the same point, preferably the center point of the planetary gearset. When two gear wheels and/or a planetary gear carrier and a gear wheel of the planetary gear set are locked together, the planetary gear set preferably acts like a shaft; in particular, there is no translation in the planetary gear set.
Unter „antriebswirksam verbunden“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine nicht schaltbare Verbindung zwischen zwei Bauteilen verstanden werden, welche zu einer permanenten Übertragung einer Drehzahl, eines Drehmoments und/oder Antriebsleistung vorgesehen ist. Die Verbindung kann dabei sowohl direkt oder über eine Festübersetzung erfolgen. Die Verbindung kann beispielsweise über eine feste Welle, eine Verzahnung, insbesondere eine Stirnradverzahnung und/oder ein Umschlingungsmittel, insbesondere ein Zugmittelgetriebe, erfolgen.In this context, “connected in a drivingly effective manner” is to be understood in particular as meaning a non-switchable connection between two components, which is provided for permanent transmission of a speed, a torque and/or drive power. The connection can be made either directly or via a fixed transmission. The connection can be made, for example, via a fixed shaft, a toothing, in particular a spur gear toothing and/or a belt device, in particular a traction mechanism.
Unter „antriebswirksam verbindbar“, „kann antriebswirksam verbunden werden“ oder „ist zum antriebswirksamen Verbinden ausgebildet“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein schaltbares Verbinden zwischen zwei Bauteilen verstanden werden, welches in einem geschlossenen Zustand zu einer temporären Übertragung einer Drehzahl, eines Drehmoments und/oder einer Antriebsleistung vorgesehen ist. In einem geöffneten Zustand überträgt das schaltbare Verbinden vorzugsweise temporär im Wesentlichen keine Drehzahl, kein Drehmoment und/oder keine Antriebsleistung.In this context, "can be connected in a drive-effective manner", "can be connected in a drive-effective manner" or "is designed for drive-effective connection" in particular to mean a switchable connection between two components which, in a closed state, results in a temporary transmission of a speed, a torque and/or or a drive power is provided. In an open state, the switchable connection preferably temporarily transmits essentially no speed, no torque and/or no drive power.
Unter Standladen bzw. Laden-in-Neutral ist insbesondere das Betreiben der elektrischen Antriebsmaschine als Generator zu verstehen, vorzugsweise bei einem Stillstand mit laufender Verbrennungsmaschine, um einen Energiespeicher zu befüllen und/oder eine Bordelektronik zu speisen.Stationary charging or charging in neutral is to be understood in particular as the operation of the electric drive motor as a generator, preferably when the internal combustion engine is at a standstill, in order to fill an energy storage device and/or feed on-board electronics.
Ein Aktor ist vorliegend insbesondere ein Bauteil, das ein elektrisches Signal in eine mechanische Bewegung umsetzt. Vorzugsweise führen Aktoren, die mit Doppelschaltelementen verwendet werden, Bewegungen in zwei entgegengesetzte Richtungen aus, um in der ersten Richtung ein Schaltelement des Doppelschaltelements zu schalten und in der zweiten Richtung das andere Schaltelement zu schalten.In the present case, an actuator is in particular a component that converts an electrical signal into a mechanical movement. Preferably, actuators used with double switching elements perform movements in two opposite directions in order to switch one switching element of the double switching element in the first direction and to switch the other switching element in the second direction.
Ein Gangstufenwechsel erfolgt insbesondere durch Abschalten eines Schaltelements und/oder einer Kupplung und gleichzeitiges Aufschalten des Schaltelements und/oder der Kupplung für die nächsthöhere oder -niedrigere Gangstufe. Das zweite Schaltelement und/oder die zweite Kupplung übernimmt also Stück für Stück das Drehmoment vom ersten Schaltelement und/oder von der ersten Kupplung, bis am Ende des Gangstufenwechsels das gesamte Drehmoment vom zweiten Schaltelement und/oder der zweiten Kupplung übernommen wird. Bei vorheriger Synchronisation kann ein Gangwechsel schneller erfolgen, vorzugsweise können dabei formschlüssige Schaltelemente Anwendung finden.A gear change occurs in particular by disengaging a shifting element and/or a clutch and simultaneously engaging the shifting element and/or the clutch for the next higher or lower gear. The second shifting element and/or the second clutch thus gradually takes over the torque from the first shifting element and/or the first clutch until, at the end of the gear stage change, the entire torque is taken over by the second shifting element and/or the second clutch. With prior synchronization, a gear change can take place more quickly, and positive-locking shifting elements can preferably be used in this case.
Eine Verbrennungsmaschine kann insbesondere jede Maschine sein, die durch Verbrennen eines Antriebsmittels, wie Benzin, Diesel, Kerosin, Ethanol, Flüssiggas, Autogas etc. eine Drehbewegung erzeugen kann. Eine Verbrennungsmaschine kann beispielsweise ein Ottomotor, ein Dieselmotor, ein Wankelmotor oder ein Zweitaktmotor sein.An internal combustion engine can be, in particular, any machine that can generate a rotary motion by burning a drive medium, such as gasoline, diesel, kerosene, ethanol, liquid gas, LPG, etc. An internal combustion engine can be, for example, an Otto engine, a diesel engine, a Wankel engine or a two-stroke engine.
Beim seriellen Fahren oder Kriechen wird eine elektrische Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs generatorisch von einer Verbrennungsmaschine des Kraftfahrzeugs betrieben. Die so erzeugte Energie wird dann einer weiteren elektrischen Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt, um Antriebsleistung bereitzustellen.When driving or crawling in series, an electric drive machine of a motor vehicle is operated as a generator by an internal combustion engine of the motor vehicle. The energy generated in this way is then made available to a further electric drive machine of the motor vehicle in order to provide drive power.
Eine elektrische Fahrzeugachse, oder kurz elektrische Achse, ist vorzugsweise eine Nicht-Haupt-Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs, bei der mittels einer elektrischen Antriebsmaschine Antriebsleistung auf Räder des Kraftfahrzeugs übertragen werden kann. Es versteht sich, dass die elektrische Antriebsmaschine auch mittels eines Getriebes angebunden sein kann. Mittels einer elektrischen Achse kann ganz oder teilweise eine Zugkraft aufrechterhalten werden, wenn im Getriebe für eine Haupt-Antriebsachse ein Gangwechsel erfolgt. Ferner kann mittels einer elektrischen Achse zumindest teilweise eine Allrad-Funktionalität eingerichtet werden.An electric vehicle axle, or electric axle for short, is preferably a non- Main drive axle of a motor vehicle, in which drive power can be transmitted to the wheels of the motor vehicle by means of an electric drive machine. It goes without saying that the electric drive machine can also be connected by means of a transmission. A traction force can be maintained in whole or in part by means of an electric axle when a gear change takes place in the transmission for a main drive axle. Furthermore, an all-wheel drive functionality can be set up at least partially by means of an electric axle.
Ein elektrodynamisches Anfahrelement (EDA) bewirkt, dass über einen oder mehrere Planetenradsätze eine Drehzahlüberlagerung von Verbrennungsmaschinen-Drehzahl und elektrischer Antriebsmaschinen-Drehzahl stattfindet, sodass ein Anfahren eines Kraftfahrzeugs aus dem Stillstand bei laufender Verbrennungsmaschine, vorzugsweise ohne Reibkupplung, möglich ist. Dabei stützt die elektrische Antriebsmaschine ein Drehmoment ab. Vorzugsweise ist die Verbrennungsmaschine nicht mehr durch eine Anfahrkupplung oder dergleichen vom Getriebe trennbar. Durch Verwenden eines EDAs können vorzugsweise Anlasser, Generator und Anfahrkupplung beziehungsweise hydrodynamischer Wandler entfallen. Dabei baut ein EDA insbesondere so kompakt, dass alle Komponenten im serienmäßigen Kupplungsgehäuse ohne Verlängerung des Getriebes Platz finden. Das elektrodynamische Anfahrelement kann beispielsweise über einen weich abgestimmten Torsionsdämpfer fest mit einer Verbrennungsmaschine und insbesondere einem Schwungrad einer Verbrennungsmaschine verbunden sein. Somit können die elektrische Antriebsmaschine und die Verbrennungsmaschine wahlweise gleichzeitig oder alternativ betrieben werden. Hält das Kraftfahrzeug an, können elektrische Antriebsmaschine und Verbrennungsmaschine abgeschaltet werden. Aufgrund einer guten Regelbarkeit der elektrischen Antriebsmaschine wird eine sehr hohe Anfahrqualität erreicht, die der eines Antriebs mit Wandlerkupplung entsprechen kann.An electrodynamic starting element (EDA) causes the speed of the internal combustion engine and the speed of the electric drive unit to be superimposed via one or more planetary gear sets, so that a motor vehicle can be started from a standstill while the internal combustion engine is running, preferably without a friction clutch. In this case, the electric drive machine supports a torque. Preferably, the internal combustion engine can no longer be separated from the transmission by a starting clutch or the like. By using an EDA, the starter, generator and starting clutch or hydrodynamic converter can preferably be omitted. In particular, an EDA is so compact that all components can be accommodated in the standard clutch housing without extending the transmission. The electrodynamic starting element can be firmly connected to an internal combustion engine and in particular to a flywheel of an internal combustion engine, for example via a softly tuned torsional damper. Thus, the electric drive machine and the internal combustion engine can be operated either simultaneously or alternatively. If the motor vehicle stops, the electric drive motor and the internal combustion engine can be switched off. Due to the good controllability of the electric drive unit, a very high starting quality is achieved, which can correspond to that of a drive with a converter clutch.
Bei einer sogenannten elektrodynamischen Schaltung (EDS) findet wie beim EDA-Anfahren über einen oder mehrere Planetenradsätze eine Drehzahlüberlagerung von Verbrennungsmaschinen-Drehzahl und elektrischer Antriebsmaschinen-Drehzahl statt. Zum Schaltungsbeginn werden die Drehmomente der elektrischen Antriebsmaschine und der Verbrennungsmaschine angepasst, sodass das auszulegende Schaltelement lastfrei wird. Nach dem Öffnen dieses Schaltelements erfolgt eine Drehzahlanpassung unter Erhaltung der Zugkraft, sodass das einzulegende Schaltelement synchron wird. Nach dem Schließen des Schaltelements erfolgt die Lastaufteilung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Antriebsmaschine beliebig je nach Hybrid-Betriebsstrategie. Das elektrodynamische Schaltverfahren hat den Vorteil, dass das zu schaltende Schaltelement des Zielgangs durch das Zusammenspiel der elektrischen Antriebsmaschine und der Verbrennungsmaschine synchronisiert wird, wobei die elektrische Antriebsmaschine vorzugsweise präzise regelbar ist. Ein weiterer Vorteil des EDS-Schaltverfahrens ist, dass eine hohe Zugkraft erreicht werden kann, da sich die Drehmomente der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine im Hybridgetriebe summieren.In a so-called electrodynamic shift (EDS), as with EDA starting, a speed superimposition of the speed of the internal combustion engine and the speed of the electric drive machine takes place via one or more planetary gear sets. At the start of shifting, the torques of the electric drive motor and the internal combustion engine are adjusted so that the shifting element to be designed is load-free. After opening this switching element, the speed is adjusted while maintaining the traction, so that the switching element to be engaged becomes synchronous. After the switching element is closed, the load is shared between the internal combustion engine and the electric drive unit as required, depending on the hybrid operating strategy. The advantage of the electrodynamic shifting method is that the shifting element of the target gear to be shifted is synchronized by the interaction of the electric drive motor and the internal combustion engine, with the electric drive motor preferably being precisely controllable. Another advantage of the EDL shifting process is that a high level of traction can be achieved, since the torques of the internal combustion engine and the electric machine add up in the hybrid transmission.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang; -
2a eine schematische Darstellung einer Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; -
2b eine schematische Darstellung einer alternativen Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; -
3a schematisch die Schaltzustände des Hybridgetriebes gemäß der2a ; -
3b schematisch die Schaltzustände des Hybridgetriebes gemäß der2b ; -
4a eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; -
4b eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; -
5a eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; -
5b eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; -
6a eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; -
6b eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; -
7a schematisch die Schaltzustände des Hybridgetriebes gemäß der5a und6a ; -
7b schematisch die Schaltzustände des Hybridgetriebes gemäß der5b und6b ; -
8a eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; -
8b eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; -
9a eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; -
9b eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; -
10a schematisch die Schaltzustände des Hybridgetriebes gemäß der9a ; -
10b schematisch die Schaltzustände des Hybridgetriebes gemäß der9b ; -
11a eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; -
11 b eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; -
12a eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; -
12b eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; -
13a eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; -
13b eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; -
14a eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; -
14b eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; -
15a eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; und -
15b eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes.
-
1 a schematic plan view of a motor vehicle with a motor vehicle drive train according to the invention; -
2a a schematic representation of a variant of a hybrid transmission according to the invention; -
2 B a schematic representation of an alternative variant of a hybrid transmission according to the invention; -
3a schematically the switching states of the hybrid transmission according to the2a ; -
3b schematically the switching states of the hybrid transmission according to the2 B ; -
4a another variant of a hybrid transmission according to the invention; -
4b another variant of a hybrid transmission according to the invention; -
5a another variant of a hybrid transmission according to the invention; -
5b another variant of a hybrid transmission according to the invention; -
6a another variant of a hybrid transmission according to the invention; -
6b another variant of a hybrid transmission according to the invention; -
7a schematically the switching states of the hybrid transmission according to the5a and6a ; -
7b schematically the switching states of the hybrid transmission according to the5b and6b ; -
8a another variant of a hybrid transmission according to the invention; -
8b another variant of a hybrid transmission according to the invention; -
9a another variant of a hybrid transmission according to the invention; -
9b another variant of a hybrid transmission according to the invention; -
10a schematically the switching states of the hybrid transmission according to the9a ; -
10b schematically the switching states of the hybrid transmission according to the9b ; -
11a another variant of a hybrid transmission according to the invention; -
11 b another variant of a hybrid transmission according to the invention; -
12a another variant of a hybrid transmission according to the invention; -
12b another variant of a hybrid transmission according to the invention; -
13a another variant of a hybrid transmission according to the invention; -
13b another variant of a hybrid transmission according to the invention; -
14a another variant of a hybrid transmission according to the invention; -
14b another variant of a hybrid transmission according to the invention; -
15a another variant of a hybrid transmission according to the invention; and -
15b another variant of a hybrid transmission according to the invention.
In
Das Hybridgetriebe 18 umfasst ferner eine Vorgelegewelle 32, an der eine Hohlwelle 34 angeordnet ist. Weiterhin umfasst das Hybridgetriebe 18 einen Planetenradsatz RS sowie insgesamt drei gangbildende Stirnradpaare, die mit ST1 bis ST3 bezeichnet sind.The
Die erste Getriebeeingangswelle 24 weist einen Torsionsschwingungsdämpfer auf und ist mit einer Kurbelwelle 36 der nicht gezeigten Verbrennungsmaschine 16 über den Torsionsschwingungsdämpfer antriebswirksam verbunden. Die zweite Getriebeeingangswelle 26 ist über ein Festrad und eine Kette antriebswirksam mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 verbunden.The first
Die erste Getriebeeingangswelle 24 ist antriebswirksam, vorzugsweise mittels einer Kette, mit einem an der zweiten Zwischenwelle 30 angeordneten Festrad verbunden.The first
Ferner umfasst das Hybridgetriebe 18 in dem gezeigten Beispiel fünf Schaltelemente A bis D und L.Furthermore, the
Ein Sonnenrad des Planetenradsatzes RS ist antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle 26 verbunden. Ein Planetenradträger des Planetenradsatzes RS ist antriebswirksam mit einem Stirnrad des dritten Stirnradpaars ST3 verbunden, wobei das weitere Zahnrad des Stirnradpaars ST3 als Festrad ausgebildet ist und der Vorgelegewelle 32 zugeordnet ist.A sun gear of the planetary gear set RS is drivingly connected to the second
Ein Hohlrad des Planetenradsatzes RS ist antriebswirksam mit der ersten Zwischenwelle 28 verbunden.A ring gear of the planetary gearset RS is drivingly connected to the first
Ein erstes Stirnradpaar ST1 weist ein Festrad auf, das antriebswirksam an der Hohlwelle 34 angeordnet ist. Ein weiteres Festrad des ersten Stirnradpaars ST1 ist an der zweiten Zwischenwelle 30 angeordnet.A first pair of spur gears ST1 has a fixed gear which is arranged on the
Ein Zahnrad des zweiten Stirnradpaars ST2 ist ebenfalls an der Hohlwelle 34 angeordnet. Das zweite Stirnradpaar ST2 umfasst ein Losrad, das an der ersten Zwischenwelle 28 angeordnet ist. Dieses Losrad kann durch Einlegen des ersten Schaltelements A antriebswirksam mit der ersten Zwischenwelle 28 und durch Einlegen eines Verbindungsschaltelements L antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle 26 verbunden werden kann.A gear of the second pair of spur gears ST2 is also arranged on the
Die Hohlwelle 34 kann durch Einlegen eines zweiten Schaltelements B antriebswirksam mit der Vorgelegewelle 32 verbunden werden.The
Die zweite Zwischenwelle 30 kann durch Einlegen eines dritten Schaltelements C antriebswirksam mit der ersten Zwischenwelle 28 verbunden werden.The second
Durch Einlegen eines vierten Schaltelements D kann der Planetenradsatz RS verblockt werden, indem das Hohlrad des Planetenradsatzes RS antriebswirksam mit dem Sonnenrad des Planetenradsatzes RS verbunden wird.By inserting a fourth shifting element D, the planetary gear set RS can be blocked by the ring gear of the planetary gear set RS being connected in a drivingly effective manner to the sun gear of the planetary gear set RS.
Die Schaltelemente A bis D und L sind vorzugsweise als unsynchronisierte, beispielsweise Klauenschaltelemente ausgebildet. Ferner sind das erste Schaltelement A und das dritte Schaltelement C sowie das vierte Schaltelement D und das Verbindungschaltelement L zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst.The switching elements A to D and L are preferably designed as unsynchronized, for example claw switching elements. Furthermore, the first shifting element A and the third shifting element C as well as the fourth shifting element D and the connecting shifting element L are combined to form a double shifting element.
An der Vorgelegewelle 32 ist ferner ein viertes Stirnradpaar ST4 angeordnet, das Antriebsleistung aus dem Hybridgetriebe 18 in einen Abtrieb 38 des Hybridgetriebes überträgt.A fourth pair of spur gears ST4 is also arranged on the
Der Abtrieb 38 umfasst vorzugsweise ein Differential mit einer Differentialwelle, wobei die Differentialwelle als Vollwelle ausgebildet ist und das Hybridgetriebe 18 und insbesondere die erste Zwischenwelle 28 vollständig durchdringt. Mit anderen Worten kann das Hybridgetriebe 18 um die Differentialwelle herum angeordnet werden. Das Differential des Abtriebs 38 kann beispielsweise als Kugeldifferential, Stirnraddifferential oder Planetenraddifferential ausgebildet sein.The
Vorzugsweise wird das Hybridgetriebe 18 folglich um eine Differentialwelle herum an einer Vorderachse angeordnet, wobei die Verbrennungsmaschine 16 sowie die erste elektrische Antriebsmaschine 14 achsparallel hierzu angeordnet sind.The
In
Zum Einrichten der ersten Hybridgangstufe H1 sind das erste Schaltelement A und das Verbindungsschaltelement L zu schließen.To set up the first hybrid gear stage H1, the first switching element A and the connecting switching element L are to be closed.
Eine erste Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.1 kann durch Schließen des ersten Schaltelements A und des zweiten Schaltelements B eingerichtet werden.A first variant of the second hybrid gear stage H2.1 can be set up by closing the first switching element A and the second switching element B.
Eine zweite Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.2 kann durch Schließen des zweiten Schaltelements B und des Verbindungsschaltelements L eingerichtet werden.A second variant of the second hybrid gear stage H2.2 can be set up by closing the second switching element B and the connecting switching element L.
Eine dritte Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.3 kann durch Schließen des zweiten Schaltelements B und des dritten Schaltelements C eingerichtet werden. A third variant of the second hybrid gear stage H2.3 can be set up by closing the second switching element B and the third switching element C.
Ein Schließen des dritten Schaltelements C und des Verbindungsschaltelements L richtet eine dritte Hybridgangstufe H3 ein.Closing the third shift element C and the connecting shift element L establishes a third hybrid gear stage H3.
Eine vierte Hybridgangstufe H4 kann durch Schließen des dritten Schaltelements C und des vierten Schaltelements D eingerichtet werden.A fourth hybrid gear stage H4 can be set up by closing the third switching element C and the fourth switching element D.
Eine Elektrogangstufe E2 wird durch Schließen des vierten Schaltelements D eingerichtet.An electric gear stage E2 is set up by closing the fourth switching element D.
Ein erster elektrodynamischer Überlagerungszustand ECVT1 kann durch Schließen des ersten Schaltelements A eingerichtet werden.A first electrodynamic superimposition state ECVT1 can be set up by closing the first switching element A.
Ein zweiter elektrodynamischer Überlagerungszustand ECVT2 kann durch Schließen des dritten Schaltelements C eingerichtet werden.A second electrodynamic superimposition state ECVT2 can be set up by closing the third switching element C.
Ein Zustand Laden-in-Neutral, bei dem die Verbrennungsmaschine 16 antriebswirksam mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine verbunden ist, kann durch Schließen des Verbindungsschaltelements L eingerichtet werden.A charge-in-neutral state, in which the
Zum Einrichten der zweiten Hybridgangstufe H2 ist folglich das zweite Schaltelement B zu schließen, wobei die alternativen Varianten durch das Schließen weiterer Schaltelemente definierte Drehzahlen an den Getriebewellen und insbesondere der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 einrichten.Consequently, to set up the second hybrid gear stage H2, the second shifting element B must be engaged, with the alternative variants setting up defined speeds on the transmission shafts and in particular on the first
Zum verbrennungsmotorischen bzw. hybriden Fahren stehen vier mechanische Hauptfahrgänge für die Verbrennungsmaschine 16 zur Verfügung. In der ersten Hybridgangstufe H1 sind das erste Schaltelement A und das Verbindungsschaltelement L geschlossen. Die Verbrennungsmaschine 16 wird folglich über das erste Stirnradpaar ST1, das zweite Stirnradpaar ST2, den durch das erste Schaltelement A und das Verbindungsschaltelement L verblockten Planetenradsatz RS, das dritte Stirnradpaar ST3 und das Abtriebsstirnradpaar ST4 mit dem Abtrieb 38 und insbesondere einem Differential des Abtriebs verbunden.Four mechanical main driving gears are available for the
Die zweite Hybridgangstufe H2 wird durch ein geschlossenes zweites Schaltelement B über das erste Stirnradpaar ST1 und das Abtriebsstirnradpaar ST4 erzeugt. Durch zusätzliches Schließen des ersten Schaltelements A, des Verbindungsschaltelements L oder des dritten Schaltelements C kann eine Schaltung vorbereitet werden oder das Drehzahlniveau der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 verändert werden.The second hybrid gear stage H2 is generated by a closed second switching element B via the first pair of spur gears ST1 and the output pair of spur gears ST4. By additionally closing the first switching element A, the connecting switching element L or the third switching element C, a shift can be prepared or the speed level of the first
Die dritte Hybridgangstufe H3 ist eine leistungsverzweigte Gangstufe, bei der der Planetenradsatz RS als Summationsgetriebe fungiert. Hierbei sind das dritte Schaltelement C und das Verbindungsschaltelement L geschlossen.The third hybrid gear stage H3 is a power-split gear stage in which the planetary gear set RS acts as a summation gear. In this case, the third switching element C and the connecting switching element L are closed.
In der vierten Hybridgangstufe ist die Verbrennungsmaschine 16 über den verblockten Planetenradsatz RS, das dritte Stirnradpaar ST3 und das Abtriebsstirnradpaar ST4 mit dem Abtrieb 38 und insbesondere einem Differential des Abtriebs 38 verbunden.In the fourth hybrid gear, the
Zum elektrischen Fahren steht die Elektrogangstufe E2 zur Verfügung, in der das vierte Schaltelement D geschlossen ist. Der Planetenradsatz RS ist somit verblockt. Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 verwendet damit eine eigene Vorübersetzung, die bei der Anbindung an die zweite Getriebeeingangswelle 26 eingerichtet wird, sowie das dritte Stirnradpaar ST3 und das Abtriebsstirnradpaar ST4. Mit der elektrischen Gangstufe E2 kann der gesamte Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs abgedeckt werden. Eine Verbindung zur Verbrennungsmaschine 16 ist im Hybridgetriebe 18 in Neutralstellung geschaltet, also das erste Schaltelement A, das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C sind offen. Sofern eine Verbrennungsmaschinenkupplung vorhanden ist, kann diese geöffnet oder geschlossen sein.The electric gear stage E2, in which the fourth switching element D is closed, is available for electric driving. The planetary gear set RS is thus blocked. The first
Ist das erste Schaltelement A geschlossen, entsteht ein elektrodynamischer Überlagerungszustand ECVT1 am Planetenradsatz RS. Die Verbrennungsmaschine 16 ist dann über das erste Stirnradpaar ST1 und das zweite Stirnradpaar ST2 mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes RS verbunden. Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 stützt am Sonnenrad des Planetenradsatzes RS das Drehmoment der Verbrennungsmaschine 16 ab, wobei der Planetenradträger des Planetenradsatzes RS über das dritte Stirnradpaar ST3 und das Abtriebsstirnradpaar ST4 mit dem Abtrieb 38 verbunden ist. In diesem Zustand ist ein EDA-Anfahren vorwärts möglich. Aus dem ersten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT1 kann die Verbrennungsmaschine 16 in die erste Hybridgangstufe H1 und die erste Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.1 geschaltet werden, weil das erste Schaltelement A in diesen Gangstufen jeweils geschlossen ist.If the first shifting element A is closed, an electrodynamic superimposition state ECVT1 occurs on the planetary gear set RS. The
Ein weiterer elektrodynamischer Überlagerungszustand, ECVT2, entsteht durch Schließen des dritten Schaltelements C. Die Verbrennungsmaschine 16 ist dann direkt mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes RS verbunden, die erste elektrische Antriebsmaschine 14 stützt am Sonnenrad das Moment der Verbrennungsmaschine 16 ab, wobei der Planetenradträger des Planetenradsatzes RS über das dritte Stirnradpaar ST3 und das Abtriebsstirnradpaar ST4 mit dem Abtrieb 38 verbunden ist. Hierdurch ist ein weiterer EDA-Zustand, der vorwärtsgerichtet ist, möglich. Aus dem zweiten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT2 kann für die Verbrennungsmaschine 16 die dritte Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.3, die dritte Hybridgangstufe H3 und die vierte Hybridgangstufe H4 geschaltet werden, weil das dritte Schaltelement C in diesen Gangstufen jeweils geschlossen ist.Another electrodynamic superimposition state, ECVT2, is created by closing the third switching element C. The
Folglich sind die folgenden elektrodynamischen Lastschaltungen möglich. Eine Schaltung von der ersten mechanischen Gangstufe in die zweite mechanische Gangstufe kann elektrodynamisch durch die erste elektrische Antriebsmaschine 14 erfolgen, wobei das erste Schaltelement A geschlossen bleibt und von der ersten Hybridgangstufe H1 in die erste Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.1 gewechselt wird.Consequently, the following electrodynamic load shifts are possible. A shift from the first mechanical gear to the second mechanical gear can take place electrodynamically by the first
Eine Schaltung von der zweiten in die dritte Gangstufe kann ebenfalls elektrodynamisch durch die erste elektrische Antriebsmaschine 14 erfolgen, wobei das dritte Schaltelement C geschlossen bleibt. Hierbei kann von der dritten Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.3 in die dritte Hybridgangstufe H3 gewechselt werden.A shift from second to third gear can also be done electrodynamically the first
Eine Schaltung von der dritten in die vierte Gangstufe ist ebenfalls elektrodynamisch durch die erste elektrische Antriebsmaschine 14 möglich, wobei das dritte Schaltelement C geschlossen bleibt. Ein Übergang von der dritten Hybridgangstufe H3 in die vierte Hybridgangstufe H4 ist hierdurch möglich.A shift from the third to the fourth gear is also possible electrodynamically by the first
Der erste elektrodynamische Überlagerungszustand ECVT1 wird folglich zum Anfahren und für die Lastschaltungen von der ersten Hybridgangstufe H1 in die erste Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.1 genutzt. Der zweite elektrodynamische Überlagerungszustand ECVT2 wird folglich für die Lastschaltung von der dritten Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.3 in die dritte Hybridgangstufe H3 und von der dritten Hybridgangstufe H3 in die vierte Hybridgangstufe H4 genutzt.The first electrodynamic superposition state ECVT1 is consequently used for starting and for power shifts from the first hybrid gear stage H1 to the first variant of the second hybrid gear stage H2.1. The second electrodynamic superimposition state ECVT2 is consequently used for power shifting from the third variant of the second hybrid gear stage H2.3 to the third hybrid gear stage H3 and from the third hybrid gear stage H3 to the fourth hybrid gear stage H4.
In der zweiten Gangstufe findet zum Weiterschalten eine Vorwahlschaltung von der ersten Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.1 in die dritte Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.3 statt. Die zweite Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.2 wird als Fahrgangstufe verwendet, da in dieser Gangstufe das beste Drehzahlniveau und auch der beste Wirkungsgrad für die erste elektrische Antriebsmaschine 14 erreicht wird .In the second gear there is a preselection shift from the first variant of the second hybrid gear H2.1 to the third variant of the second hybrid gear H2.3 for further shifting. The second variant of the second hybrid gear H2.2 is used as a driving gear, since the best speed level and also the best efficiency for the first
Eine Schaltung von der dritten Hybridgangstufe H3 in die vierte Hybridgangstufe H4 kann beispielsweise wie folgt erfolgen. Im Ausgangszustand, der dritten Hybridgangstufe H3, sind das dritte Schaltelement C und das Verbindungsschaltelement L geschlossen. Die Momente der Verbrennungsmaschine 16 und der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 werden so eingestellt, dass einerseits das gewünschte Abtriebsmoment bereitgestellt wird und andererseits das auszulegende Verbindungsschaltelement L lastfrei wird. Es versteht sich, dass das Verbindungsschaltelement L vorzugsweise als Klauenschaltelement ausgebildet ist. Sodann wird das Verbindungsschaltelement L geöffnet. Die Momente der Verbrennungsmaschine 16 und der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 werden so eingestellt, dass einerseits das gewünschte Abtriebsmoment bereitgestellt wird und andererseits die Drehzahl der Verbrennungsmaschine 16 absinkt. Ist das einzulegende vierte Schaltelement D synchron, wird es geschlossen. Dadurch ist die vierte Hybridgangstufe H4 für die Verbrennungsmaschine 16 mechanisch geschaltet, also das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D geschlossen.A shift from the third hybrid gear stage H3 to the fourth hybrid gear stage H4 can take place, for example, as follows. In the initial state, the third hybrid gear stage H3, the third switching element C and the connecting switching element L are closed. The moments of the
Rückschaltungen erfolgen analog zu den Hochschaltungen, nur in umgekehrter Ablauffolge. Es versteht sich, dass auch Schubschaltungen möglich sind, da die erste elektrische Antriebsmaschine auch Moment am Planetenradsatz RS bremsend abstützen kann.Downshifts take place in the same way as upshifts, only in reverse sequence. It goes without saying that overrun shifts are also possible, since the first electric drive machine can also support braking torque on the planetary gear set RS.
Ist nur das Verbindungsschaltelement L geschlossen, kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 unabhängig vom Abtrieb 38 mit der Verbrennungsmaschine 16 verbunden werden. Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 und die Verbrennungsmaschine 16 drehen dann in einem festen Verhältnis zueinander. Hierdurch kann einerseits ein Start der Verbrennungsmaschine 16 mittels der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 erfolgen. Andererseits kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 auch als Generator betrieben werden und einen elektrischen Energiespeicher 22 laden oder elektrische Verbraucher versorgen.If only the connecting switching element L is closed, the first
Es versteht sich, dass der Verbraucher auch eine zweite elektrische Antriebsmaschine 20 sein kann, die beispielsweise die andere Fahrzeugachse antreibt, es kann also eine elektrische Achse betrieben werden. Ein Übergang vom Zustand Laden-in-Neutral LiN ist in die erste Hybridgangstufe H1, die zweite Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.2 und die dritte Hybridgangstufe H3 möglich, weil in diesen Schaltzuständen das Verbindungsschaltelement L jeweils geschlossen ist.It goes without saying that the consumer can also be a second
Ist im Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 eine elektrische Achse vorhanden, kann eine E-CVT-Funktion eingerichtet werden. Die elektrodynamischen Überlagerungszustände ECVT1, ECVT2 sind leistungsverzweigte E-CVT-Fahrbereiche für die Verbrennungsmaschine 16, bei denen auch ein batterieneutraler Betrieb möglich ist.If there is an electric axle in the motor
Ferner kann ein serielles Fahren erfolgen, bei dem das Hybridgetriebe 18 in den Zustand Laden-in-Neutral LiN geschaltet wird. In diesem Zustand kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 generatorisch von der Verbrennungsmaschine 16 betrieben werden und die so erzeugte Energie der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 zur Verfügung gestellt werden.Furthermore, serial driving can take place, in which the
Aus der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 kann eine Zugkraftunterstützung erfolgen. Die zweite elektrische Antriebsmaschine 20 kann die Zugkraft stützen, wenn im Hybridgetriebe 18 Umschaltungen notwendig sind, bei denen der Abtrieb 38 des Hybridgetriebes 18 lastfrei wird. Beispiele für solche Übergänge sind, wenn zuerst rein elektrisch mittels der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 gefahren wird und ein Start der Verbrennungsmaschine 16 mittels der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 erfolgen soll, wobei das Hybridgetriebe 18 vorzugsweise in Neutral geschaltet ist. Ein weiteres Beispiel ist ein serielles Schalten. Bei einem geschlossenen Verbindungsschaltelement L erfolgt ein beliebiger Wechsel zwischen der ersten Hybridgangstufe H1, der zweiten Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.2 und der dritten Hybridgangstufe H3. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die erste elektrische Antriebsmaschine 14 unterbrechungsfrei generatorisch arbeiten kann und so sowohl das Bordnetz als auch die zweite elektrische Antriebsmaschine 20 mit elektrischer Leistung versorgen kann.Traction force support can be provided from the second
In
Zum Einrichten der ersten Hybridgangstufe H1 sind das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C zu schließen.To set up the first hybrid gear stage H1, the second switching element B and the third switching element C are to be closed.
Eine zweite Hybridgangstufe H2 wird durch Schließen des dritten Schaltelements C und des Verbindungsschaltelements L eingerichtet.A second hybrid gear stage H2 is established by closing the third switching element C and the connecting switching element L.
Eine dritte Hybridgangstufe H3 wird durch Schließen des dritten Schaltelements C und des vierten Schaltelements D eingerichtet.A third hybrid gear stage H3 is set up by closing the third switching element C and the fourth switching element D.
Eine Elektrogangstufe E2 wird durch Schließen des vierten Schaltelements D eingerichtet.An electric gear stage E2 is set up by closing the fourth switching element D.
Ein elektrodynamischer Überlagerungsbereich ECVT wird durch Schließen des dritten Schaltelements C eingerichtet.An electrodynamic overlap range ECVT is set up by closing the third switching element C.
Der Zustand Laden-in-Neutral kann durch Schließen des Verbindungsschaltelements L eingerichtet werden.The charge-to-neutral state can be established by closing the connection switching element L .
Folglich ist durch die Einsparung des Schaltelements A, also das Weglassen des Schaltelements A, nur eine Variante der zweiten Hybridgangstufe möglich. Ferner kann nur ein ECVT-Modus eingerichtet werden.Consequently, only one variant of the second hybrid gear stage is possible due to the saving of the shifting element A, ie the omission of the shifting element A. Furthermore, only one ECVT mode can be set up.
Elektrodynamische Lastschaltungen können wie folgt erfolgen. Eine Schaltung von der ersten Gangstufe in die zweite Gangstufe kann elektrodynamisch durch die erste elektrische Antriebsmaschine 14 erfolgen, wobei das dritte Schaltelement geschlossen bleibt. Es findet ein Wechsel von der ersten Hybridgangstufe H1 in die zweite Hybridgangstufe H2 statt.Electrodynamic load shifts can take place as follows. A shift from the first gear to the second gear can take place electrodynamically by the first
Eine Schaltung von der zweiten in die dritte Gangstufe kann ebenfalls elektrodynamisch durch die erste elektrische Antriebsmaschine 14 erfolgen, wobei das dritte Schaltelement C geschlossen bleibt. Es erfolgt ein Wechsel von der zweiten Hybridgangstufe H2 in die dritte Hybridgangstufe H3.A shift from the second to the third gear can also take place electrodynamically by the first
Ferner ist eine elektrodynamische Lastschaltung von der ersten in die dritte Gangstufe elektrodynamisch durch die erste elektrische Antriebsmaschine 14 möglich, wobei das dritte Schaltelement C geschlossen bleibt. Es erfolgt ein Wechsel von der ersten Hybridgangstufe H1 in die dritte Hybridgangstufe H3.Furthermore, an electrodynamic power shift from the first to the third gear is possible electrodynamically by the first
Der einzige ECVT-Zustand wird folglich zum Anfahren und für die Lastschaltung von der ersten Hybridgangstufe H1 in die zweite Hybridgangstufe H2, von der zweiten Hybridgangstufe H2 in die dritte Hybridgangstufe H3 und von der ersten Hybridgangstufe H1 in die dritte Hybridgangstufe H3 genutzt. Folglich sind keine Vorwahlschaltungen nötig, um von der ersten Hybridgangstufe H1 bis in die dritte Hybridgangstufe H3 durchzuschalten.The single ECVT state is consequently used for starting and for power shifting from the first hybrid gear stage H1 to the second hybrid gear stage H2, from the second hybrid gear stage H2 to the third hybrid gear stage H3 and from the first hybrid gear stage H1 to the third hybrid gear stage H3. Consequently, no pre-selection circuits are necessary to switch through from the first hybrid gear stage H1 to the third hybrid gear stage H3.
Eine Schaltung von der zweiten Hybridgangstufe H2 in die dritte Hybridgangstufe H3 kann beispielsweise wie folgt erfolgen. In der Hybridgangstufe H2 sind das dritte Schaltelement C und das Verbindungsschaltelement L geschlossen. Die Momente der Verbrennungsmaschine 16 und der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 werden so eingestellt, dass einerseits das gewünschte Abtriebsmoment bereitgestellt wird und andererseits das auszulegende Verbindungsschaltelement L lastfrei wird. Das Verbindungsschaltelement L wird sodann geöffnet. Die Momente der Verbrennungsmaschine 16 und der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 werden so eingestellt, dass einerseits das gewünschte Abtriebsmoment bereitgestellt wird und andererseits die Drehzahl der Verbrennungsmaschine 16 absinkt. Ist das einzulegende vierte Schaltelement D synchron, wird es geschlossen. Dadurch ist die dritte Hybridgangstufe H3 für die Verbrennungsmaschine 16 mechanisch geschaltet.A shift from the second hybrid gear stage H2 to the third hybrid gear stage H3 can take place, for example, as follows. In the hybrid gear stage H2, the third switching element C and the connecting switching element L are closed. The moments of the
Rückschaltungen erfolgen analog zu Hochschaltungen, nur in umgekehrter Ablauffolge. Es versteht sich, dass auch Schubschaltungen möglich sind, da die erste elektrische Antriebsmaschine 14 Moment am Planetenradsatz RS bremsend abstützen kann.Downshifts are analogous to upshifts, only in reverse sequence. It goes without saying that overrun shifts are also possible, since the first
In den
In der
In der
In den
Es versteht sich, dass das Hybridgetriebe 18 prinzipiell auch ohne Verbrennungsmaschinenkupplung K0 betrieben werden kann. Jedoch kann eine Verbrennungsmaschinenkupplung K0 aus funktionssicherheitstechnischen Gründen notwendig sein.It goes without saying that the
In den
In den
In den
In dem in
In dem in
In den
In den
In den
In den
In den
In den
In
In
Es versteht sich, dass in den oben gezeigten Ausführungsformen von Hybridgetrieben das Festsetzschaltelement E sowie die Verbrennungsmaschinenkupplung K0 als optional anzusehen sind. Alle gezeigten Ausführungsformen können folglich ohne die oben genannten Bauteile geschaffen werden, wobei mit einem entsprechend verringerten Funktionsumfang zu rechnen ist.It goes without saying that in the embodiments of hybrid transmissions shown above, the locking shift element E and the internal combustion engine clutch K0 are to be regarded as optional. All of the embodiments shown can consequently be created without the above-mentioned components, with a correspondingly reduced range of functions having to be expected.
Die Anbindung der Verbrennungsmaschine 16 zum Hybridgetriebe 18 kann beispielhaft über eine Kette oder über eine Räderkette erfolgen. Ebenso kann die Anbindung der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 über eine Kette oder eine Räderkette erfolgen.The
Das Differential kann aus einer Stirnradstufe, die von der Vorgelegewelle 32 aus auf ein Kugeldifferential auf einer Getriebehauptachse greift, bestehen. Es versteht sich, dass das Differential auch aus einem drehmomenterhöhenden Planetenradsatz und einem Kugeldifferential bestehen kann. Anstelle des Kugeldifferentials kann auch ein Stirnraddifferential oder andere Differentialsysteme verwendet werden, wie beispielsweise ein integriertes Differential, das sowohl eine Drehmomenterhöhung als auch eine Differentialwirkung erreichen kann.The differential can consist of a spur gear stage, which engages from the
Das vierte Schaltelement D dient zur Verblockung des Planetenradsatzes RS. Zur Verblockung können zwei beliebige Wellen des Planetenradsatzes RS drehfest miteinander verbunden werden, sodass die gesamte Planetenradsatzeinheit mit derselben Drehzahl dreht. Neben den dargestellten Varianten, bei denen das vierte Schaltelement D das Sonnenrad und das Hohlrad des Planetenradsatzes antriebswirksam verbindet, kann das vierte Schaltelement D auch den Planetenradträger und das Sonnenrad oder den Planetenradträger oder das Hohlrad des Planetenradsatzes RS verbinden.The fourth shifting element D is used to block the planetary gearset RS. For blocking, any two shafts of the RS planetary gear set can be connected to one another in a torque-proof manner, so that the entire planetary gear set unit rotates at the same speed. In addition to the variants shown, in which the fourth shifting element D drives the sun gear and the ring gear of the planetary gearset, the fourth shifting element D can also connect the planetary gear carrier and the sun gear or the planetary gear carrier or the ring gear of the planetary gearset RS.
Die Erfindung wurde anhand der Zeichnungen und der Beschreibung umfassend beschrieben und erklärt. Die Beschreibung und Erklärung sind als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Offenbarung und der nachfolgenden Patentansprüche.The invention has been comprehensively described and explained with reference to the drawings and the description. The description and explanation are intended to be exemplary and not limiting. The invention is not limited to the disclosed embodiments. Other embodiments or variations will become apparent to those skilled in the art upon use of the present invention upon a study of the drawings, the disclosure, and the claims that follow.
In den Patentansprüchen schließen die Wörter „umfassen“ und „mit“ nicht das Vorhandensein weiterer Elemente oder Schritte aus. Der undefinierte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl aus. Ein einzelnes Element oder eine einzelne Einheit kann die Funktionen mehrerer der in den Patentansprüchen genannten Einheiten ausführen. Die bloße Nennung einiger Maßnahmen in mehreren verschiedenen abhängigen Patentansprüchen ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht ebenfalls vorteilhaft verwendet werden kann. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen. Ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs 12 kann beispielsweise in Form eines Computerprogramms realisiert werden, das auf einem Steuergerät für den Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs 12 ausgeführt wird. Ein Computerprogramm kann auf einem nichtflüchtigen Datenträger gespeichert/vertrieben werden, beispielsweise auf einem optischen Speicher oder auf einem Halbleiterlaufwerk (SSD). Ein Computerprogramm kann zusammen mit Hardware und/oder als Teil einer Hardware vertrieben werden, beispielsweise mittels des Internets oder mittels drahtgebundener oder drahtloser Kommunikationssysteme. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen.In the claims, the words "comprising" and "having" do not exclude the presence of other elements or steps. The undefined article "a" or "an" does not exclude the presence of a plural. A single element or unit can perform the functions of several of the units recited in the claims. The mere naming of some measures in several different dependent patent claims should not be understood to mean that a combination of these measures cannot also be used to advantage. Reference signs in the claims are not to be understood as restrictive. A method for operating a motor
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 1212
- Kraftfahrzeug-Antriebsstrangautomotive powertrain
- 1414
- erste elektrische Antriebsmaschinefirst electric drive machine
- 1616
- Verbrennungsmaschinecombustion engine
- 1818
- Hybridgetriebehybrid transmission
- 2020
- zweite elektrische Antriebsmaschinesecond electric drive machine
- 2222
- Energiespeicherenergy storage
- 2424
- erste Getriebeeingangswellefirst transmission input shaft
- 2626
- zweite Getriebeeingangswellesecond transmission input shaft
- 2828
- erste Zwischenwellefirst intermediate wave
- 3030
- zweite Zwischenwellesecond intermediate wave
- 3232
- Vorgelegewellecountershaft
- 3434
- Hohlwellehollow shaft
- 3636
- Kurbelwellecrankshaft
- 3838
- Abtriebdownforce
- 40a, 40b40a, 40b
- Schaltmatrizenswitching matrices
- 42a, 42b42a, 42b
- Schaltmatrizenswitching matrices
- 44a, 44b44a, 44b
- Schaltmatrizenswitching matrices
- A bis DA to D
- Schaltelementeswitching elements
- EE
- Festsetzschaltelementlocking switching element
- LL
- Verbindungsschaltelementconnection switching element
- K0K0
- Verbrennungsmaschinenkupplunginternal combustion engine clutch
- ST1-ST3ST1-ST3
- Stirnradpaarespur gear pairs
- ST4ST4
- Abtriebsstirnradpaaroutput spur gear pair
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102011005562 A1 [0006]DE 102011005562 A1 [0006]
Claims (18)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021205343.2A DE102021205343A1 (en) | 2021-05-26 | 2021-05-26 | Power shift hybrid transmission |
PCT/EP2021/083440 WO2022248075A1 (en) | 2021-05-26 | 2021-11-30 | Power-shift hybrid transmission |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021205343.2A DE102021205343A1 (en) | 2021-05-26 | 2021-05-26 | Power shift hybrid transmission |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021205343A1 true DE102021205343A1 (en) | 2022-12-01 |
Family
ID=78828198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021205343.2A Pending DE102021205343A1 (en) | 2021-05-26 | 2021-05-26 | Power shift hybrid transmission |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021205343A1 (en) |
WO (1) | WO2022248075A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011005562A1 (en) | 2011-03-15 | 2012-09-20 | Zf Friedrichshafen Ag | Manual transmission of a hybrid drive for a motor vehicle |
DE102018008886A1 (en) | 2018-11-12 | 2019-05-16 | Daimler Ag | Group transmission device with a switching device |
WO2021093930A1 (en) | 2019-11-11 | 2021-05-20 | Gkn Automotive Limited | Transmission arrangement for hybrid drive, and method for controlling a hybrid drive |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012219452A1 (en) * | 2012-10-24 | 2014-04-24 | Zf Friedrichshafen Ag | Gearbox for use as dual clutch transmission, has sleeve shaft attached to three spur gear translation stages for realizing winding gears and connectable with input shafts and jackshaft, where input shafts are drivable over dual clutches |
WO2018028747A1 (en) * | 2016-08-08 | 2018-02-15 | Schaeffler Engineering GmbH | Drive train for a motor vehicle, and method for operating a drive train |
DE102018219606B4 (en) * | 2018-11-16 | 2021-04-08 | Zf Friedrichshafen Ag | Drive system for a motor vehicle |
-
2021
- 2021-05-26 DE DE102021205343.2A patent/DE102021205343A1/en active Pending
- 2021-11-30 WO PCT/EP2021/083440 patent/WO2022248075A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011005562A1 (en) | 2011-03-15 | 2012-09-20 | Zf Friedrichshafen Ag | Manual transmission of a hybrid drive for a motor vehicle |
DE102018008886A1 (en) | 2018-11-12 | 2019-05-16 | Daimler Ag | Group transmission device with a switching device |
WO2021093930A1 (en) | 2019-11-11 | 2021-05-20 | Gkn Automotive Limited | Transmission arrangement for hybrid drive, and method for controlling a hybrid drive |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022248075A1 (en) | 2022-12-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102021213660A1 (en) | Compact hybrid transmission in mixed construction | |
DE102021213669A1 (en) | Hybrid transmission with low drag losses in mixed construction | |
DE102021205344A1 (en) | Gear-free, power-shiftable hybrid transmission | |
DE102021203414A1 (en) | Gear-free, power-shiftable hybrid transmission | |
DE102021211237B4 (en) | Three-speed hybrid transmission in planetary design | |
DE102021211238B4 (en) | Multi-speed hybrid transmission in planetary design | |
DE102021211236B4 (en) | Compact hybrid transmission in planetary design | |
DE102021211239B4 (en) | Three-speed hybrid transmission | |
DE102021206260B4 (en) | Gear pre-selectable power shift hybrid transmission with regenerative support | |
DE102021205343A1 (en) | Power shift hybrid transmission | |
DE102021206520B4 (en) | Powershiftable hybrid transmission with no gear preselection and a simple design | |
DE102022201810B4 (en) | Compact hybrid transmission in planetary design, motor vehicle drive train and method | |
DE102021213652A1 (en) | Four-speed hybrid transmission | |
DE102021214535A1 (en) | Hybrid transmission that can be shifted electromotively and electrodynamically | |
DE102021213678A1 (en) | Compact four-speed hybrid transmission | |
DE102021213667A1 (en) | Hybrid four-speed transmission | |
DE102021213312A1 (en) | Hybrid powertrain in mixed construction | |
DE102021205333A1 (en) | Hybrid drive train with paraxial drive machines | |
DE102021209702A1 (en) | Hybrid powertrain in mixed construction | |
DE102022202922A1 (en) | Compact hybrid transmission in mixed design | |
DE102022201151A1 (en) | Compact hybrid transmission | |
DE102021208101A1 (en) | Hybrid drive train with paraxial drive machines | |
DE102022201154A1 (en) | Three-speed hybrid transmission | |
DE102022202924A1 (en) | Hybrid transmission | |
DE102022202919A1 (en) | Compact hybrid transmission |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: HENTRICH PATENT- & RECHTSANWALTSPARTNERSCHAFT , DE |