DE102021209423A1 - Hybridgetriebevorrichtung und Kraftfahrzeug mit einer Hybridgetriebevorrichtung - Google Patents

Hybridgetriebevorrichtung und Kraftfahrzeug mit einer Hybridgetriebevorrichtung Download PDF

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Martin Brehmer
Max Bachmann
Peter Ziemer
Christian Michel
Stefan Beck
Michael Wechs
Matthias Horn
Fabian Kutter
Thomas Martin
Mladjan Radic
Ingo Pfannkuchen
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hybridgetriebevorrichtung (1) für einen Antriebsstrang (103) eines Kraftfahrzeugs (100), aufweisend
• eine erste Getriebeeingangswelle (2) zur Anbindung einer Kurbelwelle (3.1) eines Verbrennungsmotors (3),
• eine zweite Getriebeeingangswelle (4) zur Anbindung einer Rotorwelle (5.1) einer ersten Elektromaschine (5),
• einen Planetenradsatz (40) mit einem Sonnenrad (41), einem Hohlrad (42) und einem Planetenträger (43), an dem mehrere Planetenräder (44) drehbar gelagert sind, wobei der Planetenradsatz (40) koaxial zur ersten Getriebeeingangswelle (2) und zur zweiten Getriebeeingangswelle (4) angeordnet ist,
• eine Hauptabtriebswelle (10), die achsparallel zum Planetenradsatz (40) angeordnet ist,
• ein erstes Stirnradpaar (ST1), ein zweites Stirnradpaar (ST2) sowie ein drittes Stirnradpaar (ST3),
• ein erstes Schaltelement (A) zumindest zum Schalten eines ersten verbrennungsmotorischen Ganges,
• ein zweites Schaltelement (B) zumindest zum Schalten eines zweiten verbrennungsmotorischen Ganges,
• ein drittes Schaltelement (C) zumindest zum Schalten eines dritten verbrennungsmotorischen Ganges,
• ein viertes Schaltelement (D) zumindest zum Verblocken des Planetenradsatzes (40) und
• ein fünftes Schaltelement (F) zur lösbaren Anbindung des Planetenträgers (43) über das dritte Stirnradpaar (ST3) an die Hauptabtriebswelle (10).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hybridgetriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Hybridgetriebevorrichtung. Es ist bekannt, Antriebsstränge dadurch zu hybridisieren, dass mindestens eine Elektromaschine im Fahrzeug vorgesehen ist, die ein Drehmoment über das Getriebe in den Antriebsstrang einleiten kann.
  • Beispielsweise offenbart die DE 10 2013 215 114 A1 einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, der einen Verbrennungsmotor mit einer Triebwelle, eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine mit einem Rotor, ein in Vorgelegebauweise ausgeführtes automatisiertes Schaltgetriebe mit einer Eingangswelle und mindestens einer Ausgangswelle, sowie ein in Planetenbauweise ausgebildetes Überlagerungsgetriebe mit zwei Eingangselementen und einem Ausgangselement aufweist. Bei diesem Hybridantrieb ist vorgesehen, dass das Überlagerungsgetriebe koaxial über einem freien Ende der Ausgangswelle angeordnet ist, und dass das erste Eingangselement des Überlagerungsgetriebes drehfest mit einer koaxial über der Ausgangswelle angeordneten Hohlwelle verbunden ist, die zur Ankopplung des Verbrennungsmotors über ein Koppelschaltelement drehfest mit einem Losrad des unmittelbar axial benachbarten Stirnradpaares sowie zur Überbrückung des Überlagerungsgetriebes über ein Überbrückungsschaltelement drehfest mit dem zweiten Eingangselement oder dem Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes verbindbar ist, dass das zweite Eingangselement des Überlagerungsgetriebes permanent mit dem Rotor der Elektromaschine in Triebverbindung steht, und dass das Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine alternative Hybridgetriebevorrichtung sowie einen alternativen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen. Insbesondere soll die Hybridgetriebevorrichtung kompakt ausgebildet sein und mehrere Fahrmodi aufweisen. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der davon abhängigen Ansprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.
  • Eine erfindungsgemäße Hybridgetriebevorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst
    • • eine erste Getriebeeingangswelle zur Anbindung einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors,
    • • eine zweite Getriebeeingangswelle zur Anbindung einer Rotorwelle einer ersten Elektromaschine,
    • • einen Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Planetenträger, an dem mehrere Planetenräder drehbar gelagert sind, wobei der Planetenradsatz koaxial zur ersten Getriebeeingangswelle und zur zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet ist,
    • • eine Hauptabtriebswelle, die achsparallel zum Planetenradsatz angeordnet ist,
    • • ein erstes Stirnradpaar, ein zweites Stirnradpaar sowie ein drittes Stirnradpaar,
    • • ein erstes Schaltelement zumindest zum Schalten eines ersten verbrennungsmotorischen Ganges,
    • • ein zweites Schaltelement zumindest zum Schalten eines zweiten verbrennungsmotorischen Ganges,
    • • ein drittes Schaltelement zumindest zum Schalten eines dritten verbrennungsmotorischen Ganges,
    • • ein viertes Schaltelement zumindest zum Verblocken des Planetenradsatzes und
    • • ein fünftes Schaltelement zur lösbaren Anbindung des Planetenträgers über das dritte Stirnradpaar an die Hauptabtriebswelle.
  • An die Hybridgetriebevorrichtung ist wenigstens eine erste Elektromaschine und ein Verbrennungsmotor ankoppelbar, wobei die Schaltelemente dazu vorgesehen sind, die erste Elektromaschine und/oder den Verbrennungsmotor je nach Gangstufe mit Komponenten der Hybridgetriebevorrichtung zu koppeln und so einen Antrieb des Kraftfahrzeugs mit unterschiedlichen Fahrmodi und Übersetzungen zu realisieren. Der Antrieb kann je nach Schaltstellung der Schaltelemente rein elektrisch oder hybridisiert bzw. verbrennungsmotorisch erfolgen. Ferner kann mit Hilfe der ersten Elektromaschine, während Schaltvorgängen eine Zugkraftunterstützung im Hybridbetrieb realisiert werden. Die Schaltvorgänge können dabei abtriebsgestützt oder elektrodynamisch erfolgen.
  • Unter einer Anbindung eines Bauteils oder einer antriebswirksamen Verbindung zwischen zwei Bauteilen ist zu verstehen, dass diese Bauteile entweder unmittelbar miteinander verbunden sind oder über mindestens ein weiteres Bauteil miteinander verbunden sein können. Beispielsweise ist die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mittelbar über mindestens eine Welle und/oder über mindestens ein Zahnrad mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden. Beispielsweise ist die Rotorwelle der Elektromaschine mittelbar über mindestens eine Welle und/oder über mindestens ein Zahnrad mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden. Unter einer drehfesten Verbindung ist eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen zu verstehen, welche eine Antriebsleistung, insbesondere eine Drehzahl und ein Drehmoment, überträgt. Durch drehfeste Verbindungen wird die Kompaktheit erhöht und das Gewicht der Hybridgetriebevorrichtung verringert.
  • Unter einer Getriebeeingangswelle ist ein Getriebeelement zu verstehen, das zur Anbindung an eine jeweilige Antriebsmaschine, insbesondere an eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors bzw. an eine Rotorwelle der ersten Elektromaschine, eingerichtet ist.
  • Der Planetenradsatz ist bevorzugt als Minusplanetenradsatz ausgebildet. Ein Minusplanetenradsatz weist ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Planetenträger und mehrere Planetenräder auf, wobei jedes Planetenrad drehbar an dem Planetenträger angeordnet ist und mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmt. Der Planetenradsatz dient insbesondere als Summiergetriebe.
  • Bevorzugt sind das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement, das vierte Schaltelement und das fünfte Schaltelement als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet. Unter einem formschlüssigen Schaltelement ist ein Schaltelement zu verstehen, das zur Verbindung zweier Bauteile, insbesondere zweier Wellen, eine Verzahnung und/oder Klauen aufweist, die zur Herstellung der drehfesten Verbindung formschlüssig ineinandergreifen, wobei die Übertragung einer Leistung von einem Kupplungsteil auf den anderen Kupplungsteil des Schaltelements in einem vollständig geschlossenen Zustand hauptsächlich durch einen Formschluss erfolgt. Beispielsweise sind alle fünf Schaltelemente als Klauenkupplungen ausgebildet.
  • Durch die Kombination des Planetenradsatzes mit den fünf Schaltelementen ergeben sich mehrere Funktionsmöglichkeiten für den Hybridantriebsstrang, beispielsweise verbrennungsmotorische bzw. hybridische Fahrmodi, elektromotorische Fahrmodi sowie elektrodynamische Anfahrmodi sowie Fahrmodi zum Laden eines Energiespeichers bzw. zur Erzeugung von elektrischer Energie durch Antrieb der ersten Elektromaschine mit dem Verbrennungsmotor. In einem verbrennungsmotorischen Gang befindet sich das Kraftfahrzeug in einem verbrennungsmotorischen Betrieb allein mittels Verbrennungsmotor oder in einem hybridischen Betrieb in Kombination von Verbrennungsmotor und einer Elektromaschine. Bei einer Kombination von Verbrennungsmotor und erster Elektromaschine, die jeweils auf den Abtrieb einwirken, ist der verbrennungsmotorische Betrieb ein hybridischer Betrieb. Zur Einstellung eines verbrennungsmotorischen Ganges sind jeweils zwei der zumindest fünf Schaltelemente geschlossen. Mittels der Hybridgetriebevorrichtung lassen sich zumindest drei hybride bzw. verbrennungsmotorische Gänge realisieren. Wenn nur das vierte Schaltelement geschlossen ist und die übrigen Schaltelemente offen sind, ist ein rein elektrischer Gang realisierbar, wobei der Verbrennungsmotor von der Hauptabtriebswelle entkoppelt ist.
  • Unter einer Hauptabtriebswelle ist ein Getriebeelement zu verstehen, das zur Anbindung des Achsantriebs, beispielsweise eines Differentials, vorgesehen ist. Wenn ein Bauteil oder eine Vorrichtung für eine Funktion oder Verbindung vorgesehen ist, so ist darunter zu verstehen, dass dieses Bauteil oder diese Vorrichtung speziell dafür ausgelegt und/oder speziell dafür ausgestattet ist. Insbesondere ist die Hauptabtriebswelle als Vollwelle ausgebildet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind auf der Hauptabtriebswelle ein erstes Losrad, ein zweites Losrad und ein drittes Losrad angeordnet, wobei das erste Losrad mit einem ersten Zahnrad, das koaxial zum Planetenradsatz angeordnet ist, die erste Stirnradstufe bildet, wobei das zweite Losrad mit einem zweiten Zahnrad, das koaxial zum Planetenradsatz angeordnet ist, die zweite Stirnradstufe bildet, wobei das dritte Losrad mit einem dritten Zahnrad, das koaxial zum Planetenradsatz angeordnet ist, die dritte Stirnradstufe bildet, und wobei das erste und das zweite Losrad drehfest miteinander verbunden sind. Mithin bilden das erste und das zweite Losrad eine Losradanordnung, wobei die beiden Losräder unterschiedliche Durchmesser und Zähnezahlen aufweisen. Insbesondere ist die Losradanordnung als gestuftes Zahnrad, das drehbar auf der Hauptabtriebswelle gelagert ist, ausgebildet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das fünfte Schaltelement koaxial zur Hauptabtriebswelle angeordnet, wobei bei geschlossenem fünften Schaltelement das dritte Losrad des dritten Planetenradsatzes antriebswirksam mit der Hauptabtriebswelle verbunden ist. Mittels des fünften Schaltelements F werden mehrere Betriebszustände realisiert. Beispielsweise können während eines hybridischen Fahrbetriebs in einem geöffneten Zustand des fünften Schaltelements F die erste Elektromaschine und der Verbrennungsmotor unabhängig vom Abtrieb antriebswirksam miteinander verbunden werden, sodass unterschiedlich übersetzte Fahrmodi Laden in Neutral ermöglicht werden. Der Betriebszustand Laden in Neutral erlaubt einen Generatorbetrieb der ersten Elektromaschine zur Erzeugung von elektrischer Energie. In dem Fahrmodus Laden in Neutral drehen die erste Elektromaschine und der Verbrennungsmotor in einem festen Verhältnis zueinander. Dadurch ist nicht nur ein Antrieb der generatorisch betriebenen ersten Elektromaschine mit dem Verbrennungsmotor möglich, sondern auch ein Start des Verbrennungsmotors mit der ersten Elektromaschine. Ferner werden mittels des fünften Schaltelements Schleppverluste minimiert. Denn, wenn das fünfte Schaltelement geöffnet ist, ist der Planetenträger von der Hauptabtriebswelle abgekoppelt. Wenn das fünfte Schaltelement und das zweite Schaltelement geöffnet sind, ist die Hybridgetriebevorrichtung vom Abtrieb abgekoppelt, wobei während der Fahrt nur noch die Hauptabtriebswelle rotiert. Der Planetenradsatz und die drei Stirnradstufen können ebenso wie die beiden Antriebsmaschinen stillstehen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Hybridgetriebevorrichtung ein Differential, das koaxial zum Planetenradsatz angeordnet ist und eine erste und zweite Seitenwelle aufweist, wobei die Hauptabtriebswelle über ein viertes Stirnradpaar an dem Differential angebunden ist, und wobei die Seitenwellen des Differentials zur Anbindung eines jeweiligen Rades des Kraftfahrzeugs eingerichtet sind. Insbesondere sind die erste Getriebeeingangswelle und die zweite Getriebeeingangswelle als Hohlwellen ausgebildet, wobei sich die zweite Seitenwelle des Differentials im Wesentlichen axial durch die gesamte Hybridgetriebevorrichtung erstreckt. Vorzugsweise sind die Seitenwellen des Differentials als Zentralwellen der Hybridgetriebevorrichtung ausgebildet. Insbesondere ist der Planetenträger als Ausgangswelle des Planetenradsatzes eingerichtet, wobei der Planetenträger über das dritte Stirnradpaar und das vierte Stirnradpaar mit dem Differential antriebswirksam verbindbar ist. Beispielsweise ist ein Verzahnungsabschnitt an einem Differentialkorb des Differentials ausgebildet, wobei dieser Verzahnungsabschnitt zusammen mit einem Festrad an der Hauptabtriebswelle die vierte Stirnradstufe ausbilden. Dadurch kann der Planetenradsatz vorteilhaft an der Differentialachse positioniert werden, wodurch die Hybridgetriebevorrichtung kompakter wird. Unter einem Stirnradpaar bzw. einer Stirnradstufe sind zwei achsparallel zueinander angeordnete sowie im Zahneingriff miteinander stehende Stirnräder zu verstehen. Mithin bildet ein Stirnradpaar eine Radsatzebene bzw. eine Stirnradstufe aus.
  • Die vom Verbrennungsmotor und/oder der ersten Elektromaschine erzeugte Antriebsleistung wird je nach Schaltstellung der Schaltelemente im Planetenradsatz zusammengeführt bzw. überlagert und von dort über die Hauptabtriebswelle auf das Differential übertragen. Alternativ wird die Antriebsleistung aus dem Verbrennungsmotor direkt auf die Hauptabtriebswelle übertragen. Die Antriebsleistung wird unabhängig vom Leistungsfluss im Differential auf die beiden Seitenwellen aufgeteilt und an ein mit der jeweiligen Seitenwelle wirkverbundenes Antriebsrad des Kraftfahrzeugs übertragen. Zwischen der Hauptabtriebswelle und dem Differential ist die erste Übersetzungsstufe angeordnet, um eine parallele Anordnung des Differentials und der als Vorgelegewelle ausgeführten Hauptabtriebswelle zu realisieren.
  • Beispielsweise ist das Differential axial angrenzend, insbesondere unmittelbar axial angrenzend an den Planetenradsatz angeordnet. Vorzugsweise befinden sich bis auf die zweite Seitenwelle, die sich von dem Differential durch den Planetenradsatz bis zu einem Rad des Fahrzeugs erstrecken kann, räumlich zwischen dem Differential und dem Planetenradsatz keine weiteren Bauteile. Der Planetenradsatz umgibt somit zumindest einen Teil der zweiten Seitenwelle in radialer Richtung. Die Begriffe axial und radial sind insbesondere auf die Hauptrotationsachse der Hybridgetriebevorrichtung bezogen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die zweite Seitenwelle ausgehend vom Differential als Zentralwelle axial durch die gesamte Hybridgetriebevorrichtung.
  • Das Differential kann beispielsweise als Kugeldifferential, Stirnraddifferential oder Planetenraddifferential ausgebildet sein. Die Seitenwellen sind gemeinsam auf einer Abtriebsachse des Kraftfahrzeugs, insbesondere der Hauptrotationsachse der Hybridgetriebevorrichtung, angeordnet, wobei die erste Getriebeeingangswelle und die zweite Getriebeeingangswelle koaxial zur Abtriebsachse bzw. zur Hauptrotationsachse angeordnet sind. Somit sind das Differential und der Planetenradsatz koaxial zur Abtriebsachse angeordnet, wobei der Verbrennungsmotor und die erste Elektromaschine achsparallel zur Abtriebsachse angeordnet sind.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Schaltelement koaxial zum Planetenradsatz angeordnet, wobei bei geschlossenem ersten Schaltelement die erste Getriebeeingangswelle über das erste und zweite Stirnradpaar mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes antriebswirksam verbunden ist. Vorzugsweise ist das erste Schaltelement formschlüssig ausgebildet. Das erste Schaltelement ist bevorzugt axial zwischen einem Zahnrad zur Anbindung des Verbrennungsmotors und dem ersten Stirnradpaar angeordnet. Alternativ ist das erste Schaltelement axial zwischen dem zweiten Stirnradpaar und dem Zahnrad zur Anbindung des Verbrennungsmotors angeordnet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Schaltelement koaxial zur Hauptabtriebswelle angeordnet, wobei bei geschlossenem zweiten Schaltelement die erste Getriebeeingangswelle entweder über das erste Stirnradpaar oder über das zweite Stirnradpaar mit der Hauptabtriebswelle antriebswirksam verbunden ist. Vorzugsweise ist das zweite Schaltelement formschlüssig ausgebildet. Das zweite Schaltelement ist bevorzugt axial zwischen dem dritten Stirnradpaar und dem zweiten Stirnradpaar angeordnet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das dritte Schaltelement koaxial zum Planetenradsatz angeordnet, wobei bei geschlossenem dritten Schaltelement die erste Getriebeeingangswelle mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes antriebswirksam verbunden ist. Vorzugsweise ist das dritte Schaltelement formschlüssig ausgebildet. Das dritte Schaltelement ist bevorzugt axial zwischen einem Zahnrad zur Anbindung des Verbrennungsmotors und dem ersten Stirnradpaar angeordnet. Alternativ ist das dritte Schaltelement axial zwischen dem zweiten Stirnradpaar und dem Zahnrad zur Anbindung des Verbrennungsmotors angeordnet. Beispielsweise sind das erste Schaltelement und das dritte Schaltelement zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst ausgebildet, wobei dieses Doppelschaltelement mittels eines einzigen Aktuators betätigt werden kann. Dadurch werden Bauraum, Gewicht und Getriebebauteile eingespart. Ein gleichzeitiges Schließen des ersten und dritten Schaltelements ist dadurch nicht möglich.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das vierte Schaltelement koaxial zum Planetenradsatz angeordnet, wobei bei geschlossenem vierten Schaltelement die zweite Getriebeeingangswelle mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad des Planetenradsatzes antriebswirksam verbunden ist. Vorzugsweise ist das vierte Schaltelement formschlüssig ausgebildet. Das vierte Schaltelement ist bevorzugt axial zwischen einem Zahnrad zur Anbindung der ersten Elektromaschine und dem zweiten Stirnradpaar angeordnet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Hybridgetriebevorrichtung ein sechstes Schaltelement, das koaxial zum Planetenradsatz angeordnet ist, wobei bei geschlossenem sechsten Schaltelement die erste Getriebeeingangswelle entweder direkt oder über das erste Stirnradpaar und das zweite Stirnradpaar mit der zweiten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden ist. Das vierte Schaltelement ist bevorzugt axial zwischen einem Zahnrad zur Anbindung der ersten Elektromaschine und dem zweiten Stirnradpaar angeordnet. Beispielsweise sind das vierte Schaltelement und das sechste Schaltelement zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst ausgebildet, wobei dieses Doppelschaltelement mittels eines einzigen Aktuators betätigt werden kann. Dadurch werden Bauraum, Gewicht und Getriebebauteile eingespart. Ein gleichzeitiges Schließen des vierten und sechsten Schaltelements ist dadurch nicht möglich.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Getriebeeingangswelle dazu eingerichtet, zumindest über ein Zugmittel und/oder über mindestens ein Zwischenrad an dem achsparallel zum Planetenradsatz angeordneten Verbrennungsmotor angebunden zu sein, wobei die zweite Getriebeeingangswelle dazu eingerichtet ist, zumindest über ein Zugmittel und/oder über mindestens ein Zwischenrad an der achsparallel zum Planetenradsatz angeordneten ersten Elektromaschine angebunden zu sein. Die jeweilige Anbindung kann beispielsweise über eine Welle, eine Verzahnung, insbesondere eine Stirnradverzahnung und/oder ein Umschlingungsmittel erfolgen. Beispielsweise ist das Zugmittel eine Kette oder ein Riemen. Vorzugsweise umschlingt das Zugmittel einen ersten Verzahnungsabschnitt, der koaxial zur Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordnet ist und einen zweiten Verzahnungsabschnitt, der koaxial zur ersten Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Alternativ kann der Verbrennungsmotor über eine Räderkette angebunden sein. Beispielsweise bilden mehrere Zahnräder eine Räderkette, wobei mindestens ein Zahnrad koaxial zur Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordnet ist, und wobei mindestens ein weiteres Zahnrad koaxial zur ersten Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Insbesondere ist ein Zwischenrad zwischen den beiden Zahnrädern angeordnet, wobei das Zwischenrad mit beiden Zahnrädern kämmt. Vorzugsweise umschlingt das Zugmittel einen ersten Verzahnungsabschnitt, der koaxial zur Rotorwelle der ersten Elektromaschine angeordnet ist und einen zweiten Verzahnungsabschnitt, der koaxial zur zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Alternativ kann die erste Elektromaschine über eine Räderkette angebunden sein. Beispielsweise bilden mehrere Zahnräder eine Räderkette, wobei eines der Zahnräder koaxial zur Rotorwelle der ersten Elektromaschine angeordnet ist, und wobei ein weiteres Zahnrad koaxial zur zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Insbesondere ist ein Zwischenrad zwischen den beiden Zahnrädern angeordnet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Verbrennungsmotor und der Hybridgetriebevorrichtung eine Dämpfungseinrichtung angeordnet. Die Dämpfungseinrichtung kann einen Torsionsdämpfer und/oder einen Tilger und/oder eine Rutschkupplung aufweisen. Der Torsionsdämpfer kann als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein. Der Tilger kann als drehzahladaptiver Tilger ausgebildet sein.
  • Ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang ist in einem Kraftfahrzeug einsetzbar, das wenigstens eine erste Achse und eine zweite Achse bzw. wenigstens eine Vorderachse und wenigstens eine Hinterachse aufweist. Der Antriebsstrang umfasst einen Verbrennungsmotor, eine erste Elektromaschine sowie die erfindungsgemäße Hybridgetriebevorrichtung. Der Verbrennungsmotor ist achsparallel zur ersten Elektromaschine der Hybridgetriebevorrichtung angeordnet. Die erste Elektromaschine kann Teil der Hybridgetriebevorrichtung sein. Der Antriebsstrang ist folglich ein Hybridantriebsstrang. Beispielsweise ist die Hybridgetriebevorrichtung zusammen mit dem Verbrennungsmotor und der ersten Elektromaschine antriebswirksam an der ersten Achse bzw. an der Vorderachse des Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei das Kraftfahrzeug folglich einen Frontantrieb aufweist.
  • Vorzugsweise umfasst der Antriebsstrang ferner eine zweite Elektromaschine, die an der zweiten Achse des Kraftfahrzeugs antriebswirksam angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die zweite Elektromaschine zum Achsantrieb der zweiten Achse, insbesondere der Hinterachse, vorgesehen. In diesem Fall umfasst der Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs die erste Elektromaschine, die mit der Hybridgetriebevorrichtung an der ersten Achse des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, sowie die zweite Elektromaschine, die an der zweiten Achse des Kraftfahrzeugs wirksam angeordnet ist. Dadurch kann ein Allrad-Antrieb des Kraftfahrzeugs realisiert werden, wobei der Verbrennungsmotor zusammen mit der ersten Elektromaschine den Frontantrieb des Kraftfahrzeugs bilden, und wobei die zweite Elektromaschine einen rein elektrischen Heckantrieb bilden. Bei einem derartigen Antrieb des Kraftfahrzeugs ist eine sogenannte E-CVT-Funktion realisierbar, wobei ein batterieneutraler bzw. leistungsausgeglichener Betrieb des Kraftfahrzeugs möglich ist. Mit anderen Worten kann die erste Elektromaschine in einem Generatorbetrieb betrieben werden, während die zweite Elektromaschine in einem Motorbetrieb betreibbar ist, wobei die erste Elektromaschine die zweite Elektromaschine mit elektrischer Energie versorgen kann. Außerdem ist denkbar, die zweite Elektromaschine nur zur Zugkraftunterstützung zu nutzen. Beispielsweise kann mittels der ersten Elektromaschine ein rein elektrischer Antrieb des Kraftfahrzeugs erfolgen. Dabei ist nur das vierte Schaltelement geschlossen. Soll der Verbrennungsmotor gestartet werden, kann dies mittels der ersten Elektromaschine erfolgen.
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt:
    • 1a einen Ausschnitt eines Antriebsstrangs mit einer erfindungsgemäßen Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
    • 1 b eine Schaltmatrix für die Hybridgetriebevorrichtung des Antriebsstrangs gemäß der ersten Ausführungsform,
    • 2a einen Ausschnitt eines Antriebsstrangs mit einer erfindungsgemäßen Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
    • 2b eine Schaltmatrix für die Hybridgetriebevorrichtung des Antriebsstrangs gemäß der zweiten Ausführungsform,
    • 3a einen Antriebsstrang mit einer erfindungsgemäßen Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform,
    • 3b eine Schaltmatrix für die Hybridgetriebevorrichtung des Antriebsstrangs gemäß der dritten Ausführungsform, und
    • 4 ein Kraftfahrzeug mit dem Antriebsstrang gemäß 1a.
  • 1a zeigt einen Ausschnitt eines Antriebsstrangs mit einer erfindungsgemäßen Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Hybridgetriebevorrichtung 1 ist gemäß 4 stark vereinfacht in einem Kraftfahrzeug 100 verbaut dargestellt.
  • 4 zeigt das Kraftfahrzeug 100 mit zwei Achsen 101, 102 und vier Rädern 111, 112, 113, 114, wobei an der ersten Achse 101, vorliegend der Vorderachse des Kraftfahrzeugs 100, die Hybridgetriebevorrichtung 1 angeordnet ist. Die Hybridgetriebevorrichtung 1 ist mit einer ersten Elektromaschine 5 und einem Verbrennungsmotor 3 antriebswirksam verbunden. An der zweiten Achse 102, vorliegend der Hinterachse des Kraftfahrzeugs 100, ist eine zweite Elektromaschine 7 zum elektromotorischen antrieb der Hinterachse angeordnet. Der Verbrennungsmotor 3 bildet zusammen mit den beiden Elektromaschinen 5, 7 und der Hybridgetriebevorrichtung den Antriebsstrang 103 des Kraftfahrzeugs 100. Die Hybridgetriebevorrichtung 1 ist quer zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnet, wobei der Verbrennungsmotor 3 und die beiden Elektromaschinen 5, 7 achsparallel zur Hybridgetriebevorrichtung 1 angeordnet sind. Die Hybridgetriebevorrichtung 1 weist ein Differential 8 mit zwei Seitenwellen 9a, 9b auf. Über die beiden Seitenwellen 9a, 9b des Differentials 8 wird die Antriebsleistung der beiden Antriebsmaschinen, nämlich des Verbrennungsmotors 3 und/oder der ersten Elektromaschine 5 auf die Antriebsräder 111, 112 an der ersten Achse 101 des Kraftfahrzeugs 100 verteilt. Durch die zweite Elektromaschine 7 an der zweiten Achse 102 wird insbesondere ein Allrad-Antriebssystem realisiert. Beispielsweise kann die zweite Elektromaschine 7 auch über ein - nicht näher dargestelltes - Differential an der zweiten Achse 102 über Seitenwellen mit den Antriebsrädern 113, 114 der zweiten Achse 102 verbunden sein. Alternativ kann der Antrieb an der zweiten Achse 102 des Kraftfahrzeugs 100 entfallen, wodurch Kosten, Gewicht und Bauraum eingespart werden.
  • Gemäß 1a umfasst die Hybridgetriebevorrichtung 1 eine erste Getriebeeingangswelle 2 zur Anbindung einer in 4 dargestellten Kurbelwelle 3.1 des Verbrennungsmotors 3 und eine zweite Getriebeeingangswelle 4 zur Anbindung einer Rotorwelle 5.1 der ersten Elektromaschine 5 sowie fünf formschlüssige Schaltelemente A, B, C, D, F, die beispielsweise als Klauenkupplungen ausgebildet sind. Die beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 sind koaxial zueinander sowie axial aneinander angrenzend angeordnet, sodass sich die beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 in axialer Richtung nicht überlappen. Ferner umfasst die Hybridgetriebevorrichtung 1 genau eine Vorgelegewelle, die als Hauptabtriebswelle 10 ausgebildet ist. An der Hauptabtriebswelle 10 sind genau drei Losräder 11, 12, 13 angeordnet. Das erste Losrad 11 ist mit einem ersten Zahnrad 21 im Zahneingriff und bildet mit dem ersten Zahnrad 21 eine erste Stirnradstufe ST1. Das zweite Losrad 12 ist mit einem zweiten Zahnrad 22 im Zahneingriff und bildet mit dem zweiten Zahnrad 22 eine zweite Stirnradstufe ST2. Das dritte Losrad 13 ist mit einem dritten Zahnrad 23 im Zahneingriff und bildet mit dem dritten Zahnrad 23 eine dritte Stirnradstufe ST3. Ferner sind das erste und das zweite Losrad 11, 12 drehfest miteinander verbunden. Vorliegend bilden das erste und das zweite Losrad 11, 12 eine Losradanordnung, wobei die beiden Losräder 11, 12 unterschiedliche Durchmesser und Zähnezahlen aufweisen. Insbesondere ist die Losradanordnung als gestuftes Zahnrad, das drehbar auf der Hauptabtriebswelle gelagert ist, ausgebildet, wobei über das zweite Schaltelement B die Losradanordnung drehfest mit der Hauptabtriebswelle 10 verbindbar ist.
  • Die Hauptabtriebswelle 10 ist mit einem in 4 dargestellten Differential 8 verbunden. Zur Vereinfachung ist in 1a weder das Differential mit den beiden Seitenwellen noch der Verbrennungsmotor und seine Anbindung dargestellt, sondern lediglich der Kernabschnitt der Hybridgetriebevorrichtung 1. Trotz dieser stark vereinfachten Darstellungen, wird darauf hingewiesen, dass die erste Getriebeeingangswelle 2, die zweite Getriebeeingangswelle 4 und eine Zwischenwelle 20, die koaxial zu den beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 sowie radial innerhalb der beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 angeordnet ist, bevorzugt als Hohlwellen ausgebildet sind, wobei sich die zweite Seitenwelle des Differentials im Wesentlichen axial durch die gesamte Hybridgetriebevorrichtung 1, insbesondere durch die gesamte Zwischenwelle 20 erstreckt.
  • Die Hybridgetriebevorrichtung 1 weist einen Planetenradsatz 40 mit einem Sonnenrad 41, einem Hohlrad 42 und einem Planetenträger 43 auf, an dem mehrere Planetenräder 44 drehbar gelagert sind. Der Planetenradsatz 40 ist koaxial zu den beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 und zur Zwischenwelle 20 angeordnet. Das Sonnenrad 41 des Planetenradsatzes 40 ist drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle 4 verbunden. Das Hohlrad 41 des Planetenradsatzes 40 ist drehfest mit der Zwischenwelle 20 verbunden. Der Planetenträger 43 des Planetenradsatzes 40 ist drehfest mit dem dritten Zahnrad 23 der dritten Stirnradstufe ST3 verbunden.
  • Der in 4 dargestellte Verbrennungsmotor 3 wird über ein Zahnrad 30, das drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle 2 verbunden ist, an die Hybridgetriebevorrichtung 1 angebunden. Demgegenüber wird die erste Elektromaschine 5 über ein Zahnrad 50, das drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle 4 verbunden ist, an die Hybridgetriebevorrichtung 1 angebunden. Vorliegend ist dieses Zahnrad 50 Teil einer Räderkette zur Anbindung der Rotorwelle 5.1 der ersten Elektromaschine 5. Die Räderkette umfasst ferner ein Zwischenrad 52 und ein Zahnrad 51, das drehfest mit der Rotorwelle 5.1 verbunden ist. Mithin wird die Antriebsleistung der ersten Elektromaschine 5 über die Räderkette mittels Zwischenrad 52 von der Rotorwelle 5.1 auf die achsparallel dazu angeordnete zweite Getriebeeingangswelle 4 übertragen.
  • Die Anbindung des Verbrennungsmotors ist in 1a nicht näher dargestellt. Beispielsweise kann die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors über einen Zugmitteltrieb mit der ersten Getriebeeingangswelle 2 antriebswirksam verbunden sein, wobei das Zahnrad 30 an der ersten Getriebeeingangswelle 2 Teil des Zugmitteltriebs ist, insbesondere von einem Zugmittel des Zugmitteltriebs umschlungen wird. Alternativ kann der Verbrennungsmotor über eine Räderkette mit einem Zwischenrad, ähnlich der Anbindung der ersten Elektromaschine 5, antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle 2 verbunden sein.
  • Das erste Schaltelement A ist koaxial zum Planetenradsatz 40 angeordnet, wobei die erste Getriebeeingangswelle 2 bei geschlossenem ersten Schaltelement A über das erste und zweite Stirnradpaar ST1, ST2 mit dem Hohlrad 42 des Planetenradsatzes 40 antriebswirksam verbunden ist. Das zweite Schaltelement B ist koaxial zur Hauptabtriebswelle 10 angeordnet, wobei die erste Getriebeeingangswelle 2 bei geschlossenem zweiten Schaltelement B über das zweite Stirnradpaar ST2 mit der Hauptabtriebswelle 10 antriebswirksam verbunden ist. Das dritte Schaltelement C ist koaxial zum Planetenradsatz 40 angeordnet, wobei die erste Getriebeeingangswelle 2 bei geschlossenem dritten Schaltelement C mit dem Hohlrad 42 des Planetenradsatzes 40 antriebswirksam verbunden ist. Ferner sind das erste Schaltelement A und das dritte Schaltelement C zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst ausgebildet, wobei dieses Doppelschaltelement von einem einzigen Aktor schaltbar ist. Das vierte Schaltelement D ist koaxial zum Planetenradsatz 40 angeordnet, wobei die zweite Getriebeeingangswelle 4 bei geschlossenem vierten Schaltelement D mit dem Hohlrad 42 und dem Sonnenrad 41 des Planetenradsatzes 40 antriebswirksam verbunden ist. Dadurch sind vorliegend auch die zweite Getriebeeingangswelle 4 und die Zwischenwelle 20 drehfest verbunden. Das fünfte Schaltelement F ist koaxial zur Hauptabtriebswelle 10 angeordnet, wobei das dritte Losrad 13 des dritten Planetenradsatzes ST3 bei geschlossenem fünften Schaltelement F drehfest mit der Hauptabtriebswelle 10 verbunden ist. Mithin ist das fünfte Schaltelement F zur lösbaren Anbindung des Planetenträgers 43 an die Hauptabtriebswelle 10 über das dritte Stirnradpaar ST3 eingerichtet.
  • Gemäß einer axialen Reihenfolge beginnend an einem ersten Endabschnitt der Hybridgetriebevorrichtung 1 ist zunächst der Planetenradsatz 40, daran angrenzend die dritte Stirnradstufe ST3, daran angrenzend das Zahnrad 50 zur Anbindung der ersten Elektromaschine 5, daran angrenzend das vierte Schaltelement D, daran angrenzend die zweite Stirnradstufe ST2, daran angrenzend das Zahnrad 30 zur Anbindung des Verbrennungsmotors, daran angrenzend das dritte Schaltelement C, daran angrenzend das erste Schaltelement A und daran angrenzend die erste Stirnradstufe ST1 angeordnet. Mithin ist die erste Stirnradstufe ST1 in einem zweiten Endabschnitt der Hybridgetriebevorrichtung 1 angeordnet, der entgegengesetzt zum ersten Endabschnitt ist. Durch diese axialen Reihenfolge der Getriebeelemente wird die Hybridgetriebevorrichtung 1 besonders kompakt ausgebildet.
  • Der Antriebsstrang mit der Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 1a weist mehrere Fahrmodi auf, die in der Schaltmatrix gemäß 1b dargestellt sind, wobei in den Spalten der Schaltmatrix die jeweiligen Schaltelemente A, B, C, D aufgeführt sind, und wobei in den Zeilen der Schaltmatrix die jeweiligen Fahrmodi H1, H2.1, H2.2, H2.3, H3, E2, EDA1, EDA2 des Kraftfahrzeugs 100 aufgeführt sind. Durch den Eintrag eines Kreuzes in einem jeweiligen Kästchen der Schaltmatrix wird ein geschlossener Zustand des jeweiligen Schaltelements A, B, C, D dargestellt, wobei kein Eintrag einen geöffneten Zustand des jeweiligen Schaltelements A, B, C, D anzeigt. Das fünfte Schaltelement ist in der Schaltmatrix nicht aufgeführt, sondern nachfolgend beschrieben. Grund dafür ist, dass das in 1a dargestellte fünfte Schaltelement F in allen Zuständen der Schaltmatrix geschlossen oder geöffnet sein kann.
  • Wenn mit einer oder beiden Antriebsmaschinen angetrieben oder gebremst werden soll, muss das fünfte Schaltelement geschlossen sein. Das geschlossene fünfte Schaltelement F stellt den Normalfall dar. Wenn das fünfte Schaltelement F geöffnet ist, ist der Planetenträger 43 von der Hauptabtriebswelle 10 abgekoppelt. Wenn das fünfte Schaltelement F und das zweite Schaltelement B geöffnet sind, ist die Hybridgetriebevorrichtung 1 vom Abtrieb abgekoppelt, wobei während der Fahrt nur noch die Hauptabtriebswelle 10 rotiert. Der Planetenradsatz 40 und die drei Stirnradstufen ST1, ST2, ST3 können ebenso wie die beiden Antriebsmaschinen stillstehen. Dadurch können mittels des fünften Schaltelements F Schleppverluste minimiert werden.
  • Mittels der vier formschlüssigen Schaltelemente A, B, C, D werden die verbrennungsmotorische Gänge bzw. hybridische Fahrmodi H1, H2.1, H2.2, H2.3, H3, ein rein elektromotorischer Gang bzw. elektromotorischer Fahrmodus E2, und zwei elektrodynamische Anfahrmodi EDA1, EDA2 realisiert. Der zweite verbrennungsmotorische Gang bzw. hybridische Fahrmodus ist in die Schaltkombinationen H2.1, H2.2, H2.3 unterteilt, wobei im zweiten verbrennungsmotorischen Gang bzw. hybridischen Fahrmodus jeweils eines der Schaltelemente A, C, D und zusätzlich das zweite Schaltelement B geschlossen sind. Zur Realisierung eines verbrennungsmotorischen Ganges bzw. hybridischen Fahrmodus sind immer zwei der Schaltelemente A, B, C, D geschlossen.
  • In einem ersten hybridischen Fahrmodus H1 sind das erste Schaltelement A und das vierte Schaltelement D geschlossen, wobei das zweite und dritte Schaltelement B, C geöffnet sind. Dadurch ist die erste Getriebeeingangswelle 2 über das erste und zweite Stirnradpaar ST1, ST2 und die Zwischenwelle 20 mit dem Hohlrad 42 des Planetenradsatzes 40 antriebswirksam verbunden. Der Planetenradsatz 40 ist durch die drehfeste Verbindung von Sonnenrad 41 und Hohlrad 42 über das vierte Schaltelement D verblockt.
  • In der ersten Schaltkombination H2.1 des zweiten hybridischen Fahrmodus sind das erste Schaltelement A und das zweite Schaltelement B geschlossen, wobei das dritte und vierte Schaltelement C, D geöffnet sind. Dadurch ist die erste Getriebeeingangswelle 2 über das erste und zweite Stirnradpaar ST1, ST2 sowie die Zwischenwelle 20 mit dem Hohlrad 42 des Planetenradsatzes 40 antriebswirksam verbunden, wobei das zweite Losrad 12 und somit auch das erste Losrad 11 drehfest mit der Hauptabtriebswelle 10 verbunden ist.
  • In der zweiten Schaltkombination H2.2 des zweiten hybridischen Fahrmodus sind das zweite Schaltelement B und das vierte Schaltelement D geschlossen, wobei das erste und dritte Schaltelement A, C geöffnet sind. Dadurch ist die erste Getriebeeingangswelle 2 über das zweite Stirnradpaar ST2 mit der Hauptabtriebswelle 10 antriebswirksam verbunden. Der Planetenradsatz 40 ist durch die drehfeste Verbindung von Sonnenrad 41 und Hohlrad 42 über das vierte Schaltelement D verblockt.
  • In der dritten Schaltkombination H2.3 des zweiten hybridischen Fahrmodus sind das dritte Schaltelement C und das zweite Schaltelement B geschlossen, wobei das erste und vierte Schaltelement A, D geöffnet sind. Dadurch ist die erste Getriebeeingangswelle 2 mit der Zwischenwelle 20 und somit mit dem Hohlrad 42 des Planetenradsatzes 40 drehfest verbunden. Gleichzeitig sind das erste und zweite Losrad 11, 12 drehfest mit der Hauptabtriebswelle 10 verbunden.
  • In einem dritten hybridischen Fahrmodus H3 sind das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D geschlossen, wobei das erste und zweite Schaltelement A, B geöffnet sind. Dadurch ist die erste Getriebeeingangswelle 2 mit der Zwischenwelle 20 und somit mit dem Hohlrad 42 des Planetenradsatzes 40 drehfest verbunden. Der Planetenradsatz 40 ist durch die drehfeste Verbindung von Sonnenrad 41 und Hohlrad 42 über das vierte Schaltelement D verblockt.
  • In den hybridischen Fahrmodi H1, H2.1, H2.2, H2.3 und H3 ist der Verbrennungsmotor 3 stets am Antrieb des Fahrzeugs 100 beteiligt, wobei die erste Elektromaschine 5 den Antrieb unterstützen kann. In einem rein elektrischen Fahrmodus E2 ist nur das vierte Schaltelement D geschlossen, wobei das erste, zweite und dritte Schaltelement A, B und C geöffnet sind. Der Antrieb des Fahrzeugs 100 erfolgt dann ausschließlich über die erste Elektromaschine 5, wobei der Verbrennungsmotor 3 vom Antrieb entkoppelt ist.
  • Das Vorwärts-Anfahren des Fahrzeugs 100 erfolgt über den Planetenradsatz 40 mittels des sogenannten elektrodynamischen Anfahrens (EDA1 bzw. EDA2), wobei über den Planetenradsatz 40 eine variable Übersetzung bereitgestellt wird. Im ersten elektrodynamischen Anfahrmodus EDA1 ist das erste Schaltelement A geschlossen, wobei das zweite, dritte und vierte Schaltelement B, C, D geöffnet sind. Dadurch kann über eine Kombination der Antriebsleistung der Elektromaschine 5 und der Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 3 das abgegebene Drehmoment und die abgegebene Drehzahl beliebig aufsummiert werden. Dabei ist der Verbrennungsmotor 3 antriebswirksam über die erste und zweite Stirnradstufe ST1, ST2 und das erste Schaltelement A mit dem Hohlrad 42 des Planetenradsatzes 40 verbunden, wobei die erste Elektromaschine 5 am Sonnenrad 41 des Planetenradsatzes 40 das Drehmoment des Verbrennungsmotors 3 abstützt, und wobei der Planetenträger 43 des Planetenradsatzes 40 bei geschlossenem fünften Schaltelement F abtriebseitig mit der Hauptabtriebswelle 10 wirkverbunden ist. Im zweiten elektrodynamischen Anfahrmodus EDA2 ist das dritte Schaltelement C geschlossen, wobei das erste, zweite und vierte Schaltelement A, B, D geöffnet sind. Dabei ist der Verbrennungsmotor 3 über das dritte Schaltelement C mit dem Hohlrad 42 des Planetenradsatzes 40 verbunden. Dadurch kann über eine Kombination der Antriebsleistung der Elektromaschine 5 und der Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 3 das abgegebene Drehmoment und die abgegebene Drehzahl beliebig aufsummiert werden. Der Unterschied zum ersten elektrodynamischen Anfahrmodus EDA1 besteht darin, dass im ersten elektrodynamischen Anfahrmodus EDA1 die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 3 über die beiden Stirnradpaare ST1, ST2 und erst danach in den Planetenradsatz 40 geführt wird. Die Verbindung ist somit übersetzt.
  • Mittels des fünften Schaltelements F werden weitere Betriebszustände realisiert. Beispielsweise werden in einem geöffneten Zustand des fünften Schaltelements F in den beiden hybridischen Fahrmodi H1, H3 die erste Elektromaschine 5 und der Verbrennungsmotor unabhängig vom Abtrieb antriebswirksam miteinander verbunden, sodass dadurch zwei Fahrmodi Laden in Neutral ermöglicht werden. Der Betriebszustand Laden in Neutral erlaubt einen Generatorbetrieb der ersten Elektromaschine 5 zur Erzeugung von elektrischer Energie, insbesondere um einen elektrischen Energiespeicher zu laden oder elektrische Verbraucher zu versorgen. Ein Verbraucher kann beispielsweise die zweite Elektromaschine an der Heck-Achse des Fahrzeugs 100 sein, die das Fahrzeug 100 elektrisch antreibt. In dem Fahrmodus Laden in Neutral drehen die erste Elektromaschine 5 und der Verbrennungsmotor 3 in einem festen Verhältnis zueinander. Dadurch ist nicht nur ein Antrieb der generatorisch betriebenen ersten Elektromaschine 5 mit dem Verbrennungsmotor 3 möglich, sondern auch ein Start des Verbrennungsmotors 3 mit der ersten Elektromaschine 5.
  • Mittels der Hybridgetriebevorrichtung 1 lässt sich zwischen den Gängen auf zwei unterschiedliche Arten unter Last schalten. Einerseits ist eine abtriebsgestützte Lastschaltung durch die erste Elektromaschine 5, eine sogenannte EMS-Schaltung, und andererseits ist eine elektrodynamische Schaltung über den jeweiligen EDA Modus, eine sogenannte EDS-Schaltung, möglich.
  • Eine EMS-Lastschaltung kann beispielsweise abtriebsgestützt zwischen dem ersten hybridischen Fahrmodus H1 und dem zweiten hybridischen Fahrmodus mit der zweiten Schaltkombination H2.2 oder alternativ zwischen dem zweiten hybridischen Fahrmodus mit der zweiten Schaltkombination H2.2 und dem dritten hybridischen Fahrmodus H3 erfolgen. Beispielsweise kann ausgehend vom ersten hybridischen Fahrmodus H1, bei dem die Schaltelemente A und D geschlossen sind, ein Lastabbau am ersten Schaltelement A und gleichzeitig ein Lastaufbau an der ersten Elektromaschine 5 erfolgen, wobei das erste Schaltelement A anschließend geöffnet wird. Nach dem Öffnen des ersten Schaltelements A wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 abgesenkt, bis das zweite Schaltelement B synchron wird. Dazu kann der Verbrennungsmotor 3 beispielsweise in den Schubbetrieb gehen. Der Schaltvorgang vom zweiten hybridischen Fahrmodus mit der zweiten Schaltkombination H2.2 in den dritten hybridischen Fahrmodus H3 erfolgt analog. Rückschaltungen erfolgen analog zu Hochschaltungen, nur in umgekehrter Reihenfolge. Schubschaltungen sind ebenfalls möglich, da die erste Elektromaschine 5 auch Antriebsmomente am Planetenradsatz 40 bremsend abstützen kann.
  • Eine EDS-Lastschaltung kann beispielsweise elektrodynamisch zwischen dem ersten hybridischen Fahrmodus H1 und dem zweiten hybridischen Fahrmodus mit der ersten Schaltkombination H2.1 oder alternativ zwischen dem zweiten hybridischen Fahrmodus mit der dritten Schaltkombination H2.3 und dem dritten hybridischen Fahrmodus H3 erfolgen. Beispielsweise können ausgehend vom zweiten hybridischen Fahrmodus mit der dritten Schaltkombination H2.3, bei dem das zweite und dritte Schaltelement B, C geschlossen sind, die Antriebsmomente des Verbrennungsmotors 3 und der ersten Elektromaschine 5 derart eingestellt werden, dass einerseits das gewünschte Abtriebsmoment eingestellt wird und andererseits das zweite Schaltelement B lastfrei wird, wobei das zweite Schaltelement B, sobald es lastfrei ist, geöffnet wird. Anschließend werden die Antriebsmomente des Verbrennungsmotors 3 und der ersten Elektromaschine 5 derart eingestellt, dass einerseits das gewünschte Abtriebsmoment eingestellt und andererseits die Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 abgesenkt werden, bis das vierte Schaltelement D synchron wird und in der Folge geschlossen werden kann. Dadurch wird der dritte hybridische Fahrmodus H3 für den Verbrennungsmotor 3 mechanisch geschaltet, wobei die Schaltelemente C und D geschlossen sind. Der Schaltvorgang vom ersten hybridischen Fahrmodus H1 in den zweiten hybridischen Fahrmodus mit der zweiten Schaltkombination H2.2 erfolgt analog. Rückschaltungen erfolgen analog zu Hochschaltungen, nur in umgekehrter Reihenfolge. Schubschaltungen sind ebenfalls möglich, da die erste Elektromaschine 5 auch Antriebsmomente am Planetenradsatz 40 bremsend abstützen kann.
  • Innerhalb des zweiten hybridischen Fahrmodus erfolgt das Schalten vom zweiten hybridischen Fahrmodus mit der ersten Schaltkombination H2.1 in den zweiten hybridischen Fahrmodus mit der dritten Schaltkombination H2.3, oder umgekehrt, mittels Vorwahlschaltung.
  • 2a zeigt eine zweite Ausgestaltung der Hybridgetriebevorrichtung 1 in einem nur teilweise dargestellten Antriebsstrang, wobei diese zweite Ausgestaltung der Hybridgetriebevorrichtung 1 im Wesentlichen auf die Ausgestaltung der Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 1a beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 2a unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a durch ein sechstes formschlüssiges Schaltelement E, das koaxial zum Planetenradsatz 40 angeordnet ist. Das vierte Schaltelement D und das sechste Schaltelement E sind zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst ausgebildet. Das sechste Schaltelement E verbindet in einem geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle 2 drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle 4 und somit mit dem Sonnenrad 41 des Planetenradsatzes 40. Ansonsten entsprechen sich die Hybridgetriebevorrichtung 1 nach 1a und die Hybridgetriebevorrichtung 1 nach 2a.
  • Die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 2a weist mehrere Fahrmodi auf, die in der Schaltmatrix gemäß 2b dargestellt sind, wobei in den Spalten der Schaltmatrix die jeweiligen Schaltelemente A, B, C, D, E aufgeführt sind, und wobei in den Zeilen der Schaltmatrix die jeweiligen Fahrmodi H1, ZH, H2.1, H2.2, H2.3, H2.4, H3.1, H3.2, E2, EDA1, EDA2, LiN des Kraftfahrzeugs 100 aufgeführt sind. Durch den Eintrag eines Kreuzes in einem jeweiligen Kästchen der Schaltmatrix wird ein geschlossener Zustand des jeweiligen Schaltelements A, B, C, D, E dargestellt, wobei kein Eintrag einen geöffneten Zustand des jeweiligen Schaltelements A, B, C, D, E anzeigt. Mittels der formschlüssigen Schaltelemente A, B, C, D, E werden die verbrennungsmotorischen Gänge bzw. hybridischen Fahrmodi ZH, H1, H2.1, H2.2, H2.3, H2.4, H3.1, H3.2, ein erster rein elektromotorischer Gang bzw. elektromotorischer Fahrmodus E2, zwei elektrodynamische Anfahrmodi EDA1, EDA2 sowie der Fahrmodus Laden in Neutral (LiN) realisiert.
  • Der vierte verbrennungsmotorische Gang bzw. hybridische Fahrmodus ZH liegt hinsichtlich einer Übersetzung zwischen dem ersten verbrennungsmotorischen Gang und dem zweiten verbrennungsmotorischen Gang. Der zweite verbrennungsmotorische Gang weist zusätzlich eine vierte Schaltkombination H2.4 auf, wobei im zweiten verbrennungsmotorischen Gang eines der Schaltelemente A, C, D, E und zusätzlich das zweite Schaltelement B geschlossen sind. Der dritte verbrennungsmotorische Gang bzw. hybridische Fahrmodus ist in die Schaltkombinationen H3.1 und H3.2 unterteilt, wobei im dritten verbrennungsmotorischen Gang bzw. hybridischen Fahrmodus entweder das vierte Schaltelement D zusammen mit dem dritten Schaltelement C oder das sechste Schaltelement E zusammen mit dem dritten Schaltelement C geschlossen sind. Nachfolgend wird lediglich auf die hier zusätzlich genannten Fahrmodi bzw. Schaltkombinationen eingegangen. Für die übrigen Fahrmodi bzw. Schaltkombinationen, insbesondere für die Funktion und Schaltstellungen des fünften Schaltelements F wird auf die Ausführungen zu 1b verwiesen.
  • Im weiteren hybridischen Fahrmodus ZH sind das erste Schaltelement A und das sechste Schaltelement E geschlossen, wobei das zweite, dritte und vierte Schaltelement B, C, D geöffnet sind. In der vierten Schaltkombination H2.4 des zweiten hybridischen Fahrmodus sind das zweite Schaltelement B und das fünfte Schaltelement E geschlossen, wobei das erste, dritte und vierte Schaltelement A, C, D geöffnet sind. In der ersten Schaltkombination H3.1 des dritten hybridischen Fahrmodus sind das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D geschlossen, wobei das erste, zweite und sechste Schaltelement A, B, E geöffnet sind. Die erste Schaltkombination H3.1 des dritten hybridischen Fahrmodus gemäß 2b entspricht somit dem dritten hybridische Fahrmodus H3 gemäß 1b. In der zweiten Schaltkombination H3.2 des dritten hybridischen Fahrmodus H3 sind das dritte Schaltelement C und das sechste Schaltelement E geschlossen, wobei das erste, zweite und vierte Schaltelement A, B, D geöffnet sind. Ferner wird auch der Fahrmodus Laden in Neutral (LiN) realisiert, wobei dazu nur das sechste Schaltelement E geschlossen ist und das erste, zweite, dritte und vierte Schaltelement A, B, C, D geöffnet sind. Ansonsten entsprechen sich die Schaltmatrix nach 1b und die Schaltmatrix nach 2b.
  • Gemäß 3a umfasst die Hybridgetriebevorrichtung 1 eine erste Getriebeeingangswelle 2 zur Anbindung einer Kurbelwelle 3.1 eines Verbrennungsmotors 3 und eine zweite Getriebeeingangswelle 4 zur Anbindung einer Rotorwelle 5.1 der ersten Elektromaschine 5 sowie sechs formschlüssige Schaltelemente A, B, C, D, F, E. Die beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 sind koaxial zueinander sowie axial aneinander angrenzend angeordnet, sodass sich die beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 in axialer Richtung nicht überlappen. Ferner umfasst die Hybridgetriebevorrichtung 1 genau eine Vorgelegewelle, die als Hauptabtriebswelle 10 ausgebildet ist und drei daran angeordnete Losräder 11, 12, 13 sowie ein Festrad 14 aufweist. Das erste Losrad 11 ist mit einem ersten Zahnrad 21 im Zahneingriff und bildet mit dem ersten Zahnrad 21 eine erste Stirnradstufe ST1. Das zweite Losrad 12 ist mit einem zweiten Zahnrad 22 im Zahneingriff und bildet mit dem zweiten Zahnrad 22 eine zweite Stirnradstufe ST2. Das dritte Losrad 13 ist mit einem dritten Zahnrad 23 im Zahneingriff und bildet mit dem dritten Zahnrad 23 eine dritte Stirnradstufe ST3. Ferner sind das erste und das zweite Losrad 11, 12 drehfest miteinander verbunden.
  • Die Hybridgetriebevorrichtung 1 umfasst auch ein Differential 8 und einen Planetenradsatz 40, wobei das Differential 8 koaxial zum Planetenradsatz 40 angeordnet ist und eine erste und zweite Seitenwelle 9a, 9b aufweist. Die Hauptabtriebswelle 10 ist über ein viertes Stirnradpaar ST4 an dem Differential 8 angebunden. Denn das Festrad 14 ist mit einer Verzahnung 8.1 am Differentialkorb des Differentials 8 im Zahneingriff und bildet mit dieser Verzahnung die vierte Stirnradstufe ST4. Die erste Getriebeeingangswelle 2, die zweite Getriebeeingangswelle 4 und eine Zwischenwelle 20, die koaxial zu den beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 sowie radial innerhalb der beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 angeordnet ist, sind als Hohlwellen ausgebildet, wobei sich die zweite Seitenwelle 9b des Differentials 8 im Wesentlichen axial durch die gesamte Hybridgetriebevorrichtung 1, insbesondere durch den Planetenradsatz 40 und die gesamte Zwischenwelle 20 erstreckt.
  • Der Planetenradsatz 40 ist als Minusplanetenradsatz mit einem Sonnenrad 41, einem Hohlrad 42 und einem Planetenträger 43, an dem mehrere Planetenräder 44 drehbar gelagert sind, ausgebildet. Der Planetenradsatz 40 ist koaxial zu den beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 und zur Zwischenwelle 20 angeordnet. Das Sonnenrad 41 des Planetenradsatzes 40 ist drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle 4 verbunden. Das Hohlrad 41 des Planetenradsatzes 40 ist drehfest mit der Zwischenwelle 20 verbunden. Der Planetenträger 43 des Planetenradsatzes 40 ist drehfest mit dem dritten Zahnrad 23 der dritten Stirnradstufe ST3 verbunden.
  • Der Verbrennungsmotor 3 wird über ein Zahnrad 30, das drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle 2 verbunden ist, an die Hybridgetriebevorrichtung 1 angebunden. Das Zahnrad 20 ist Teil eines Zugmitteltriebs zur Anbindung der Kurbelwelle 3.1 des Verbrennungsmotors 3. Dieser Zugmitteltrieb umfasst ferner das Zugmittel 32 und ein weiteres Zahnrad 31, das an einer koaxial zur Kurbelwelle 3.1 des Verbrennungsmotors 3 angeordneten Zwischenwelle 33 ausgebildet ist. Diese Zwischenwelle 33 verbindet über eine Dämpfungseinrichtung 6 die Kurbelwelle 3.1 des Verbrennungsmotors 3 mit der Hybridgetriebevorrichtung 1. Mithin wird die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 3 über den Zugmitteltrieb mittels des Zugmittels 32 von der Kurbelwelle 3.1 auf die achsparallel dazu angeordnete erste Getriebeeingangswelle 2 übertragen.
  • Demgegenüber ist die erste Elektromaschine 5 über ein Zahnrad 50, das drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle 4 verbunden ist, an die Hybridgetriebevorrichtung 1 angebunden. Vorliegend ist dieses Zahnrad 50 Teil eines Zugmitteltriebs zur Anbindung der Rotorwelle 5.1 der ersten Elektromaschine 5. Dieser Zugmitteltrieb umfasst ferner das Zugmittel 53 und ein weiteres Zahnrad 51, das drehfest mit der Rotorwelle 5.1 der ersten Elektromaschine 5 verbunden ist. Mithin wird die Antriebsleistung der ersten Elektromaschine 5 über den Zugmitteltrieb mittels des Zugmittels 53 von der Rotorwelle 5.1 auf die achsparallel dazu angeordnete zweite Getriebeeingangswelle 4 übertragen.
  • Das erste Schaltelement A ist koaxial zum Planetenradsatz 40 angeordnet, wobei die erste Getriebeeingangswelle 2 bei geschlossenem ersten Schaltelement A über das erste und zweite Stirnradpaar ST1, ST2 mit dem Hohlrad 42 des Planetenradsatzes 40 antriebswirksam verbunden ist. Das zweite Schaltelement B ist koaxial zur Hauptabtriebswelle 10 angeordnet, wobei die erste Getriebeeingangswelle 2 bei geschlossenem zweiten Schaltelement B über das erste Stirnradpaar ST1 mit der Hauptabtriebswelle 10 antriebswirksam verbunden ist. Das dritte Schaltelement C ist koaxial zum Planetenradsatz 40 angeordnet, wobei die erste Getriebeeingangswelle 2 bei geschlossenem dritten Schaltelement C mit dem Hohlrad 42 des Planetenradsatzes 40 antriebswirksam verbunden ist. Ferner sind das erste Schaltelement A und das dritte Schaltelement C zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst ausgebildet, wobei dieses Doppelschaltelement von einem einzigen Aktor schaltbar ist. Das vierte Schaltelement D ist koaxial zum Planetenradsatz 40 angeordnet, wobei die zweite Getriebeeingangswelle 4 bei geschlossenem vierten Schaltelement D mit dem Hohlrad 42 und dem Sonnenrad 41 des Planetenradsatzes 40 antriebswirksam verbunden ist. Dadurch sind vorliegend auch die zweite Getriebeeingangswelle 4 und die Zwischenwelle 20 drehfest verbunden. Das fünfte Schaltelement F ist koaxial zur Hauptabtriebswelle 10 angeordnet, wobei das dritte Losrad 13 des dritten Planetenradsatzes ST3 bei geschlossenem fünften Schaltelement F drehfest mit der Hauptabtriebswelle 10 verbunden ist. Das sechstes Schaltelement E ist koaxial zum Planetenradsatz 40 angeordnet, wobei die erste Getriebeeingangswelle 2 bei geschlossenem sechsten Schaltelement E über das erste Stirnradpaar ST1 und das zweite Stirnradpaar ST2 mit der zweiten Getriebeeingangswelle 4 antriebswirksam verbunden ist. Ferner sind das vierte Schaltelement D und das sechste Schaltelement E zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst ausgebildet, wobei dieses Doppelschaltelement von einem einzigen Aktor schaltbar ist.
  • Gemäß einer axialen Reihenfolge beginnend an einem ersten Endabschnitt der Hybridgetriebevorrichtung 1 ist zunächst das Differential 8, daran angrenzend der Planetenradsatz 40, daran angrenzend die dritte Stirnradstufe ST3, daran angrenzend das Zahnrad 50 zur Anbindung der ersten Elektromaschine 5, daran angrenzend das vierte Schaltelement D, daran angrenzend das sechste Schaltelement E, daran angrenzend die zweite Stirnradstufe ST2, daran angrenzend das erste Schaltelement A, daran angrenzend das dritte Schaltelement C, daran angrenzend das Zahnrad 30 zur Anbindung des Verbrennungsmotors 3 und daran angrenzend die erste Stirnradstufe ST1 angeordnet. Mithin ist die erste Stirnradstufe ST1 in einem zweiten Endabschnitt der Hybridgetriebevorrichtung 1 angeordnet, der entgegengesetzt zum ersten Endabschnitt ist. Durch diese axialen Reihenfolge der Getriebeelemente wird die Hybridgetriebevorrichtung 1 besonders kompakt ausgebildet.
  • Der Antriebsstrang mit der Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 3a weist mehrere Fahrmodi auf, die in der Schaltmatrix gemäß 3b dargestellt sind, wobei in den Spalten der Schaltmatrix die jeweiligen Schaltelemente A, B, C, D, E aufgeführt sind, und wobei in den Zeilen der Schaltmatrix die jeweiligen Fahrmodi H1, H2.1, H2.2, H2.3, H3, H4, E2, EDA1, EDA2, LiN des Kraftfahrzeugs 100 aufgeführt sind. Durch den Eintrag eines Kreuzes in einem jeweiligen Kästchen der Schaltmatrix wird ein geschlossener Zustand des jeweiligen Schaltelements A, B, C, D, E dargestellt, wobei kein Eintrag einen geöffneten Zustand des jeweiligen Schaltelements A, B, C, D, E anzeigt. Das fünfte Schaltelement ist in der Schaltmatrix nicht aufgeführt. Grund dafür ist, dass das in 3a dargestellte fünfte Schaltelement F in allen Zuständen der Schaltmatrix geschlossen oder geöffnet sein kann. Die Ausführungen zum fünften Schaltelement F nach 1b gelten entsprechend auch hier.
  • Mittels der fünf formschlüssigen Schaltelemente A, B, C, D, E werden die verbrennungsmotorische Gänge bzw. hybridische Fahrmodi H1, H2.1, H2.2, H2.3, H3, H4 ein rein elektromotorischer Gang bzw. elektromotorischer Fahrmodus E2, zwei elektrodynamische Anfahrmodi EDA1, EDA2 und der Fahrmodus Laden in Neutral LiN realisiert. Der zweite verbrennungsmotorische Gang bzw. hybridische Fahrmodus ist in die Schaltkombinationen H2.1, H2.2, H2.3 unterteilt.
  • In einem ersten hybridischen Fahrmodus H1 sind das erste Schaltelement A und das sechste Schaltelement E geschlossen, wobei das zweite, dritte und vierte Schaltelement B, C, D geöffnet sind. In der ersten Schaltkombination H2.1 des zweiten hybridischen Fahrmodus sind das erste Schaltelement A und das zweite Schaltelement B geschlossen, wobei das dritte, vierte und sechste Schaltelement C, D, E geöffnet sind. In der zweiten Schaltkombination H2.2 des zweiten hybridischen Fahrmodus sind das zweite Schaltelement B und das sechste Schaltelement E geschlossen, wobei das erste, dritte und vierte Schaltelement A, C, D geöffnet sind. In der dritten Schaltkombination H2.3 des zweiten hybridischen Fahrmodus sind das dritte Schaltelement C und das zweite Schaltelement B geschlossen, wobei das erste, vierte und sechste Schaltelement A, D, E geöffnet sind. In einem dritten hybridischen Fahrmodus H3 sind das dritte Schaltelement C und das sechste Schaltelement E geschlossen, wobei das erste, zweite und vierte Schaltelement A, B, D geöffnet sind. In einem vierten hybridischen Fahrmodus H4 sind das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D geschlossen, wobei das erste, zweite und sechste Schaltelement A, B, E geöffnet sind.
  • In den hybridischen Fahrmodi H1, H2.1, H2.2, H2.3, H3, H4 ist der Verbrennungsmotor 3 stets am Antrieb des Fahrzeugs 100 beteiligt, wobei die erste Elektromaschine 5 den Antrieb unterstützen kann. In einem rein elektrischen Fahrmodus E2 ist nur das vierte Schaltelement D geschlossen, wobei das erste, zweite, dritte und sechste Schaltelement A, B, C, E geöffnet sind. Der Antrieb des Fahrzeugs 100 erfolgt dann ausschließlich über die erste Elektromaschine 5, wobei der Verbrennungsmotor 3 vom Antrieb entkoppelt ist.
  • Im ersten elektrodynamischen Anfahrmodus EDA1 ist das erste Schaltelement A geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente B, C, D, E geöffnet sind. Im zweiten elektrodynamischen Anfahrmodus EDA2 ist das dritte Schaltelement C geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente A, B, D, E geöffnet sind. Um Fahrmodus Laden in Neutral ist nur das sechste Schaltelement E geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente A, B, C, D geöffnet sind.
  • Auch mit dieser Hybridgetriebevorrichtung 1 lässt sich zwischen den Gängen auf zwei unterschiedliche Arten unter Last schalten. Einerseits ist eine abtriebsgestützte Lastschaltung durch die erste Elektromaschine 5, eine sogenannte EMS-Schaltung, und andererseits ist eine elektrodynamische Schaltung über den jeweiligen EDA Modus, eine sogenannte EDS-Schaltung, möglich. Dazu wird auf die Ausführungen zu 1b verwiesen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hybridgetriebevorrichtung
    2
    erste Getriebeeingangswelle
    3
    Verbrennungsmotor
    3.1
    Kurbelwelle
    4
    zweite Getriebeeingangswelle
    5
    erste Elektromaschine
    5.1
    Rotorwelle
    6
    Dämpfungseinrichtung
    7
    zweite Elektromaschine
    8
    Differential
    9a
    erste Seitenwelle
    9b
    zweite Seitenwelle
    10
    Hauptabtriebswelle
    11
    erstes Losrad
    12
    zweites Losrad
    13
    drittes Losrad
    14
    Festrad
    20
    Zwischenwelle
    21
    erstes Zahnrad
    22
    zweites Zahnrad
    23
    drittes Zahnrad
    30
    Zahnrad zur Anbindung des Verbrennungsmotors
    31
    Zahnrad
    32
    Zugmittel
    33
    Zwischenwelle
    40
    Planetenradsatz
    41
    Sonnenrad
    42
    Hohlrad
    43
    Planetenträger
    44
    Planetenrad
    50
    Zahnrad zur Anbindung der ersten Elektromaschine
    51
    Zahnrad
    52
    Zwischenrad
    53
    Zugmittel
    100
    Kraftfahrzeug
    101
    erste Achse des Kraftfahrzeugs
    102
    zweite Achse des Kraftfahrzeugs
    103
    Antriebsstrang
    111
    Rad
    112
    Rad
    113
    Rad
    114
    Rad
    ST1
    erstes Stirnradpaar
    ST2
    zweites Stirnradpaar
    ST3
    drittes Stirnradpaar
    ST4
    viertes Stirnradpaar
    A
    erstes Schaltelement
    B
    zweites Schaltelement
    C
    drittes Schaltelement
    D
    viertes Schaltelement
    F
    fünftes Schaltelement
    E
    sechstes Schaltelement
    H1
    erster verbrennungsmotorischer Gang
    H2
    zweiter verbrennungsmotorischer Gang
    H2.1
    zweiter verbrennungsmotorischer Gang in einer ersten Schaltkombination
    H2.2
    zweiter verbrennungsmotorischer Gang in einer zweiten Schaltkombination
    H2.3
    zweiter verbrennungsmotorischer Gang in einer dritten Schaltkombination
    H2.4
    zweiter verbrennungsmotorischer Gang in einer vierten Schaltkombination
    H3
    dritter verbrennungsmotorischer Gang
    H3.1
    dritter verbrennungsmotorischer Gang in einer ersten Schaltkombination
    H3.2
    dritter verbrennungsmotorischer Gang in einer zweiten Schaltkombination
    H4
    vierter verbrennungsmotorischer Gang
    ZH
    weiterer verbrennungsmotorischer Gang
    E2
    erster elektromotorischer Gang
    EDA1
    erster elektrodynamischer Anfahrmodus
    EDA2
    zweiter elektrodynamischer Anfahrmodus
    LiN
    Fahrmodus Laden in Neutral
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013215114 A1 [0002]

Claims (15)

  1. Hybridgetriebevorrichtung (1) für einen Antriebsstrang (103) eines Kraftfahrzeugs (100), aufweisend • eine erste Getriebeeingangswelle (2) zur Anbindung einer Kurbelwelle (3.1) eines Verbrennungsmotors (3), • eine zweite Getriebeeingangswelle (4) zur Anbindung einer Rotorwelle (5.1) einer ersten Elektromaschine (5), • einen Planetenradsatz (40) mit einem Sonnenrad (41), einem Hohlrad (42) und einem Planetenträger (43), an dem mehrere Planetenräder (44) drehbar gelagert sind, wobei der Planetenradsatz (40) koaxial zur ersten Getriebeeingangswelle (2) und zur zweiten Getriebeeingangswelle (4) angeordnet ist, • eine Hauptabtriebswelle (10), die achsparallel zum Planetenradsatz (40) angeordnet ist, • ein erstes Stirnradpaar (ST1), ein zweites Stirnradpaar (ST2) sowie ein drittes Stirnradpaar (ST3), • ein erstes Schaltelement (A) zumindest zum Schalten eines ersten verbrennungsmotorischen Ganges, • ein zweites Schaltelement (B) zumindest zum Schalten eines zweiten verbrennungsmotorischen Ganges, • ein drittes Schaltelement (C) zumindest zum Schalten eines dritten verbrennungsmotorischen Ganges, • ein viertes Schaltelement (D) zumindest zum Verblocken des Planetenradsatzes (40) und • ein fünftes Schaltelement (F) zur lösbaren Anbindung des Planetenträgers (43) über das dritte Stirnradpaar (ST3) an die Hauptabtriebswelle (10).
  2. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Differential (8), das koaxial zum Planetenradsatz (40) angeordnet ist und eine erste und zweite Seitenwelle (9a, 9b) aufweist, wobei die Hauptabtriebswelle (10) über ein viertes Stirnradpaar (ST4) an dem Differential (8) angebunden ist, und wobei die Seitenwellen (9a, 9b) des Differentials (8) zur Anbindung eines jeweiligen Rades des Kraftfahrzeugs (100) eingerichtet sind.
  3. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die erste Getriebeeingangswelle (2) und die zweite Getriebeeingangswelle (4) als Hohlwellen ausgebildet sind, wobei sich die zweite Seitenwelle (9b) des Differentials (8) im Wesentlichen axial durch die gesamte Hybridgetriebevorrichtung (1) erstreckt.
  4. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Schaltelement (A) koaxial zum Planetenradsatz (40) angeordnet ist, wobei bei geschlossenem ersten Schaltelement (A) die erste Getriebeeingangswelle (2) über das erste und zweite Stirnradpaar (ST1, ST2) mit dem Hohlrad (42) des Planetenradsatzes (40) antriebswirksam verbunden ist.
  5. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweite Schaltelement (B) koaxial zur Hauptabtriebswelle (10) angeordnet ist, wobei bei geschlossenem zweiten Schaltelement (B) die erste Getriebeeingangswelle (2) entweder über das erste Stirnradpaar (ST1) oder über das zweite Stirnradpaar (ST2) mit der Hauptabtriebswelle (10) antriebswirksam verbunden ist.
  6. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das dritte Schaltelement (C) koaxial zum Planetenradsatz (40) angeordnet ist, wobei bei geschlossenem dritten Schaltelement (C) die erste Getriebeeingangswelle (2) mit dem Hohlrad (42) des Planetenradsatzes (40) antriebswirksam verbunden ist.
  7. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das vierte Schaltelement (D) koaxial zum Planetenradsatz (40) angeordnet ist, wobei bei geschlossenem vierten Schaltelement (D) die zweite Getriebeeingangswelle (4) mit dem Hohlrad (42) und dem Sonnenrad (41) des Planetenradsatzes (40) antriebswirksam verbunden ist.
  8. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend ein sechstes Schaltelement (E), das koaxial zum Planetenradsatz (40) angeordnet ist, wobei bei geschlossenem sechsten Schaltelement (E) die erste Getriebeeingangswelle (2) entweder direkt oder über das erste Stirnradpaar (ST1) und das zweite Stirnradpaar (ST2) mit der zweiten Getriebeeingangswelle (4) antriebswirksam verbunden ist.
  9. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei das vierte Schaltelement (D) und das sechste Schaltelement (E) zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst ausgebildet sind.
  10. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Schaltelement (A) und das dritte Schaltelement (C) zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst ausgebildet sind.
  11. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auf der Hauptabtriebswelle (10) ein erstes Losrad (11), ein zweites Losrad (12) und ein drittes Losrad (13) angeordnet sind, wobei das erste Losrad (11) mit einem ersten Zahnrad (21), das koaxial zum Planetenradsatz (40) angeordnet ist, die erste Stirnradstufe (ST1) bildet, wobei das zweite Losrad (12) mit einem zweiten Zahnrad (22), das koaxial zum Planetenradsatz (40) angeordnet ist, die zweite Stirnradstufe (ST2) bildet, wobei das dritte Losrad (13) mit einem dritten Zahnrad (23), das koaxial zum Planetenradsatz (40) angeordnet ist, die dritte Stirnradstufe (ST3) bildet, und wobei das erste und das zweite Losrad (11, 12) drehfest miteinander verbunden sind.
  12. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach Anspruch 11, wobei das fünfte Schaltelement (F) koaxial zur Hauptabtriebswelle (10) angeordnet ist, wobei bei geschlossenem fünften Schaltelement (F) das dritte Losrad (13) des dritten Planetenradsatzes (ST3) antriebswirksam mit der Hauptabtriebswelle (10) verbunden ist.
  13. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Getriebeeingangswelle (2) dazu eingerichtet ist, zumindest über ein Zugmittel und/oder über mindestens ein Zwischenrad an dem achsparallel zum Planetenradsatz (40) angeordneten Verbrennungsmotor (3) angebunden zu sein, wobei die zweite Getriebeeingangswelle (4) dazu eingerichtet ist, zumindest über ein Zugmittel und/oder über mindestens ein Zwischenrad an der achsparallel zum Planetenradsatz (40) angeordneten ersten Elektromaschine (5) angebunden zu sein.
  14. Antriebsstrang (103) für ein Kraftfahrzeug (100), umfassend eine an einer ersten Achse (101) des Kraftfahrzeugs (100) antriebswirksam angeordnete Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 sowie zumindest eine erste Elektromaschine (5) und einen Verbrennungsmotor (3), wobei der Verbrennungsmotor (3) achsparallel zur ersten Elektromaschine (5) angeordnet ist.
  15. Antriebsstrang (103) nach Anspruch 14, ferner umfassend eine zweite Elektromaschine (7), die an einer zweiten Achse (102) des Kraftfahrzeugs (100) antriebswirksam angeordnet ist und zum elektromotorischen Antrieb eingerichtet ist.
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