DE102021211244A1 - Hybrid-Getriebeanordnung - Google Patents

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Fabian Kutter
Matthias Horn
Johannes Kaltenbach
Thomas Martin
Michael Wechs
Martin Brehmer
Oliver BAYER
Thomas Kroh
Max Bachmann
Peter Ziemer
Juri Pawlakowitsch
Ingo Pfannkuchen
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Abstract

Hybrid-Getriebeanordnung (10) mit einer ersten Welle (Wst), die mit einer Verbrennungsmaschine verbindbar ist, mit einer zweiten Welle (WEM), die mit einer ersten Elektromaschine (EM1) verbunden ist, mit einer Vorgelegewellenanordnung (WAb1, WAb2), die achsparallel versetzt zu der ersten Welle (Wst) und zu der zweiten Welle (WEM) angeordnet ist, mit wenigstens mit einer schaltbaren Radpaarung (26, 28) zum Verbinden der ersten Welle (Wst) und der Vorgelegewellenanordnung (WAb1, WAb2), mit wenigstens einer weiteren schaltbaren Radpaarung (22, 24) zum Verbinden der zweiten Welle (WEM) und der Vorgelegewellenanordnung (WAb1, WAb2), und mit einem Planetenradsatz (14), der ein erstes Glied (16), ein zweites Glied (18) und ein drittes Glied (20) aufweist, wobei die erste Welle (Wst) mit dem dritten Glied (20) des Planetenradsatzes (14) verbunden ist, wobei die erste Welle (Wst) mittels eines Schaltelementes (E) mit der zweiten Welle (WEM) verbindbar ist, und wobei die zweite Welle (WEM) mittels eines weiteren Schaltelementes (F) mit dem zweiten Glied (18) des Planetenradsatzes (14) verbindbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, einer ersten Welle, die mit einer Verbrennungsmaschine verbindbar ist, mit einer zweiten Welle, die mit einer ersten Elektromaschine verbunden ist, mit einer Vorgelegewellenanordnung, die mit einem Abtrieb verbunden ist, mit wenigstens einer schaltbaren Stirnradpaarung und mit einem Planetenradsatz.
  • Hybrid-Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge weisen generell eine Verbrennungsmaschine auf, die Antriebsleistung zum Antreiben des Kraftfahrzeuges bereitstellen kann, sowie eine Elektromaschine, die je nach Betriebsart alternativ oder zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor Antriebsleistung für das Kraftfahrzeug bereitstellen kann.
  • Bei Hybrid-Antriebssträngen wird zwischen einer Vielzahl von unterschiedlichen Konzepten unterschieden, die jeweils eine unterschiedliche Anbindung der Elektromaschine an eine Getriebeanordnung des Hybrid-Antriebsstranges vorsehen.
  • Beispielsweise ist es bekannt, eine elektrische Maschine konzentrisch zu einer Eingangswelle anzuordnen, wobei ein Rotor der elektrischen Maschine mit einer Hohlwelle verbunden ist, die um eine Eingangswelle herum angeordnet ist.
  • In manchen Fällen wird die Elektromaschine über eine Vorübersetzung an eine Getriebeanordnung des Hybridgetriebes angebunden. Die Vorübersetzung kann eine Planetenradsatzanordnung beinhalten. Hybrid-Getriebeanordnungen sind vorzugsweise als Lastschaltgetriebe ausgebildet.
  • Aus dem Dokument DE 10 2013 215 114 A1 ist ein Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei dem eine Elektromaschine über einen Stirnradsatz an einer Ausgangswelle eines Hybrid-Getriebes anbindbar ist. Ferner ist es aus diesem Dokument bekannt, eine Elektromaschine koaxial zu einer Getriebeausgangswelle anzuordnen, und zwar axial versetzt zu einem Planetenradsatz, der als Überlagerungsgetriebe für elektromotorische Antriebsleistung und für verbrennungsmotorische Antriebsleistung ausgebildet ist.
  • Das Dokument DE 10 2012 212 257 A1 betrifft ein Planetengetriebe für ein Kraftfahrzeug, das drei gekoppelte und schaltbare Planetenradsätze und eine koaxial hierzu angeordnete Elektromaschine aufweist.
  • Bei einem Einbau in einem Kraftfahrzeug quer zur Antriebsrichtung (front-quer oder heck-quer) ist die axiale Baulänge der Hybrid-Getriebeanordnung von großer Bedeutung. Ferner ist bei einem Einbau quer zur Fahrtrichtung häufig auf die Einbauumgebung Rücksicht zu nehmen. Engstellen sind ggf. ein Gelenk von Seitenwellen, eine Getriebeaufhängung und/oder ein unterer Fahrzeuglängsträger.
  • In vielen Fällen sind rein elektrische Gangstufen, bei denen das Kraftfahrzeug allein mittels elektromotorischer Antriebsleistung angetrieben wird, durch eine Vielzahl von Zahnradeingriffen gekennzeichnet. Dies verringert den Wirkungsgrad.
  • Hybrid-Getriebeanordnungen, bei denen eine Elektromaschine zur Bereitstellung von Antriebsleistung enthalten ist, weisen häufig keine mechanische Rückwärtsgangstufe auf. Ein Rückwärtsfahrbetrieb wird in der Regel rein elektrisch durchgeführt. Wenn der Batterieladezustand eines derartigen Kraftfahrzeuges niedrig ist, ist dann kein Rückwärtsfahrbetrieb möglich. Daher wird in vielen Fällen dennoch eine mechanische Rückwärtsgangstufe vorgesehen. Dies führt jedoch zu einer erheblichen Bauraumvergrößerung und verlangt eine Vielzahl an weiteren Bauteilen.
  • Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Hybrid-Getriebeanordnung anzugeben, die axial kompakt baut und/oder die eine koaxiale Anbindung einer Elektromaschine ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die offenbarte Getriebeanordnung ist eine sog. dedizierte Hybrid-Getriebeanordnung (DHT). Die Getriebeanordnung ist in Mischbauweise realisiert, einschließlich eines Stirnradgetriebes, das eine Mehrzahl von Stirnradstufen (Radpaarungen) aufweist, und wenigstens eines Planetenradsatzes.
  • Der offenbarte Aufbau der Hybrid-Getriebeanordnung ermöglicht es, zum einen einen verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb einzurichten, und zwar mittels der wenigstens einen schaltbaren Radpaarung zum Verbinden der ersten Welle und der Vorgelegewellenanordnung. Zum anderen ist ein rein elektrischer Fahrbetrieb möglich, und zwar mittels der weiteren schaltbaren Radpaarung zum Verbinden der zweiten Welle und der Vorgelegewellenanordnung. Ein Hybrid-Fahrbetrieb, bei dem Antriebsleistung einer Verbrennungsmaschine und der ersten Elektromaschine überlagert werden, ist ebenfalls möglich. Zudem ist es bei mehreren verbrennungsmotorischen Gangstufen möglich, eine Zugkraft während einer Schaltung aufrechtzuerhalten, und zwar mittels der ersten Elektromaschine.
  • Schaltelemente zum Schalten von Radpaarungen können dabei synchronisierte Schaltelemente sein. Sofern Klauenschaltelemente verwendet werden, ist es bevorzugt, wenn eine zweite Elektromaschine mit der Antriebsseite verbunden ist, um die zu schaltenden Schaltelemente zu synchronisieren.
  • Bei einem Hybrid-Fahrbetrieb kann Antriebsleistung auf der Abtriebsseite aufsummiert werden. Hierbei fließt verbrennungsmotorische Leistung über die eine schaltbare Radpaarung von der ersten Welle zu der Vorgelegewellenanordnung und elektromotorische Antriebsleistung von der zweiten Welle zu der Vorgelegewellenanordnung. Über das Schaltelement, mittels dessen die erste Welle und die zweite Welle verbindbar ist, kann eine Überlagerung von verbrennungsmotorischer und elektromotorischer Leistung jedoch auch antriebsseitig erfolgen, wobei in diesem Fall die kombinierte Antriebsleistung sowohl über die eine Radpaarung als auch über die weitere Radpaarung hin zu der Vorgelegewellenanordnung übertragen werden kann.
  • Vorzugsweise ermöglicht die Hybrid-Getriebeanordnung das Einrichten einer Mehrzahl von verbrennungsmotorischen Gangstufen, in denen ein rein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb, aber auch ein Hybrid-Fahrbetrieb, realisiert werden kann, und das Einrichten wenigstens einer elektromotorischen bzw. elektrischen Gangstufe für einen rein elektromotorischen Fahrbetrieb mittels der ersten Elektromaschine.
  • Vorzugsweise beinhaltet die Hybrid-Getriebeanordnung zwei elektrische Gangstufen, die auch im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb verwendet werden, insbesondere als erste und zweite Vorwärtsgangstufe. Die verbrennungsmotorischen Gangstufen sind vorzugsweise sämtlich Vorwärtsgangstufen. Vorzugsweise wird ein Rückwärtsfahrbetrieb ausschließlich in den elektrischen Gangstufen realisiert.
  • Das weitere Schaltelement, mittels dessen die zweite Welle mit dem zweiten Glied des Planetenradsatzes verbindbar ist, ermöglicht das Einrichten einer Vorübersetzung für Antriebsleistung der Verbrennungsmaschine. Eine Übersetzung der Radpaarung, mittels der die zweite Welle und die Vorgelegewellenanordnung verbunden werden können, und eine Übersetzung des Planetenradsatzes sind vorzugsweise so aneinander angepasst, dass ein Zustarten bzw. Anschließen der Verbrennungsmaschine ausgehend von wenigstens einer rein elektrischen Gangstufe in jede der Vorwärtsgangstufen für den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb möglich ist.
  • Die Getriebeanordnung kann mit vergleichsweise wenigen Radialebenen realisiert werden und baut folglich axial kompakt, und kann dennoch auch radial vergleichsweise kompakt realisiert werden.
  • Die Anzahl der Betätigungseinrichtungen zum Betätigen von Schaltelementen, Kupplungen, Bremsen und dergleichen ist vorzugsweise sehr niedrig sein.
  • Vorzugsweise weist die Hybrid-Getriebeanordnung genau zwei schaltbare Radpaarungen auf, die die zweite Welle alternativ mit der VWA verbinden können. Es können folglich zwei elektromotorische Gangstufen mittels der ersten EM realisiert werden.
  • Insgesamt kann die Getriebeanordnung mit einem einfachen Aufbau und einer kompakten Bauweise realisiert werden. Die Bauteilbelastungen können gering gehalten werden. Die Getriebeverluste können ebenfalls niedrig sein. Insgesamt ergibt sich vorzugsweise ein guter Verzahnungswirkungsgrad. Auch ist eine gute Übersetzungsreihe realisierbar.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung wird vorzugsweise quer in einem Kraftfahrzeug eingebaut, und zwar vorzugsweise vorne quer.
  • Die folgenden Begriffe lassen sich im Rahmen der vorliegenden Offenbarung insbesondere wie folgt verstehen.
  • Eine Radpaarung beinhaltet genau zwei Zahnräder, die miteinander in Eingriff stehen, insbesondere miteinander kämmen. Die Zahnräder einer Radpaarung weisen vorzugsweise jeweils eine Stirnverzahnung auf, sind vorzugsweise in einer radialen Ebene angeordnet und sind vorzugsweise jeweils einer anderen Welle zugeordnet. Die Zahnräder der Radpaarung können zwei Festräder sein (sog. Konstanten-Radsatz). Bei einer schaltbaren Radpaarung können die zwei Zahnräder ein Festrad und ein Losrad (siehe unten) sein, die vorzugsweise gemeinsam eine Gangstufe (siehe unten) definieren.
  • Ein Radsatz (Stirnradsatz) beinhaltet wenigstens zwei miteinander in Eingriff stehende (insbesondere kämmende) Zahnräder und kann ein oder mehrere Radpaarungen beinhalten, die vorzugsweise in einer gemeinsamen radialen Radsatzebene liegen. Sofern ein Radsatz ein Festrad aufweist, das mit zwei unterschiedlichen Zahnrädern in Eingriff steht, spricht man auch von einer Doppelnutzung des Festrades. Generell kann ein Radsatz auch ein Planetenradsatz sein.
  • Ein Losrad ist ein drehbar an einer Welle gelagertes Zahnrad, das mittels eines Schaltelementes mit der Welle verbindbar oder davon entkoppelbar ist. Ein Festrad ist ein an einer Welle drehfest festgelegtes Zahnrad.
  • Ein Schaltelement (oder eine Kupplung) dient zum Verbinden oder Lösen von Gliedern, wie einem Losrad und einer Welle, oder einer Welle und einem Gehäuse, und ist vorliegend insbesondere durch eine Schaltkupplung gebildet, insbesondere eine formschlüssige Schaltkupplung wie eine Klauenkupplung. Das Schaltelement kann jedoch auch eine Reibkupplung sein oder eine formschlüssige Synchron-Schaltkupplung.
  • Ein Doppelschaltelement beinhaltet zwei Schaltelemente, die vorzugsweise unterschiedlichen Gliedern zugeordnet sind und die mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung alternativ schaltbar sind. Ferner beinhaltet das Doppelschaltelement vorzugsweise eine Neutralstellung, in der keines der beiden Schaltelemente geschaltet ist.
  • Zwei relativ zueinander drehbare Glieder sind verbunden, wenn sie zwangsläufig mit einer proportionalen Drehzahl drehen. Der Begriff „verbunden“ ist gleichzusetzen mit „wirkverbunden“. Unter einer „drehfesten Verbindung“ ist zu verstehen, dass die zwei Glieder mit der gleichen Drehzahl drehen. Zwei Glieder sind dann verbindbar, wenn sie entweder miteinander verbunden oder voneinander entkoppelt werden können. Vorzugsweise sind die zwei Glieder dabei mittels eines Schaltelementes miteinander verbindbar.
  • Zwei Elemente sind axial ausgerichtet, wenn sie sich in axialer Richtung zumindest teilweise überlappen und/oder wenn sie in einer gemeinsamen Radialebene liegen. Der Begriff der Radialebene ist vorzugsweise funktional zu verstehen und nicht geometrisch. Folglich können auch zwei Schaltelemente eines Doppelschaltelementes in einer gemeinsamen Radialebene liegen.
  • Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
  • Von besonderem Vorzug ist es, wenn das erste Glied des Planetenradsatzes mit einem Gehäuse verbunden ist.
  • Der folglich als Festübersetzung eingerichtete Planetenradsatz findet in der Getriebeanordnung Anwendung insbesondere dann, wenn das weitere Schaltelement geschlossen ist, mittels dessen die zweite Welle mit dem zweiten Glied des Planetenradsatzes verbindbar ist. Hierduch kann wenigstens eine Zusatzgangstufe eingerichtet werden, die einer regulären verbrennungsmotorischen Gangstufe entspricht. Vorzugsweise wird die durch den Planetenradsatz einrichtbare Vorübersetzung in keiner der regulären verbrennungsmotorischen und elektrischen Gangstufen der Hybrid-Getriebeanordnung genutzt.
  • Obgleich die vorliegende Offenbarung nicht hierauf eingeschränkt ist, ist das erste Glied des Planetenradsatzes vorzugsweise ein Sonnenrad. Das zweite Glied des Planetenradsatzes ist vorzugsweise ein Planetenträger bzw. Steg des Planetenradsatzes. Das dritte Glied ist vorzugsweise ein Hohlrad des Planetenradsatzes.
  • Generell ist es denkbar, dass die Vorgelegewellenanordnung eine einzelne Vorgelegewelle aufweist. Zur Erzielung einer axial kompakten Bauweise weist die Vorgelegewellenanordnung jedoch vorzugsweise eine erste Vorgelegewelle und eine zweite Vorgelegewelle auf, die jeweils achsparallel versetzt zu der ersten Welle und zu der zweiten Welle angeordnet sind.
  • Dabei ist es von besonderem Vorzug, wenn die zweite Welle über eine erste Radpaarung, die mittels eines ersten Schaltelementes schaltbar ist, mit der ersten Vorgelegewelle verbindbar ist und über eine zweite Radpaarung, die mittels eines zweiten Schaltelementes schaltbar ist, mit der zweiten Vorgelegewelle verbindbar ist.
  • Auf diese Art und Weise können zum einen zwei rein elektromotorische Gangstufen eingerichtet werden.
  • Sofern das Schaltelement geschlossen ist, mittels dessen die erste Welle mit der zweiten Welle verbindbar ist, können die erste Radpaarung und die zweite Radpaarung auch als rein verbrennungsmotorische Gangstufen verwendet werden. In einem rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb über die erste Radpaarung oder über die zweite Radpaarung dreht die erste Elektromaschine in der Regel im Leerlauf mit.
  • Die erste Radpaarung und die zweite Radpaarung können in unterschiedlichen Radialebenen angeordnet sein. In diesem Fall können die Übersetzungen der ersten Radpaarung und der zweiten Radpaarung unabhängig voneinander gewählt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste Radpaarung und die zweite Radpaarung jedoch in einer gemeinsamen radialen Ebene angeordnet. In diesem Fall teilen sich die Radpaarungen in der Regel ein gemeinsames Festrad, nach der Art einer sog. Doppelnutzung. Hierdurch kann eine axial besonders kompakte Bauweise eingerichtet werden.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement mittels einer ersten Betätigungseinrichtung alternativ schaltbar sind.
  • Das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement bilden dabei ein Doppelschaltelement. Die Schaltelemente können unterschiedlichen Wellen zugeordnet sein, um beispielsweise das erste Schaltelement an der ersten Vorgelegewelle und das zweite Schaltelement an der zweiten Vorgelegewelle anzuordnen.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn eine Übersetzung der zweiten Radpaarung einer Kombination der Übersetzungen der ersten Radpaarung und des Planetenradsatzes entspricht.
  • Mit anderen Worten sind die relativen Übersetzungen so gewählt, dass die Übersetzung der zweiten Radpaarung einer Kombination der Übersetzung der ersten Radpaarung und der Übersetzung des Planetenradsatzes (bei geschaltetem zugeordneten Schaltelement) entspricht. Unter einander entsprechenden Übersetzungen ist dabei zu verstehen, dass die Übersetzungen zumindest annähernd und vorzugsweise vollkommen identisch sind.
  • Insbesondere dann, wenn die zweite Radpaarung einer zweiten Vorwärtsgangstufe bzw. einer zweiten elektrischen Gangstufe entspricht und die erste Radpaarung einer ersten Vorwärtsgangstufe entspricht, kann bei dieser Ausführungsform ein Zustarten des Verbrennungsmotors ausgehend von einem rein elektromotorischen Fahrbetrieb in einer ersten elektromotorischen Gangstufe sowohl in die Übersetzung der ersten Radpaarung als auch in die Übersetzung der zweiten Radpaarung durchgeführt werden. Hierzu wird das weitere Schaltelementes geschaltet, durch das die zweite Welle mit dem zweiten Glied des Planetenradsatzes verbunden wird.
  • Ausgehend von einem elektromotorischen Fahrbetrieb über die erste Radpaarung (entsprechend einer ersten elektromotorischen Gangstufe) ist ein direkter Übergang in einen verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb über die erste Radpaarung möglich. Es ist jedoch auch ein Übergang in den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb mit der Übersetzung der zweiten Radpaarung möglich, und zwar dann, wenn der Verbrennungsmotor über den Planetenradsatz mit der zweiten Welle verbunden ist (also über die Vorübersetzung).
  • Ausgehend von einem elektromotorischen Fahrbetrieb über die zweite Radpaarung ist ein Zustarten des Verbrennungsmotors und ein Übergang in den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb in der zweiten Gangstufe (entsprechend der zweiten Radpaarung) möglich.
  • In beiden elektromotorischen Gangstufen ist vorzugsweise zudem ein Starten des Verbrennungsmotors direkt in eine Gangstufe möglich, die durch die wenigstens eine schaltbare Radpaarung zum Verbinden der ersten Welle und der Vorgelegewellenanordnung eingerichtet werden kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erste Welle über eine dritte Radpaarung, die mittels eines dritten Schaltelementes schaltbar ist, mit der ersten Vorgelegewelle verbindbar und über eine vierte Radpaarung, die mittels eines vierten Schaltelementes schaltbar ist, mit der zweiten Vorgelegewelle verbindbar.
  • Von besonderem Vorzug ist es folglich, wenn ein Stirnradgetriebe der Hybrid-Getriebeanordnung genau vier schaltbare Radpaarungen aufweist, so dass genau vier verbrennungsmotorische Gangstufen über diese Radpaarungen einrichtbar sind. Über die Vorübersetzung, die über den Planetenradsatz eingerichtet werden kann, sind dann vorzugsweise zwei weitere verbrennungsmotorische Gangstufen einrichtbar, von denen eine zumindest im Idealfall von der Übersetzung her einer der regulären Verbrennungsgangstufen über die schaltbaren Radpaarungen entspricht.
  • Es ist möglich, dass die dritte Radpaarung und die vierte Radpaarung in unterschiedlichen Radialebenen angeordnet sind. Dies ermöglicht eine freie Wahl der zugeordneten Übersetzungen.
  • Von besonderem Vorteil ist es jedoch, wenn die dritte Radpaarung und die vierte Radpaarung in einer gemeinsamen Radialebene angeordnet sind.
  • Hierdurch kann eine axial kompakte Bauweise realisiert werden. Die dritte Radpaarung und die vierte Radpaarung teilen sich hierbei ein gemeinsames Festrad, das an der ersten Welle festgelegt ist.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement mittels einer zweiten Betätigungseinrichtung alternativ schaltbar sind. Das dritte Schaltelement kann dabei an der ersten Vorgelegewelle angeordnet sind, und das vierte Schaltelement an der zweiten Vorgelegewelle.
  • Die vier Radpaarungen des Stirnradgetriebes der Hybrid-Getriebeanordnung lassen sich folglich im Idealfall durch nur zwei Betätigungseinrichtungen (Aktuatoren) schalten.
  • Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform sind das Schaltelement, mittels dessen die erste Welle mit der zweiten Welle verbindbar ist, und das weitere Schaltelement, mittels dessen die erste Welle mit dem zweiten Glied des Planetenradsatzes verbindbar ist, mittels einer dritten Betätigungseinrichtung alternativ schaltbar.
  • Im Idealfall sind folglich das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement nach der Art eines Doppelschaltelementes ausgebildet. Ferner sind idealerweise das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement nach der Art eines Doppelschaltelementes ausgebildet. Ferner ist es bevorzugt, wenn auch die anderen zwei Schaltelemente, die der ersten Welle zugeordnet sind, nach der Art eines Doppelschaltelementes alternativ schaltbar sind. In sämtlichen dieser Fälle ist es bevorzugt, wenn jedes Doppelschaltelement auch eine Neutralstellung einrichten kann, bei der keines der zugeordneten Schaltelemente geschaltet ist.
  • Wie weiter oben erwähnt, können die Schaltelemente als Synchron-Schaltelemente ausgebildet sein.
  • Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn wenigstens eines der Schaltelemente als Klauenkupplung ausgebildet ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erste Welle mit einem Ausgangsglied einer Trennkupplung verbunden, deren Eingangsglied mit einem Verbrennungsmotor verbindbar ist. Die Trennkupplung ist vorzugsweise ebenfalls eine Klauenkupplung.
  • Durch diese Maßnahme und dadurch, dass die erste Welle und die zweite Welle mittels wenigstens eines Schaltelementes verbindbar sind, können auch die Radpaarung bzw. die Radpaarungen, die dazu ausgebildet sind, die erste Welle und die Vorgelegewellenanordnung zu verbinden, für einen elektromotorischen Fahrbetrieb bzw. für einen Hybrid-Fahrbetrieb genutzt werden.
  • Die erste Welle und die zweite Welle können achsparallel versetzt sein, sind jedoch bevorzugt koaxial zueinander angeordnet. Ferner ist die erste Elektromaschine vorzugsweise koaxial zu der zweiten Welle angeordnet.
  • Sofern die erste Elektromaschine koaxial zu der zweiten Welle angeordnet ist, ist der Planetenradsatz vorzugsweise radial innerhalb der ersten Elektromaschine und axial ausgerichtet mit der ersten Elektromaschine angeordnet. Auch hierdurch kann eine axial kompakte Bauweise unterstützt werden.
  • Die zwei Vorgelegewellen weisen jeweils vorzugsweise ein als Festrad ausgebildetes Abtriebsrad auf, wobei die Abtriebsräder der Vorgelegewelle mit einem Eingangsglied eines Ausgleichsgetriebes in Eingriff stehen, mittels dessen Antriebsleistung auf angetriebene Räder eines Fahrzeugs verteilbar ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist eine der schaltbaren Radpaarungen ein an der Vorgelegewellenanordnung festgelegtes Festrad auf, das zugleich ein Zahnrad eines Abtriebsradsatzes ist.
  • Mit anderen Worten wird bei dieser Ausführungsform ein Festrad der Radpaarung zugleich als Abtriebszahnrad eines Abtriebsradsatzes verwendet. Vorzugsweise ist dieses Festrad der höchsten Vorwärtsgangstufe des Stirnradgetriebes der Hybrid-Getriebeanordnung zugeordnet.
  • Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn die Hybrid-Getriebeanordnung eine zweite Elektromaschine aufweist, die mit der ersten Welle verbunden ist.
  • Die zweite Elektromaschine kann für verschiedene Aufgaben verwendet werden. Zum einen kann die zweite Elektromaschine dazu verwendet werden, um bei Gangwechseln im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb für eine Synchronisierung zu sorgen. Generell ist es auch denkbar, dass die zweite Elektromaschine bei Gangwechseln zwischen elektromotorischen Gangstufen für eine Zugkraft sorgt, um einen Zugkrafteinbruch zu vermeiden.
  • Ferner ist mittels der zweiten Elektromaschine ein serieller Fahrbetrieb realisierbar. Hierbei kann die erste Elektromaschine motorisch betrieben werden, um einen rein elektromotorischen Fahrbetrieb in einer ersten oder einer zweiten elektrischen Gangstufe einzurichten. Bei geschlossener Trennkupplung kann dann die zweite Elektromaschine generatorisch betrieben werden. Hierbei kann beispielsweise ein kriechender Fahrbetrieb mittels der ersten Elektromaschine realisiert werden, über die erste oder die zweite Radpaarung.
  • Auch ein Laden in Neutral ist möglich. Hierbei kann im Stillstand bei geschlossener Trennkupplung und geöffneten Schaltelementen, die Radpaarungen zugeordnet sind, die Verbrennungsmaschine die zweite Elektromaschine und/oder über das eine Schaltelement, mittels dessen die erste und die zweite Welle verbunden werden, die zweite Elektromaschine generatorisch antreiben.
  • In einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb über die dritte und die vierte Radpaarung kann die erste Elektromaschine abgekoppelt werden, indem das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement geöffnet werden.
  • Eine Drehzahlregelung zur Synchronisierung von Schaltelementen kann, wie erwähnt, durch die zweite Elektromaschine erfolgen, kann in manchen Fällen jedoch auch durch die erste Elektromaschine erfolgen oder durch eine Drehzahlregelung an der Verbrennungsmaschine.
  • Das erste und das zweite Schaltelement können als individuelle Schaltelemente ausgebildet sein, die auf unterschiedlichen Achsen angeordnet sind, jedoch mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung alternativ schaltbar sind. Gleiches gilt für das dritte und das vierte Schaltelement.
  • In manchen Ausführungsformen können jedoch auch das erste und das zweite Schaltelement auf der gleichen Achse angeordnet sein, vorzugsweise auf der Hauptachse, die durch die erste Welle und die zweite Welle gebildet ist. In diesem Fall können das erste und das zweite Schaltelement als echtes Doppelschaltelement ausgebildet sein. In gleicher Weise können auch das dritte und das vierte Schaltelement entweder auf unterschiedlichen Achsen angeordnet sein oder als echtes Doppelschaltelement auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sein.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung;
    • 2 eine Schalttabelle für verbrennungsmotorische Vorwärtsgangstufen der Hybrid-Getriebeanordnung der 1;
    • 3 eine Schalttabelle für elektromotorische Gangstufen der Hybrid-Getriebeanordnung der 1;
    • 4 eine Modifikation der Hybrid-Getriebeanordnung der 1;
    • 5 eine weitere Modifikation der Hybrid-Getriebeanordnung der 1;
    • 6 eine weitere Modifikation der Hybrid-Getriebeanordnung der 1;
    • 7 eine weitere Modifikation der Hybrid-Getriebeanordnung der 1; und
    • 8 eine weitere Modifikation der Hybrid-Getriebeanordnung der 1.
  • In 1 ist in schematischer Form eine Hybrid-Getriebeanordnung 10 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen gezeigt. Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 ist insbesondere für einen Einbau quer in dem Kraftfahrzeug ausgebildet, insbesondere vorne quer.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung ist eine für Hybrid-Fahrzeuge dedizierte Hybrid-Getriebeanordnung (DHT). Die Getriebeanordnung ist in Mischbauweise realisiert, einschließlich eines Stirnradgetriebes 12 und eines Planetenradsatzes 14.
  • Der Planetenradsatz 14 weist ein erstes Glied 16 in Form eines Sonnenrades auf, das mit einem Gehäuse G verbunden ist. Ferner beinhaltet der Planetenradsatz 14 ein zweites Glied 18 in Form eines Hohlrades und ein drittes Glied 20 in Form eines Planetenträgers (Steges).
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 beinhaltet eine erste Welle Wst, die mit einem Ausgangsglied einer Trennkupplung (K0) drehfest verbunden ist. Die Trennkupplung K0 ist eingangsseitig mit einer Welle WAn (Antriebswelle) verbunden, die drehfest mit einer Kurbelwelle einer Verbrennungsmaschine verbindbar ist, ggf. über einen Torsionsdämpfer oder dergleichen (nicht dargestellt). Die erste Welle Wst ist auf einer ersten Achse A1 angeordnet.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 beinhaltet ferner eine zweite Welle WEM, die koaxial zu der ersten Welle Wst angeordnet ist. Die zweite Welle WEM ist drehfest mit einem Rotor einer ersten Elektromaschine EM1 verbunden, die koaxial zu der ersten Achse A1 angeordnet ist. Der Stator ist mit dem Gehäuse G verbunden.
  • Die erste Welle Wst ist drehfest mit dem dritten Glied 20 des Planetenradsatzes 14 verbunden, der ebenfalls koaxial zu der ersten Achse A1 angeordnet ist.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung beinhaltet ferner eine Vorgelegewellenanordnung mit einer ersten Vorgelegewelle WAb1 und einer zweiten Vorgelegewelle WAb2. Die erste und die zweite Vorgelegewelle WAb1, WAb2 sind achsparallel versetzt zu der ersten Achse A1 angeordnet. Die erste Vorgelegewelle WAb1 ist auf einer zweiten Achse A2 angeordnet. Die zweite Vorgelegewelle WAb2 ist auf einer dritten Achse A3 angeordnet.
  • Die zweite Welle WEM ist über eine erste Radpaarung 22 mit der ersten Vorgelegewelle WAb1 verbindbar, und zwar mittels eines ersten Schaltelementes A, das mittels einer ersten Betätigungseinrichtung B1 betätigbar ist.
  • Ferner ist die zweite Welle WEM über eine zweite Radpaarung 24 mit der zweiten Vorgelegewelle WAb2 verbindbar, und zwar mittels eines zweiten Schaltelementes B, das mittels der gleichen Betätigungseinrichtung B1 betätigbar ist. Die Schaltelemente A, B sind mittels der ersten Betätigungseinrichtung B1 alternativ schaltbar ausgebildet. Das erste Schaltelement A ist koaxial zu der zweiten Achse A2 angeordnet. Das zweite Schaltelement B ist koaxial zu der dritten Achse A3 angeordnet.
  • Die erste Radpaarung 22 und die zweite Radpaarung 24 teilen sich ein gemeinsames Festrad, das an der zweiten Welle WEM festgelegt ist. Ein Losrad der ersten Radpaarung 22 ist drehbar an der ersten Vorgelegewelle WAb1 gelagert. Ein Losrad der zweiten Radpaarung 24 ist drehbar an der zweiten Vorgelegewelle WAb2 gelagert. Die Losräder stehen beide in Eingriff mit dem gemeinsamen Festrad, das an der zweiten Welle WEM festgelegt ist.
  • Die erste Welle ist über eine dritte Radpaarung 26 mit der ersten Vorgelegewelle WAb1 verbindbar, und zwar mittels eines dritten Schaltelementes C. Das dritte Schaltelement C ist auf der zweiten Achse A2 angeordnet und ist mittels einer zweiten Betätigungseinrichtung B2 betätigbar.
  • Die erste Welle Wst ist ferner über eine vierte Radpaarung 28 mit der zweiten Vorgelegewelle WAb2 verbindbar, und zwar mittels eines vierten Schaltelementes D. Das vierte Schaltelement D ist koaxial zu der dritten Achse A3 angeordnet und ist mittels der zweiten Betätigungseinrichtung B2 betätigbar. Die Schaltelemente C, D sind mittels der zweiten Betätigungseinrichtung B2 alternativ schaltbar.
  • Die dritte Radpaarung 26 weist ein an der ersten Vorgelegewelle WAb1 drehbar gelagertes Losrad auf. Die vierte Radpaarung 28 weist ein an der zweiten Vorgelegewelle WAb2 drehbar gelagertes Losrad auf. Die Losräder der dritten und der vierten Radpaarung 26, 28 teilen sich ein gemeinsames Festrad, das an der ersten Welle Wst festgelegt ist.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung beinhaltet ferner einen Abtriebsradsatz 30. Der Abtriebsradsatz weist ein erstes Abtriebszahnrad auf, das an der ersten Vorgelegewelle WAb1 festgelegt ist, und weist ein zweites Abtriebszahnrad auf, das an der zweiten Vorgelegewelle WAb2 festgelegt ist. Die Abtriebszahnräder stehen beide in Eingriff mit einem Eingangsglied eines Ausgleichsgetriebes Diff, mittels dessen Antriebsleistung auf angetriebene Räder des Kraftfahrzeugs verteilbar ist, und zwar über jeweilige Abtriebswellen ab1, ab2. Das Ausgleichsgetriebe Diff liegt auf einer vierten Achse A4.
  • In 1 sind für die jeweiligen Radpaarungen etc. die Übersetzungen angezeigt. Beispielsweise richtet die erste Radpaarung 22 eine erste Übersetzung i1 ein, die zweite Radpaarung eine Übersetzung i2, etc. Der Planetenradsatz 14 stellt eine Übersetzung i0 bereit. Die Abtriebsübersetzungen sind mit iab1, iab2 gekennzeichnet.
  • Wie eingangs erläutert, ist die erste Elektromaschine EM1 koaxial zu der ersten Achse A1 angeordnet, obgleich sie auch achsparallel versetzt hierzu angeordnet sein könnte. Die zweite Welle WEM ist über ein fünftes Schaltelement E mit der ersten Welle Wst verbindbar. Ferner ist die zweite Welle WEM über ein sechstes Schaltelement F mit dem zweiten Glied 18 des Planetenradsatzes verbindbar.
  • Das fünfte und das sechste Schaltelement E, F sind als echtes Doppelschaltelement ausgebildet, das koaxial zu der ersten Achse A1 angeordnet ist. Die Schaltelemente E, F sind mittels einer dritten Betätigungseinrichtung B3 alternativ betätigbar.
  • Ausgehend von der Antriebswelle WAn ist in einer ersten Radialebene r1 die Trennkupplung K0 angeordnet. In einer hierzu benachbarten zweiten Radialebene r2 ist der Abtriebsradsatz angeordnet. Ferner ist in der zweiten Radialebene r2 vorzugsweise ein Radsatz angeordnet, mittels dessen die erste Welle Wst mit einer zweiten Elektromaschine EM2 verbunden ist. Der Radsatz kann ein koaxial zu der zweiten Elektromaschine EM2 angeordnetes Zahnrad und ein an der ersten Welle Wst festgelegtes Festrad beinhalten, kann jedoch auch noch ein dazwischengeschaltetes Zahnrad aufweisen. Die zweite Elektromaschine EM2 ist folglich achsparallel versetzt zu den Achsen A1 bis A4 angeordnet, auf einer weiteren Achse, die in 1 nicht näher bezeichnet ist.
  • In einer dritten Radialebene sind das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D angeordnet. In einer hierzu benachbarten Radialebene r4 sind die dritte Radpaarung 26 und die vierte Radpaarung 28 angeordnet. In einer hierzu benachbarten Radialebene r5 sind die erste Radpaarung 22 und die zweite Radpaarung 24 angeordnet. In einer hierzu benachbarten Radialebene r6 sind das erste Schaltelement A und das zweite Schaltelement B angeordnet.
  • In einer hierzu benachbarten Radialebene r7 ist das Doppelschaltelement aus dem fünften und dem sechsten Schaltelement E, F angeordnet.
  • In einer achten Radialebene r8 ist der Planetenradsatz 14 angeordnet. Die erste Elektromaschine EM1 kann sich in axialer Richtung über die achte Radialebene r8 hinweg erstrecken. Der Planetenradsatz 14 ist in diesem Fall radial innerhalb der ersten Elektromaschine EM1 und axial ausgerichtet hiermit angeordnet. Das Doppelschaltelement E, F kann zumindest teilweise ebenfalls in axialer Überdeckung mit der ersten Elektromaschine EM1 ausgebildet sein.
  • Die zweite Elektromaschine EM2 erstreckt sich ausgehend von der zweiten Radialebene r8 in Richtung hin zu der achten Radialebene und ist folglich vorzugsweise in axialer Überdeckung mit dem Stirnradgetriebe 12 angeordnet.
  • Mit anderen Worten sind die Trennkupplung K0 und der Planetenradsatz 14 an axial gegenüberliegenden Enden der Hybrid-Getriebeanordnung angeordnet. Die erste Elektromaschine EM1 und der Planetenradsatz 14 sind vorzugsweise auf einer der Trennkupplung K0 gegenüberliegenden axialen Seite des Stirnradgetriebes 12 angeordnet.
  • Der Abtriebsradsatz 30 ist in axialer Richtung vorzugsweise zwischen der Trennkupplung K0 und den Radpaarungen 22-28 angeordnet.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung ermöglicht die Einrichtung der in den 2 und 3 dargestellten Gangstufen. Wie es in 2 dargestellt ist, kann eine erste verbrennungsmotorische Gangstufe V1 durch Schalten der Trennkupplung K0 sowie der Schaltelemente A und E eingerichtet werden. Ein geschaltetes und damit geschlossenes Schaltelement ist in den Tabellen der 2 und 3 durch ein „x“ angedeutet. Leere Tabellenelemente haben die Bedeutung, dass das jeweilige Schaltelement geöffnet ist, zumindest vorzugsweise geöffnet ist.
  • In der ersten Vorwärtsgangstufe V1 fließt verbrennungsmotorische Leistung folglich in die erste Welle Wst und von dort über das fünfte Schaltelement E in die zweite Welle WEM, und von dort über die erste Radpaarung 22 hin zu der ersten Vorgelegewelle WAb1 und von dort über den Abtriebsradsatz 30 zu dem Ausgleichsgetriebe Diff.
  • In der zweiten Vorwärtsgangstufe ist statt des Schaltelementes A das Schaltelement B geschaltet, so dass die verbrennungsmotorische Leistung dann ausgehend von der zweiten Welle WEM zu der zweiten Vorgelegewelle WAb2 fließt, und von dort zu dem Ausgleichsgetriebe Diff.
  • Ferner ist eine dritte Vorwärtsgangstufe in zwei unterschiedlichen Varianten V3.1 und V3.2 einrichtbar. In jedem Fall sind hierbei die Trennkupplung K0 und das dritte Schaltelement C geschlossen. Antriebsleistung aus einer Verbrennungsmaschine fließt folglich über die geschlossene Trennkupplung K0 in die erste Welle Wst, und von dort über die dritte Radpaarung 26 hin zu der ersten Vorgelegewelle WAb1 und von dort zu dem Ausgleichsgetriebe Diff.
  • In 2 ist dargestellt, dass in einer ersten Variante V3.1 zusätzlich das Schaltelement A geschaltet ist, und in einer zweiten Variante V3.2 zusätzlich das Schaltelement B. Über das Schaltelement A bzw. das Schaltelement B kann folglich elektromotorische Antriebsleistung aus der ersten Elektromaschine EM1 zusätzlich hin zu einer der Vorgelegewellen übertragen werden. Die Schaltelemente A, B können jedoch auch geöffnet werden (was in 2 nicht dargestellt ist), um die erste Elektromaschine EM1 in der dritten verbrennungsmotorischen Vorwärtsgangstufe abzukoppeln.
  • Eine vierte Vorwärtsgangstufe ist in ähnlicher Weise in zwei unterschiedlichen Varianten V4.1 und V4.2 einrichtbar. In beiden Fällen ist jedoch statt des dritten Schaltelementes C das vierte Schaltelement D geschlossen, wie sich aus der Tabelle der 2 ergibt. Zusätzlich können die Schaltelemente A oder B geschaltet sein, wie oben beschrieben. Sie können jedoch auch geöffnet sein, um einen rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb mit abgekoppelter erster Elektromaschine EM1 einzurichten.
  • Die vier Vorwärtsgangstufen V1-V4 richten vier unterschiedliche Übersetzungen i1, i2 i3 bzw. i4 ein.
  • In sämtlichen dieser Gangstufen V1-V4 kann elektromotorische Antriebsleistung der verbrennungsmotorischen Leistung überlagert werden. Dies kann mittels der ersten Elektromaschine EM1 erfolgen, wobei die Überlagerung in den Vorwärtsgangstufen V1 und V2 in der zweiten Welle WEM erfolgt. In den Vorwärtsgangstufen V3 und V4 kann die Überlagerung stattfinden, indem die erste Elektromaschine EM1 unabhängig von der Verbrennungsmaschine elektromotorische Antriebsleistung in eine der Vorgelegewellen WAb1, WAb2 einspeist.
  • Ferner kann elektromotorische Leistung aus der zweiten Elektromaschine EM2 überlagert werden. Unter einer Überlagerung von elektromotorischer Leistung in einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb wird verstanden, dass entweder zusätzliche Leistung eingespeist wird (z.B. zur Einrichtung eines sog. Boost-Betriebes), oder eine oder beide Elektromaschinen EM1, EM2 generatorisch betrieben werden, um einen rekuperierenden Fahrbetrieb einzurichten, also mittels der Elektromaschine zu bremsen. Auch Lastpunktverschiebungen sind generell möglich.
  • Zudem kann ein serieller Fahrbetrieb eingerichtet werden (in 2 und 3 nicht gezeigt), indem die Trennkupplung K0 geschlossen wird und das erste oder das zweite Schaltelement A, B geschlossen wird. Alle anderen Schaltelemente sind dann geöffnet. Hierbei wird die erste Elektromaschine EM1 motorisch betrieben. Ferner wird die zweite Elektromaschine EM2 mittels einer Verbrennungsmaschine bei geschlossener Trennkupplung K0 generatorisch betrieben. Hierbei wird eine Batterie eines Kraftfahrzeuges geladen. Die hierbei erzeugte elektrische Ladeleistung kann wiederum von der ersten Elektromaschine EM1 entnommen werden, um den rein elektromotorischen Fahrbetrieb einzurichten.
  • Die erste Elektromaschine EM1 und/oder die zweite Elektromaschine EM2 kann zur Zugkraftunterstützung bei Gangwechseln im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb genutzt werden. Ferner kann die zweite Elektromaschine EM2 auch zur Drehzahlsynchronisierung genutzt werden. In diesem Fall kann die Trennkupplung K0 als Klauenkupplung ausgebildet werden. Ferner können die Schaltelemente A-F als Klauenkupplungen ausgebildet werden.
  • Sofern keine zweite Elektromaschine EM2 vorhanden ist, kann die Trennkupplung K0 auch als Reibkupplung ausgebildet sein. Dabei kann ein Anfahren über die Reibkupplung erfolgen.
  • Bei der Hybrid-Getriebeanordnung der 1 erfolgt ein Anfahren generell über die erste Elektromaschine EM1 im rein elektromotorischen Fahrbetrieb E1, der in 3 gezeigt ist. Hierbei ist nur das erste Schaltelement A geschlossen. Sobald die Basisdrehzahl (Leerlaufdrehzahl) des Verbrennungsmotors überschritten ist, kann dieser gestartet werden, und zwar bei geschlossener Trennkupplung K0 mittels der zweiten Elektromaschine EM2 (die Schaltelemente B-F sind dabei geöffnet).
  • Aus dem elektromotorischen Fahrbetrieb in der ersten Elektrogangstufe E1 ist ferner ein Anschließen des Verbrennungsmotors direkt in die Gangstufe V1 möglich, und zwar durch zusätzliches Schließen des fünften Schaltelements E (vgl. Tabelle der 2).
  • Auch ist ein Anschließen des Verbrennungsmotors in die Gänge V3.1 und V4.1 möglich, in denen jeweils das erste Schaltelement A geschlossen ist.
  • Die zweite Elektrogangstufe E2 wird durch Schließen des zweiten Schaltelementes B eingerichtet. Aus der zweiten Elektrogangstufe E2 ist ein Anschließen des Verbrennungsmotors in die zweite verbrennungsmotorische Gangstufe V2 oder in eine der Gangstufen V3.2 oder V4.2 möglich (Schaltelement B bleibt geschlossen).
  • Wie es in 2 dargestellt ist, sind zudem zwei zusätzliche verbrennungsmotorische Gangstufen ZV1 und ZV2 einrichtbar. In der Zusatzgangstufe ZV1 sind die Schaltelemente K0, A und F geschlossen.
  • Hierbei fließt folglich verbrennungsmotorische Leistung von der Antriebswelle WAn zu der ersten Welle Wst, und von dort über den Planetenradsatz 14 in die zweite Welle WEM. Mit anderen Worten wird die Drehzahl der Verbrennungsmaschine vorübersetzt. Ferner ist in der ersten Zusatzgangstufe ZV1 das Schaltelement A geschlossen.
  • Sofern die Zusatzübersetzung durch den Planetenradsatz 14 so gewählt ist, dass die Zusatzgangstufe ZV1 der zweiten verbrennungsmotorischen Gangstufe V2 entspricht, ist ein Starten des Verbrennungsmotors und Anschließen des Verbrennungsmotors ausgehend von der ersten Elektrogangstufe E1 auch in die Zusatzgangstufe ZV1 möglich, und zwar entsprechend der zweiten Vorwärtsgangstufe V2, in die dann im weiteren Verlauf des Fahrbetriebes umgeschaltet werden kann, wenn Bedarf besteht. Mit anderen Worten kann ein Anschließen des Verbrennungsmotors (auch als Zustarten bezeichnet) in alle 4 Vorwärtsgangstufen V1, V2(ZV1), V3, V4 erfolgen.
  • Ferner ist eine zweite Zusatzgangstufe ZV2 einrichtbar, indem die Schaltelemente K0, B und F geschlossen werden.
  • In den 4 bis 8 sind weitere Ausführungsformen von Hybrid-Getriebeanordnungen gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Hybrid-Getriebeanordnung 10 der 1 entsprechen. Die Schalttabelle in den 2 und 3 und die oben beschriebenen Funktionsweisen lassen sich in gleicher Weise auf die Hybrid-Getriebeanordnungen der 4 bis 8 anwenden.
  • Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede der Hybrid-Getriebeanordnungen der 4 bis 8 in Bezug auf die Hybrid-Getriebeanordnung der 1 beschrieben.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung 10' der 4 weist eine erste Radpaarung 22' auf, die ein eigenes Festrad aufweist, das an der zweiten Welle WEM festgelegt ist, und weist eine zweite Radpaarung 24' auf, die ein eigenes Festrad aufweist, das an der zweiten Welle WEM festgelegt ist. In der fünften Radialebene r5' sind die zweite Radpaarung 24' und das erste Schaltelement A angeordnet. In der sechsten Radialebene r6' sind die erste Radpaarung 22' und das zweite Schaltelement B angeordnet.
  • Die Übersetzungen der Radpaarungen 22', 24' können folglich unabhängig voneinander gewählt werden, so dass keine Abhängigkeit bei der Wahl der Übersetzungen besteht wie bei einem gemeinsamen Festrad der Hybrid-Getriebeanordnung der 1.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung 10'' der 5 weist eine erste Radpaarung 22'' auf, die ein an der ersten Vorgelegewelle WAb1 festgelegtes Festrad und ein drehbar an der zweiten Welle WEM gelagertes Losrad aufweist. Entsprechend hierzu weist die Hybrid-Getriebeanordnung 10" eine zweite Radpaarung 24'' auf, die an der zweiten Vorgelegewelle WAb2 festgelegtes Festrad und ein an der ersten Welle Wst gelagertes Losrad aufweist. Das erste Schaltelement A'' und das zweite Schaltelement B'' sind als echtes Doppelschaltelement auf der ersten Achse A1 ausgebildet, und zwar zwischen den Losrädern der ersten und der zweiten Radpaarung 22'', 24''.
  • Zwischen den Radialebenen r4 und r7 sind folglich eine Radialebene r5a mit der zweiten Radpaarung 24'', eine Radialebene r6'' mit dem Doppelschaltelement A'', B'' und eine Radialebene r5b mit der ersten Radpaarung 22'' angeordnet.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung 10''' der 6 entspricht generell der Hybrid-Getriebeanordnung 10'' der 5. Zusätzlich hierzu sind die dritte Radpaarung 26''' und die vierte Radpaarung 28''' durch separate Radpaarungen gebildet, die axial versetzte Festräder aufweisen. Hierdurch können Übersetzungen i3 und i4 unabhängig voneinander gewählt werden. Zwischen den Radialebenen r3 und r5a sind folglich eine Radialebene r4a und r4b für die Radpaarungen 26''', 28''' angeordnet.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung 10IV der 7 weist die erste Radpaarung 22 und die zweite Radpaarung 24 in der gemeinsamen Radialebene r5 auf, ähnlich wie bei der Ausführungsform der 1.
  • Zum anderen weist die Hybrid-Getriebeanordnung 10IV eine dritte Radpaarung 26IV auf, die ein an der ersten Vorgelegewelle WAb1 festgelegtes Festrad und ein an der ersten Welle Wst gelagertes Losrad aufweist. Ferner weist die Hybrid-Getriebeanordnung 10IV eine vierte Radpaarung 28IV auf, die ein an der zweiten Vorgelegewelle WAb2 festgelegtes Festrad und ein an der ersten Welle Wst drehbar gelagertes Losrad aufweist. Zwischen den Losrädern der Radpaarungen 26IV und 28IV ist ein echtes Doppelschaltelement aus dem dritten Schaltelement 10IV und dem vierten Schaltelement DIV angeordnet, und zwar auf der ersten Achse A1.
  • Zwischen dem Abtriebsradsatz 30 und der fünften Radialebene r5 sind eine Radialebene r4a mit der dritten Radpaarung 26IV, eine Radialebene r3IV mit dem Doppelschaltelement CIV, DIV und eine Radialebene r4b mit der vierten Radpaarung 28IV und vorzugsweise mit dem ersten Schaltelement A angeordnet, das im Gegensatz zu der Ausführungsform der 1 nicht auf der gleichen axialen Seite wie das zweite Schaltelement B angeordnet ist, sondern auf der gegenüberliegenden axialen Seite.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung 10V der 8 basiert auf der Hybrid-Getriebeanordnung 10 der 1. Die Hybrid-Getriebeanordnung 10V beinhaltet eine dritte Radpaarung 26V, die ein der ersten Welle Wst festgelegtes Festrad und ein an der ersten Vorgelegewelle WAb2 drehbar gelagertes Losrad aufweist, das mittels des dritten, an der zweiten Achse A2 angeordneten Schaltelementes C mit der ersten Vorgelegewelle WAb1 verbindbar ist.
  • Die vierte Radpaarung 28V weist ein an der zweiten Vorgelegewelle WAb2 festgelegtes Festrad und ein an der ersten Welle Wst drehbar gelagertes Losrad auf, das mittels des vierten Schaltelementes DV mit der ersten Welle Wst verbindbar ist, wobei das vierte Schaltelement DV koaxial zu der ersten Achse A1 angeordnet ist.
  • Bei dieser Ausführungsform können die Übersetzungen i3 und i4 unabhängig voneinander gewählt werden.
  • Zusätzlich hierzu ist die zweite Elektromaschine EM2 nicht an ein separates Festrad angebunden, das an der ersten Welle Wst festgelegt ist, sondern an das Festrad der dritten Radpaarung 26V. Diese Ausführungsform kann auch bei den anderen Hybrid-Getriebeanordnungen, die oben beschrieben worden sind, gewählt werden.
  • Ferner ist bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10V vorgesehen, dass das an der zweiten Vorgelegewelle WAb2 festgelegte Abtriebszahnrad gleichzeitig das Festrad der vierten Radpaarung 28V ist. Folglich ist der Abtriebsradsatz 30V in der gleichen Radialebene r2V angeordnet wie die vierte Radpaarung 28V.
  • Zwischen der ersten Radialebene r1 und der fünften Radialebene sind in 8 angeordnet: eine Radialebene r4aV mit der dritten Radpaarung 26V, eine Radialebene r3 mit den Schaltelementen C, DV, eine Radialebene r2V mit dem Abtriebsradsatz und der vierten Radpaarung 28V.
  • Bei dieser Ausführungsform kann folglich ein Zahnrad eingespart werden, wobei jedoch eine gewisse Abhängigkeit bei der Wahl der Übersetzung der vierten Radpaarung gegeben ist. Vorzugsweise wird die direkte Differenzialanbindung an der Radpaarung 28V für die vierte Vorwärtsgangstufe, also an der höchsten Übersetzung, umgesetzt.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Getriebeanordnung
    12
    Stirnradgetriebe
    14
    Planetenradsatz
    16
    erstes Glied
    18
    zweites Glied
    20
    drittes Glied
    22
    erste Radpaarung (i1)
    24
    zweite Radpaarung (i2)
    26
    dritte Radpaarung (i3)
    28
    vierte Radpaarung (i4)
    30
    Abtriebsradsatz
    Wst
    erste Welle
    WEM
    zweite Welle
    WAb1
    erste Vorgelegewelle (VGG1)
    WAb2
    zweite Vorgelegewelle (VGG2)
    WAn
    Antriebswelle
    EM1
    erste Elektromaschine
    EM2
    zweite Elektromaschine
    G
    Gehäuse
    A-F
    Schaltelemente
    B1-B3
    Betätigungseinrichtungen
    K0
    Trennkupplung
    ix
    Übersetzungen
    A1-A4
    Achsen
    r1-r8
    Radialebenen
    ab1, ab2
    Abtriebswellen
    Diff
    Ausgleichsgetriebe
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013215114 A1 [0006]
    • DE 102012212257 A1 [0007]

Claims (15)

  1. Hybrid-Getriebeanordnung (10) mit - einer ersten Welle (Wst), die mit einer Verbrennungsmaschine verbindbar ist, - einer zweiten Welle (WEM), die mit einer ersten Elektromaschine (EM1) verbunden ist, - einer Vorgelegewellenanordnung (WAb1, WAb2), die achsparallel versetzt zu der ersten Welle (Wst) und zu der zweiten Welle (WEM) angeordnet ist, - wenigstens einer schaltbaren Radpaarung (26, 28) zum Verbinden der ersten Welle (Wst) und der Vorgelegewellenanordnung (WAb1, WAb2), - wenigstens einer weiteren schaltbaren Radpaarung (22, 24) zum Verbinden der zweiten Welle (WEM) und der Vorgelegewellenanordnung (WAb1, WAb2), und - einem Planetenradsatz (14), der ein erstes Glied (16), ein zweites Glied (18) und ein drittes Glied (20) aufweist, - wobei die erste Welle (Wst) mit dem dritten Glied (20) des Planetenradsatzes (14) verbunden ist, - wobei die erste Welle (Wst) mittels eines Schaltelementes (E) mit der zweiten Welle (WEM) verbindbar ist, und - wobei die zweite Welle (WEM) mittels eines weiteren Schaltelementes (F) mit dem zweiten Glied (18) des Planetenradsatzes (14) verbindbar ist.
  2. Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 1, wobei das erste Glied (16) des Planetenradsatzes mit einem Gehäuse (G) verbunden ist.
  3. Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorgelegewellenanordnung eine erste Vorgelegewelle (WAb1) und eine zweite Vorgelegewelle (WAb2) aufweist, die jeweils achsparallel versetzt zu der ersten Welle (Wst) und zu der zweiten Welle (WEM) angeordnet sind.
  4. Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 3, wobei die zweite Welle (WEM) über eine erste Radpaarung (22), die mittels eines ersten Schaltelementes (A) schaltbar ist, mit der ersten Vorgelegewelle (WAb1) verbindbar ist und über eine zweite Radpaarung (24), die mittels eines zweiten Schaltelementes (B) schaltbar ist, mit der zweiten Vorgelegewelle (WAb2) verbindbar ist.
  5. Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 4, wobei die erste Radpaarung (22) und die zweite Radpaarung (24) in einer gemeinsamen Radialebene (r5) angeordnet sind.
  6. Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 4 oder 5, wobei das erste Schaltelement (A) und das zweite Schaltelement (B) mittels einer ersten Betätigungseinrichtung (B1) alternativ schaltbar sind.
  7. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 4-6, wobei eine Übersetzung der zweiten Radpaarung (24) einer Kombination der Übersetzungen der ersten Radpaarung (22) und des Planetenradsatzes (14) entspricht.
  8. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 3-7, wobei die erste Welle (Wst) über eine dritte Radpaarung (26), die mittels eines dritten Schaltelementes (C) schaltbar ist, mit der ersten Vorgelegewelle (WAb1) verbindbar ist und über eine vierte Radpaarung (28), die mittels eines vierten Schaltelementes (D) schaltbar ist, mit der zweiten Vorgelegewelle (WAb2) verbindbar ist.
  9. Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 8, wobei die dritte Radpaarung (26) und die vierte Radpaarung (28) in einer gemeinsamen Radialebene (r4) angeordnet sind.
  10. Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 8 oder 9, wobei das dritte Schaltelement (C) und das vierte Schaltelement (D) mittels einer zweiten Betätigungseinrichtung (B2) alternativ schaltbar sind.
  11. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-10, wobei das Schaltelement (E), mittels dessen die erste Welle (Wst) mit der zweiten Welle (WEM) verbindbar ist, und das weitere Schaltelement (F), mittels dessen die erste Welle (Wst) mit dem zweiten Glied (18) des Planetenradsatzes (14) verbindbar ist, mittels einer dritten Betätigungseinrichtung (B3) alternativ schaltbar sind.
  12. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-11, wobei wenigstens eines der Schaltelemente (A-F) als Klauenkupplung ausgebildet ist und/oder wobei die erste Welle (Wst) mit einem Ausgangsglied einer Trennkupplung (K0) verbunden ist, deren Eingangsglied mit einem Verbrennungsmotor verbindbar ist.
  13. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-12, wobei die erste Elektromaschine (EM1) koaxial zu der zweiten Welle (WEM) angeordnet ist, wobei der Planetenradsatz (14) vorzugsweise radial innerhalb der ersten Elektromaschine (EM1) und axial ausgerichtet mit der ersten Elektromaschine (EM1) angeordnet ist.
  14. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-13, wobei eine Radpaarung (28V) ein an der Vorgelegewellenanordnung (WAb1, WAb2) festgelegtes Festrad aufweist, das ein Zahnrad eines Abtriebsradsatzes (30V) ist.
  15. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-14, mit einer zweiten Elektromaschine (EM2), die mit der ersten Welle (Wst) verbunden ist.
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