DE102022000830B4 - Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug, insbesondere Kraftwagen - Google Patents

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    • B60K6/48—Parallel type
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4833—Step up or reduction gearing driving generator, e.g. to operate generator in most efficient speed range
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Abstract

Hybridantriebssystem (10) für ein Kraftfahrzeug, mit:- einem Verbrennungsmotor (16), welcher eine Antriebswelle (21) aufweist, über welche von dem Verbrennungsmotor (16) erste Antriebsdrehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellbar sind,- einer elektrischen Maschine (22), welche einen Rotor (26) aufweist, über welchen von der elektrischen Maschine (22) zweite Antriebsdrehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellbar sind,- einem Achsgetriebe (30), welches ein Achsgetriebeeingangsrad (34) aufweist, über welches das Achsgetriebe (30) antreibbar ist,- einem Getriebe (44), welches ein erstes Teilgetriebe (46) und ein zweites Teilgetriebe (48) aufweist, wobei:◯ das erste Teilgetriebe (46) einen ersten Planetenradsatz (50) mit einem ersten Element (54), einem zweiten Element (56) und einem dritten Element (58) sowie einen zweiten Planetenradsatz (52) mit einem vierten Element (62), einem fünften Element (64) und einem permanent drehfest mit dem zweiten Element (56) verbundenen, sechsten Element (66) aufweist,◯ das zweite Teilgetriebe (48) eine erste Stirnradstufe (70) sowie eine Abtriebswelle (72) aufweist,◯ die erste Stirnradstufe (70) ein erstes Ausgangszahnrad (74) aufweist, welches koaxial zu der Abtriebswelle (72) angeordnet ist und mit einem drehfest mit dem dritten Element (58) verbundenen oder verbindbaren ersten Eingangszahnrad (76) kämmt, und◯ der Rotor (26) der elektrischen Maschine (22) derart mit einem der Elemente (54, 56, 58, 62, 64, 66) drehmomentübertragend gekoppelt oder koppelbar ist, dass das jeweilige, von der elektrischen Maschine (22) über den Rotor (26) bereitgestellte, zweite Antriebsdrehmoment an dem einen, drehmomentübertragend mit dem Rotor (36) gekoppelten oder koppelbaren Element (54, 56, 58, 62, 64, 66) in das Getriebe (44) einleitbar ist,- einem Abtriebszahnrad (78), welches permanent drehfest mit der Abtriebswelle (72) verbunden ist und permanent mit dem Achsgetriebeeingangsrad (34) des Achsgetriebes (30) kämmt,- einem ersten Schaltelement (80), welches dazu ausgebildet ist, die Antriebswelle (21) des Verbrennungsmotors (16) drehfest mit einem der Elemente (54, 56, 58, 62, 64, 66) zu verbinden, und- einem dritten Schaltelement (84), welches dazu ausgebildet, das erste Element (54) drehfest mit dem fünften Element (64) zu verbinden, gekennzeichnet durch- ein zweites Schaltelement (82), welches dazu ausgebildet ist, das erste Element (54) drehfest mit dem vierten Element (62) zu verbinden, sowie- ein sechstes Schaltelement (96), welches dazu ausgebildet ist, das erste Element (54) drehfest mit einem Gehäuse (28) des Hybridantriebssystems (10) zu verbinden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Hybridantriebssystem.
  • Aus der DE 10 2011 080 566 A1 ist ein Splittergetriebe bekannt, welches zwei Planetenradsätze und eine parallel zu den Planetenradsätzen angeordnete Vorgelegewelle aufweist.
  • Aus der DE 10 2018 000 183 A1 ist ein Hybridgetriebe in Planetenbauweise bekannt.
  • Die DE 10 2017 006 082 A1 sowie die gattungsgemäße DE 10 2015 223 026 A1 offenbaren jeweils eine Hybridantriebsvorrichtung mit einem Verbrennungsmotor und mit einer elektrischen Maschine, die einen Rotor aufweist, wobei ein Getriebe vorgesehen ist, welches zwei Teilgetriebe umfasst, nämlich ein erstes Teilgetriebe mit zwei Planetenradsätzen und ein zweites Teilgetriebe mit zumindest zwei Stirnradstufen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Hybridantriebssystem zu schaffen, sodass ein besonders kompakter und zugleich performanter Antrieb realisiert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Hybridantriebssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein auch als Hybridantriebsvorrichtung oder Hybridantriebseinrichtung bezeichnetes oder als Hybridantriebseinrichtung oder Hybridantriebsvorrichtung ausgebildetes Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen. Dies bedeutet, dass das insbesondere als Kraftwagen, ganz insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand das Hybridantriebssystem aufweist und mittels des Hybridantriebssystems angetrieben werden kann. Das Hybridantriebssystem weist einen auch als Brennkraftmaschine oder Verbrennungskraftmaschine bezeichneten Verbrennungsmotor auf, welcher eine Antriebswelle aufweist. Beispielsweise ist der Verbrennungsmotor als ein Hubkolbenmotor ausgebildet, sodass ganz insbesondere die Antriebswelle als Kurbelwelle ausgebildet ist. Über die Antriebswelle kann der Verbrennungsmotor erste Antriebsdrehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Die ersten Antriebsdrehmomente sind erste Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs. Das Hybridantriebssystem umfasst außerdem eine elektrische Maschine, welche einen Rotor aufweist. Beispielsweise weist die elektrische Maschine einen Stator auf, mittels welchem der Rotor antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Stator drehbar ist. Über den Rotor kann die elektrische Maschine zweite Antriebsdrehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Die zweiten Antriebsdrehmomente sind zweite Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnete, einfach auch als Achsen bezeichnete Fahrzeugachsen auf. Die jeweilige Achse weist wenigstens oder genau zwei einfach auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder auf, die auf in Fahrzeugquerrichtung des auch als Fahrzeug bezeichneten Kraftfahrzeugs einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. Das jeweilige Rad ist ein Bodenkontaktelement, über welches das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren und dabei mittels des Hybridantriebssystems angetrieben, während das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über die Bodenkontaktelemente an dem Boden abgestützt ist, so rollen die Bodenkontaktelemente, insbesondere direkt, an dem Boden ab. Beispielsweise ist das Hybridantriebssystem, insbesondere genau, einer der Achsen zugeordnet, sodass mittels des Hybridantriebssystems beispielsweise die Räder der Achse antreibbar sind, der das Hybridantriebssystem zugeordnet ist. Somit ist es insbesondere denkbar, dass der Verbrennungsmotor über seine Antriebswelle und die elektrische Maschine über ihren Rotor dieselben Räder der Achse antreiben können, der das Hybridantriebssystem zugeordnet ist. Durch Antreiben der Räder kann das Kraftfahrzeug angetrieben werden. Die mittels des Hybridantriebssystems, mithin mittels des Verbrennungsmotors und mittels der elektrischen Maschine antreibbaren Räder werden auch als antreibbare oder angetriebene Räder oder angetriebene oder antreibbare Fahrzeugräder bezeichnet. Wenn im Folgenden die Rede von „den Rädern“ oder „den Fahrzeugrädern“ ist, so sind darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die mittels des Hybridantriebssystems antreibbaren Räder der Achse zu verstehen, der das Hybridantriebssystems zugeordnet ist.
  • Das Hybridantriebssystem umfasst ein Achsgetriebe, welches insbesondere der Achse zugeordnet ist. Insbesondere können die Räder über das Achsgetriebe von dem Verbrennungsmotor und von der elektrischen Maschine angetrieben werden. Ganz insbesondere ist das Achsgetriebe ein einfach auch als Differential bezeichnetes Differentialgetriebe, welches insbesondere die hinlänglich aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannte Funktion aufweist, dass ein jeweiliges, drittes Drehmoment über das Achsgetriebe auf die Räder verteilt werden kann, sodass die Räder über das Achsgetriebe mittels des jeweiligen, dritten Drehmoments angetrieben werden können. Beispielsweise resultiert das jeweilige, dritte Drehmoment aus dem jeweiligen, ersten Antriebsdrehmoment und/oder aus dem jeweiligen, zweiten Antriebsdrehmoment. Insbesondere lässt das Achsgetriebe beispielsweise während einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Drehzahlen der Räder zu, sodass sich beispielsweise das kurvenäußere Rad mit einer größeren Drehzahl drehen kann als das kurveninnere Rad, insbesondere während die Räder über das Achsgetriebe mittels des dritten Drehmoment beziehungsweise von dem Verbrennungsmotor und/oder von der elektrischen Maschine antreibbare sind oder angetrieben werden. Das Achsgetriebe weist ein Achsgetriebeeingangsrad auf, über welches das Achsgetriebe antreibbar ist, insbesondere derart, dass das jeweilige, dritte Drehmoment über das Achsgetriebeeingangsrad in das Achsgetriebe einleitbar beziehungsweise auf das Achsgetriebe übertragbar ist. Das Achsgetriebeeingangsrad ist ein erstes Zahnrad des Hybridantriebssystems, das heißt es wird auch als erstes Zahnrad des Hybridantriebssystems bezeichnet. Beispielsweise kann das Achsgetriebeeingangsrad als ein Tellerrad ausgebildet sein. Das Achsgetriebe kann als ein Kegelraddifferential oder auch beispielsweise als ein Planetengetriebedifferential ausgebildet sein.
  • Das Hybridantriebssystem weist außerdem ein auch als Hauptgetriebe bezeichnetes und insbesondere zusätzlich zu dem Achsgetriebe vorgesehenes Getriebe auf, welches ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe aufweist. Insbesondere ist es denkbar, dass das Achsgetriebe über das Getriebe von dem Verbrennungsmotor und von der elektrischen Maschine antreibbar ist, sodass beispielsweise das Getriebe das jeweilige, dritte Drehmoment bereitstellen kann, oder das Getriebe kann beispielsweise sein jeweiliges, viertes Drehmoment bereitstellen, aus welchem beispielsweise das jeweilige, dritte Drehmoment resultiert. Dabei ist es denkbar, dass das jeweilige, vierte Drehmoment aus dem jeweiligen, ersten Antriebsdrehmoment und/oder aus dem jeweiligen, zweiten Antriebsdrehmoment resultiert.
  • Das erste Teilgetriebe weist einen ersten Planetenradsatz auf, welcher auch einfach als erster Planetensatz bezeichnet wird. Der erste Planetenradsatz weist ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenträger, welcher auch als erster Steg bezeichnet wird, und ein erstes Hohlrad auf. Das erste Sonnenrad, der erste Planetenträger und das erste Hohlrad werden auch als Planetenradsatzelemente des ersten Planetenradsatzes bezeichnet, mithin sind das erste Sonnenrad, der erste Planetenträger und das erste Hohlrad Planetenradsatzelemente des ersten Planetenradsatzes. Ein erstes der Planetenradsatzelemente wird auch als erstes Element bezeichnet, ein zweites der Planetenradsatzelemente wird auch als zweites Element bezeichnet und das dritte Planetenradsatzelement des ersten Planetenradsatzes wird auch als drittes Element bezeichnet.
  • Das erste Teilgetriebe weist außerdem einen insbesondere zusätzlich zum ersten Planetenradsatz vorgesehenen zweiten Planetenradsatz auf, welcher auch als zweiter Planetensatz bezeichnet wird. Insbesondere weist der zweite Planetenradsatz ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenträger, welcher auch als zweiter Steg bezeichnet wird und ein zweites Hohlrad auf. Das zweite Sonnenrad, der zweite Planetenträger und das zweite Hohlrad werden auch als Getriebeelemente des zweiten Planetenradsatzes bezeichnet, mithin sind sie Getriebeelemente des zweiten Planetenradsatzes.
  • Ein erstes der Getriebeelemente des zweiten Planetenradsatzes wird auch als viertes Element bezeichnet, ein zweites der Getriebeelemente des zweiten Planetenradsatzes wird auch als fünftes Element bezeichnet und das dritte Getriebeelement des zweiten Planetenradsatzes wird auch als sechstes Element bezeichnet. Wenn im Folgenden die Rede von „den Elementen“ ist, so sind darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die zuvor genannten, sechs Elemente der Planetenradsätze, nämlich das erste Element, das zweite Element, das dritte Element, das vierte Element, das fünfte Element und das sechste Element zu verstehen.
  • Insbesondere ist es denkbar, dass das Hybridantriebssystem ein Gehäuse aufweist, wobei es denkbar ist, dass der erste Planetenradsatz und/oder der zweite Planetenradsatz jeweils zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder vollständig, in dem Gehäuse angeordnet ist. Beispielsweise dann, wenn das jeweilige Planetenradsatzelement nicht drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, kann, insbesondere durch Antreiben des ersten Planetenradsatzes, das jeweilige Planetenradsatzelement um eine erste Planetenradsatzdrehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht werden. Ferner ist es denkbar, dass insbesondere dann, wenn das jeweilige Getriebeelement nicht drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, das jeweilige Getriebeelement insbesondere durch Antreiben des zweiten Planetenradsatzes um eine zweite Planetenradsatzdrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Planetenradsätze koaxial zueinander angeordnet sind, sodass die Planetenradsatzdrehachsen zusammenfallen.
  • Das zweite Element ist permanent drehfest mit dem sechsten Element verbunden.
  • Das zweite Teilgetriebe weist eine erste Stirnradstufe sowie eine insbesondere zusätzlich zur Antriebswelle vorgesehene Abtriebswelle auf. Die Stirnradstufe umfasst beispielsweise, insbesondere genau, zwei insbesondere als Stirnräder ausgebildete Zahnräder, nämlich ein zweites Zahnrad und ein drittes Zahnrad. Insbesondere ist es denkbar, dass die Zahnräder der Stirnradstufe, insbesondere direkt und/oder permanent miteinander kämmen. Unter dem Merkmal, dass zwei Zahnräder wie beispielsweise das zweite Zahnrad und das dritte Zahnrad permanent miteinander kämmen, mithin permanent in Eingriff miteinander stehen, ist zu verstehen, dass die permanent miteinander kämmenden Zahnräder nicht zwischen einer Kämmstellung, in welcher die Zahnräder miteinander kämmen, und einer Losstellung relativ zueinander bewegbar sind, in welcher die Zahnräder nicht miteinander kämmen, sondern die permanent miteinander kämmenden Zahnräder stehen permanent, das heißt immer, in Eingriff miteinander.
  • Die erste Stirnradstufe weist ein erstes Ausgangszahnrad auf, welches beispielsweise das zuvor genannte, zweite Zahnrad der Stirnradstufe ist. Das erste Ausgangszahnrad ist koaxial zu der Abtriebswelle angeordnet. Insbesondere kann beispielsweise das Ausgangszahnrad auf der Abtriebswelle angeordnet sein. Insbesondere ist es denkbar, dass das Ausgangszahnrad, insbesondere permanent, drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist. Das Ausgangszahnrad kämmt mit einem ersten Eingangszahnrad, welches beispielsweise das zuvor genannte, dritte Zahnrad der ersten Stirnradstufe ist. Das erste Eingangszahnrad ist drehfest mit dem dritten Element verbunden oder verbindbar.
  • Des Weiteren ist es vorgesehen, dass der Rotor der elektrischen Maschine derart mit einem der Elemente drehmomentübertragend gekoppelt oder koppelbar ist, dass das jeweilige, von der elektrischen Maschine über den Rotor bereitgestellte oder bereitstellbare, zweite Antriebsdrehmoment an dem einen, drehmomentübertragend mit dem Rotor gekoppelten oder koppelbaren Element in das Getriebe einleitbar ist, mithin das jeweilige, von der elektrischen Maschine über den Rotor bereitgestellte oder bereitstellbare, zweite Antriebsdrehmoment von dem Rotor auf das eine, drehmomentübertragend mit dem Rotor gekoppelte oder koppelbare Element übertragbar und somit über das eine, drehmomentübertragend mit dem Rotor gekoppelten oder koppelbaren Element in das Getriebe einleitbar ist, insbesondere um dadurch das Getriebe einzuleiten.
  • Das Hybridantriebssystem umfasst außerdem ein Abtriebszahnrad, welches beispielsweise ein viertes Zahnrad des Hybridantriebssystems ist. Insbesondere ist das vierte Zahnrad zusätzlich zu dem ersten Zahnrad, zusätzlich zu dem zweiten Zahnrad und zusätzlich zum dritten Zahnrad vorgesehen. Das Abtriebszahnrad ist permanent drehfest mit der Abtriebswelle verbunden. Insbesondere ist vorzugsweise das Abtriebszahnrad koaxial zu dem Ausgangszahnrad angeordnet. Das Abtriebszahnrad kämmt permanent mit dem Achsgetriebeeingangsrad. Insbesondere ist es denkbar, dass das Abtriebszahnrad als ein Kegelrad ausgebildet ist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente wie beispielsweise das erste Eingangszahnrad und das erste Element drehfest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass die drehfest miteinander verbundenen Bauelemente koaxial zueinander angeordnet sind und sich insbesondere dann, wenn die Bauelemente angetrieben werden, gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig um eine den Bauelementen gemeinsame Bauelementdrehachse wie beispielsweise die erste Planetenradsatzdrehachse mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, drehen. Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente, wie beispielsweise der Rotor und das eine Element drehmomentübertragend miteinander gekoppelt oder verbunden sind, ist zu verstehen, dass die Bauelemente derart miteinander gekoppelt oder verbunden sind, dass Drehmomente zwischen Bauelementen übertragen werden können, wobei dann, wenn die Bauelemente drehfest miteinander verbunden sind, die Bauelemente auch drehmomentübertragend miteinander verbunden sind.
  • Unter dem Merkmale, dass zwei Bauelemente permanent drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, ist zu verstehen, dass nicht etwa ein Umschaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbindenden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem keine Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, sondern die Bauelemente sind stets beziehungsweise immer und somit permanent drehmomentübertragend, das heißt derart miteinander verbunden, dass ein Drehmoment zwischen den Bauelementen übertragen werden kann. Somit ist beispielsweise eines der Bauelemente vom jeweils anderen Bauelement antreibbar beziehungsweise umgekehrt. Insbesondere ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente wie beispielsweise das Abtriebszahnrad und die Abtriebswelle permanent drehfest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass nicht etwa ein Umschaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehfest miteinander verbindenden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem die Bauelemente voneinander entkoppelt und relativ zueinander drehbar sind, insbesondere um die Bauelementdrehachse, sodass beispielsweise keine Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, sondern die Bauelemente sind stets beziehungsweise immer, mithin permanent, drehfest miteinander verbunden oder gekoppelt. Somit ist im Rahmen der vorliegenden Offenbarung mit einer drehfesten Verbindung zweier insbesondere drehbar gelagerter Elemente gemeint, dass diese beiden Elemente koaxial zueinander angeordnet sind und derart miteinander verbunden sind, dass sie sich mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen. Ferner ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente wie beispielsweise der Rotor der elektrischen Maschine und das eine Element drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, miteinander koppelbar oder verbindbar sind, zu verstehen, dass den Bauelementen ein auch als Schaltelement bezeichnetes Umschaltelement zugeordnet ist, welches zwischen einem Koppelzustand, in welchem die Bauelemente mittels des Umschaltelements drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, miteinander verbunden sind, und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem die Bauelemente voneinander entkoppelt sind, sodass sich die Bauelemente insbesondere um die Bauelementdrehachse relativ zueinander drehen können und sodass insbesondere keine Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können.
  • Das eine, zuvor genannte, mit dem Rotor der elektrischen Maschine drehmomentübertragend gekoppelte oder koppelbare Element wird im Folgenden auch als erste Verbindungselement bezeichnet, sodass im Folgenden eindeutig auf das erste Verbindungselement Bezug genommen werden kann, wenn dies erforderlich sein sollte.
  • Das Hybridantriebssystem weist ein erstes Schaltelement auf, welches dazu ausgebildet ist, die Antriebswelle des Verbrennungsmotors drehfest mit einem der Elemente zu verbinden. Mit anderen Worten ist die Antriebswelle mittels des ersten Schaltelements drehfest mit einem der Elemente verbindbar. Das eine, mittels des ersten Schaltelements drehfest mit der beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildeten Antriebswelle des Verbindungselements verbindbare Element wird im Folgenden auch als zweites Verbindungselement bezeichnet, um im Folgenden eindeutig auf das zweite Verbindungselement Bezug nehmen zu können, falls dies erforderlich sein sollte. Das zweite Verbindungselement kann das erste Verbindungselement sein, oder vorzugsweise ist das zweite Verbindungselement ein gegenüber dem ersten Verbindungselement anderes Element. Insbesondere kann das erste Schaltelement zwischen einem ersten Koppelzustand und einem ersten Entkoppelzustand umgeschaltet werden. In dem ersten Koppelzustand sind mittels des ersten Schaltelements die Antriebswelle und das zweite Verbindungselement drehfest miteinander verbunden, sodass sich die Antriebswelle und das zweite Verbindungselement gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig, das heißt mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, insbesondere um eine der Planetenradsatzdrehachsen und/oder relativ zu dem Gehäuse, drehen oder drehen können, insbesondere dann, wenn beispielsweise die Antriebswelle das zweite Verbindungselement antreibt. In dem ersten Entkoppelzustand lässt das erste Schaltelement insbesondere um eine der Planetenradsatzdrehachsen erfolgende Relativdrehungen zwischen der Antriebswelle und dem zweiten Verbindungselement zu. Beispielsweise ist das erste Schaltelement, insbesondere translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse, zwischen wenigstens einer den ersten Koppelzustand bewirkenden, ersten Koppelstellung und wenigstens einer den ersten Entkoppelzustand bewirkenden, ersten Entkoppelstellung bewegbar.
  • Um nun einen besonders vorteilhaften Antrieb und somit eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, ist auf an sich bekannte Weise ein drittes Schaltelement vorgesehen, welches dazu ausgebildet ist, das erste Element drehfest mit dem fünften Element zu verbinden. Dies bedeutet, dass das erste Element und das fünfte Element mittels des dritten Schaltelements drehfest miteinander verbindbar sind. Insbesondere ist es denkbar, dass das dritte Schaltelement zwischen einem dritten Koppelzustand und einem dritten Entkoppelzustand umschaltbar ist. In dem dritten Koppelzustand sind mittels des dritten Schaltelements das erste Element und das fünfte Element drehfest miteinander verbunden, sodass sich das erste Element und das fünfte Element, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder um die erste beziehungsweise zweite Planetenradsatzdrehachse, gleichzeitig beziehungsweise gemeinsam, das heißt mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, drehen oder drehen können, insbesondere dann, wenn das erste Teilgetriebe angetrieben wird. In dem dritten Entkoppelzustand lässt das dritte Schaltelement insbesondere um die erste beziehungsweise zweite Planetenradsatzdrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem ersten Element und dem fünften Element zu, sodass sich das erste Element und das fünfte Element insbesondere um die erste beziehungsweise zweite Planetenradsatzdrehachse relativ zueinander drehen können. Beispielsweise kann das dritte Schaltelement, insbesondere translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse, zwischen wenigstens einer den dritten Koppelzustand bewirkenden, dritten Koppelstellung und wenigstens einer den dritten Entkoppelzustand bewirkenden, dritten Entkoppelstellung bewegt werden.
  • Das Hybridantriebssystem umfasst erfindugsgemäß ein zweites Schaltelement, welches dazu ausgebildet ist, das erste Element drehfest mit dem vierten Element zu verbinden. Mit anderen Worten ist das erste Element mittels des zweiten Schaltelements drehfest mit dem vierten Element verbindbar. Somit ist insbesondere das zweite Schaltelement zwischen einem zweiten Koppelzustand und einem zweiten Entkoppelzustand umschaltbar. In dem zweiten Koppelzustand sind mittels des zweiten Schaltelements das erste Element und das vierte Element drehfest miteinander verbunden, sodass sich das erste Element und das vierte Element gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig, das heißt mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, insbesondere um die erste Planetenradsatzdrehachse beziehungsweise um die zweite Planetenradsatzdrehachse und/oder relativ zu dem Gehäuse, drehen oder drehen können, insbesondere dann, wenn das erste Teilgetriebe angetrieben wird. In dem zweiten Entkoppelzustand lässt das zweite Schaltelement insbesondere um die erste und/oder zweite Planetenradsatzdrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem ersten Element und dem vierten Element zu, sodass sich in dem zweiten Entkoppelzustand das erste Element und das vierte Element relativ zueinander drehen können, insbesondere um die erste beziehungsweise zweite Planetenradsatzdrehachse. Beispielsweise ist das zweite Schaltelement, insbesondere translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse, zwischen wenigstens einer den zweiten Koppelzustand bewirkenden, zweiten Koppelstellung und wenigstens einer den zweiten Entkoppelzustand bewirkenden, zweiten Entkoppelstellung bewegbar.
  • Ferner erfindungsgemäß umfasst das Hybridantriebssystem zur Realisierung einer besonders vorteilhaften Fahrbarkeit ein sechstes Schaltelement, welches dazu ausgebildet ist, das erste Element drehfest mit dem Gehäuse des Hybridantriebssystems zu verbinden. Das sechste Schaltelement ist somit beispielweise zwischen einem sechsten Koppelzustand und einem sechsten Entkoppelzustand umschaltbar. In dem sechsten Koppelzustand sind mittels des sechsten Schaltelements das erste Element und das Gehäuse drehfest miteinander verbunden, sodass insbesondere auch dann beispielsweise um die erste Planetenradsatzdrehachse und relativ zu dem Gehäuse erfolgende Drehungen des ersten Elements unterbleiben, wenn das erste Teilgetriebe angetrieben wird, das heißt wenn Drehmomente in das erste Teilgetriebe eingeleitet werden. In dem sechsten Entkoppelzustand lässt das sechste Schaltelement um die erste Planetenradsatzdrehachse erfolgende und relativ zu dem Gehäuse erfolgende Drehungen des ersten Elements zu. Mit anderen Worten, in dem sechsten Koppelzustand kann sich das erste Element insbesondere auch dann nicht um die erste Planetenradsatzdrehachse relativ zu dem Gehäuse drehen, wenn das erste Teilgetriebe angetrieben wird. In dem sechsten Entkoppelzustand jedoch kann sich das erste Element um die erste Planetenradsatzdrehachse relativ zu dem Gehäuse drehen, insbesondere dann, wenn das erste Teilgetriebe angetrieben wird. Beispielsweise ist das sechste Schaltelement, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, zwischen wenigstens einer den sechsten Koppelzustand bewirkenden, sechsten Koppelstellung und wenigstens einer den sechsten Entkoppelzustand bewirkenden, sechsten Entkoppelstellung bewegbar.
  • Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung werden auch als Ordinalia bezeichnete Ordnungszahlwörter wie zum Beispiel „erster“, „erstes“, „zweiter“, „zweites“ etc. nicht notwendigerweise verwendet, um eine Anzahl oder Menge anzugeben oder zu implizieren, sondern um eindeutig auf Begriffe referenzieren zu können, denen die Ordnungszahlwörter zugeordnet sind beziehungsweise auf die sich die Ordnungszahlwörter beziehen.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das erste Schaltelement dazu ausgebildet, die Antriebswelle drehfest mit dem ersten Element zu verbinden. Mit anderen Worten hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das zweite Verbindungselement das erste Element ist. Dadurch kann eine besonders gute Fahrbarkeit dargestellt werden.
  • Eine zweite Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Rotor der elektrischen Maschine derart permanent drehmomentübertragend mit dem vierten Element gekoppelt ist, dass das jeweilige, von der elektrischen Maschine über den Rotor bereitgestellte oder bereitstellbare, zweite Antriebsdrehmoment einem vierten Element, das heißt über das vierte Element in das Getriebe einleitbar ist. Hierdurch kann die besonders gute Fahrbarkeit und somit der besonders gute Antrieb dargestellt werden.
  • Ganz vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das erste Element das erste Sonnenrad, das zweite Element der erste Planetenträger und das dritte Element das erste Hohlrad ist. Alternativ oder zusätzlich ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das vierte Element das zweite Sonnenrad, das fünfte Element der zweite Planetenträger und das sechste Element das dritte Hohlrad ist.
  • Um einen besonders vorteilhaften Antrieb auf besonders bauraum-, gewichts- und kostengünstige Weise darstellen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Hybridantriebssystem insgesamt genau, das heißt ausschließlich zwei Planetenradsätze aufweist, nämlich den ersten Planetenradsatz und den zweiten Planetenradsatz.
  • In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das zweite Teilgetriebe eine zweite Stirnradstufe auf, welche beispielsweise ein fünftes Zahnrad und ein sechstes Zahnrad aufweist. Beispielsweise kämmen das fünfte Zahnrad und das sechste Zahnrad, insbesondere permanent, miteinander. Ferner ist es denkbar, dass das fünfte Zahnrad und das sechste Zahnrad als Stirnräder ausgebildet sind. Die zweite Stirnradstufe weist ein zweites Ausgangszahnrad auf, welches vorzugsweise das fünfte Zahnrad ist. Das zweite Ausgangszahnrad ist, insbesondere permanent, drehfest mit der Abtriebswelle verbunden. Das zweite Ausgangszahnrad kämmt mit einem zweiten Eingangszahnrad, welches vorzugsweise das sechste Zahnrad ist. Das zweite Eingangszahnrad ist drehfest mit dem fünften Element verbunden oder verbindbar. Insbesondere kann das zweite Zahnrad permanent drehfest mit dem fünften Element verbunden sein.
  • Es ist denkbar, dass das erste Eingangszahnrad permanent drehfest mit dem ersten Element verbunden ist.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Hybridantriebssystem ein viertes Schaltelement, welches dazu ausgebildet ist, das zweite Eingangszahnrad drehfest mit dem fünften Element zu verbinden. Hierdurch kann auf besonders bauraumgünstige Weise eine besonders vorteilhafte Mehrgängigkeit dargestellt werden, sodass eine besonders gute Fahrbarkeit und somit ein besonders guter Antrieb realisiert werden können. Insbesondere ist somit beispielsweise das vierte Schaltelement zwischen einem vierten Koppelzustand und einem vierten Entkoppelzustand umschaltbar. In dem vierten Koppelzustand sind mittels des vierten Schaltelements das zweite Eingangszahnrad und das fünfte Element drehfest miteinander verbunden, sodass sich das Eingangszahnrad und das fünfte Element, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder um die zweite Planetenradsatzdrehachse, gleichzeitig beziehungsweise gemeinsam, das heißt mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen oder drehen können, insbesondere dann, wenn das erste Teilgetriebe angetrieben wird. In vierten Entkoppelzustand lässt das vierte Schaltelement insbesondere um die zweite Planetenradsatzdrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem zweiten Eingangszahnrad und dem fünften Element zu. Beispielsweise kann das vierte Schaltelement, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, zwischen wenigstens einer den vierten Koppelzustand bewirkenden, vierten Koppelstellung und wenigstens einer den vierten Entkoppelzustand bewirkenden, vierten Entkoppelstellung bewegt werden.
  • Um eine besonders vorteilhafte Mehrgängigkeit und somit einen besonders vorteilhaften Antrieb realisieren zu können, weist das Hybridantriebssystem in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein fünftes Schaltelement auf, welches dazu ausgebildet ist, das zweite Eingangszahnrad drehfest mit dem vierten Element zu verbinden. Somit ist beispielsweise das fünfte Schaltelement zwischen einem fünften Koppelzustand und einem fünften Entkoppelzustand umschaltbar. In dem fünften Koppelzustand sind mittels des fünften Schaltelements das zweite Eingangszahnrad und das vierte Element drehfest miteinander verbunden, sodass sich das zweite Eingangszahnrad und das vierte Element, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder um die zweite Planetenradsatzdrehachse, gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig, das heißt mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen oder drehen können, insbesondere dann, wenn das erste Teilgetriebe angetrieben wird. In dem fünften Entkoppelzustand lässt das fünfte Schaltelement insbesondere um die zweite Planentenradsatzdrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem zweiten Eingangszahnrad und dem vierten Element zu. Beispielsweise kann das fünfte Schaltelement, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, zwischen wenigstens einer den fünften Koppelzustand bewirkenden, fünften Koppelstellung und wenigstens einer den fünften Entkoppelzustand bewirkenden, fünften Entkoppelstellung bewegt werden.
  • Um eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit auf besonders bauraumgünstige Weise realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in axialer Richtung der Antriebswelle betrachtet der Verbrennungsmotor, das Abtriebszahnrad, die erste Stirnradstufe, das erste Teilgetriebe und die zweite Stirnradstufe in folgender Reihenfolge aufeinanderfolgend, das heißt nacheinander angeordnet sind: der Verbrennungsmotor - das Abtriebszahnrad - die erste Stirnradstufe - das erste Teilgetriebe - die zweite Stirnradstufe. Mit anderen Worten ist in axialer Richtung der Antriebswelle betrachtet das Abtriebszahnrad auf den Verbrennungsmotor folgend, die erste Stirnradstufe auf das Abtriebszahnrad folgend, das erste Teilgetriebe auf die erste Stirnradstufe folgend und die zweite Stirnradstufe auf das erste Teilgetriebe folgend angeordnet.
  • Im Rahmen der Offenbarung beziehen sich die Begriffe „axial“ und „koaxial“ insbesondere auf die Planetenradsatzdrehachsen. Dabei verläuft beispielsweise eine Antriebswellendrehachse der Antriebswelle parallel zur Planetenradsatzdrehachse des jeweiligen Planetenradsatzes oder, besonders vorteilhaft, die Antriebswellendrehachse fällt mit der Planetenradsatzdrehachse zusammen, sodass auch in axialer Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes, das heißt entlang der jeweiligen Planetenradsatzdrehachse betrachtet der Verbrennungsmotor, das Abtriebszahnrad, die erste Stirnradstufe, das erste Teilgetriebe und die zweite Stirnradstufe in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet sind.
  • Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal „axial überlappend“ zu verstehen, dass zwei Bauelemente axial überlappend angeordnet sind, wenn sie in Bereichen gleicher axialer Koordinaten angeordnet sind. Somit existiert bei axial überlappender Anordnung zumindest eine radial angeordnete, mithin eine in radialer Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes und somit senkrecht zur Planetenradsatzdrehachse verlaufende Ebene, die sowohl das eine als auch das andere der axial überlappenden Bauelemente durchdringt.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug, welches beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet sein kann. Das Kraftfahrzeug weist ein Hybridantriebssystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf. Das Kraftfahrzeug ist mittels des Hybridantriebssystems antreibbar. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Die Zeichnung zeigt in:
    • 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Hybridantriebssystems für ein Kraftfahrzeug;
    • 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Hybridantriebssystems; und
    • 3 eine schematische Darstellung einer nicht unter den Patentanspruch 1 fallenden dritten Ausführungsform des Hybridantriebssystems.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform eines Hybridantriebssystems 10 für ein auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise als Kraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug weist beispielsweise wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordnete Fahrzeugachsen auf. Die jeweilige Fahrzeugachse wird auch einfach als Achse bezeichnet und weist wenigstens oder genau zwei Fahrzeugräder auf, wobei die Fahrzeugräder Bodenkontaktelemente des Kraftfahrzeugs sind. Das Hybridantriebssystem 10 ist dabei, insbesondere genau, einer der Achsen zugeordnet, sodass mittels des Hybridantriebssystems 10 die Fahrzeugräder der Fahrzeugachse antreibbar sind, der das Hybridantriebssystem 10 zugeordnet ist. Die mittels des Hybridantriebssystems 10 antreibbaren Fahrzeugräder der Fahrzeugachse, der das Hybridantriebssystem 10 zugeordnet ist, sind in 1 besonders schematisch dargestellt und mit 12 und 14 bezeichnet. Das Hybridantriebssystem 10 weist einen Verbrennungsmotor 16 auf, welcher auch als Verbrennungskraftmaschine, Motor oder Brennkraftmaschine bezeichnet wird. Der Verbrennungsmotor 16 weist ein auch als Motorblock bezeichnetes Zylindergehäuse 18 auf, welches mehrere Zylinder 20 aufweist. In einem befeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine laufen in den Zylindern 20 Verbrennungsvorgänge ab. Beispielsweise ist der Verbrennungsmotor 16 als ein Hubkolbenmotor ausgebildet. Die Verbrennungsmotor 16 weist eine beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Antriebswelle 21 auf, welche um eine Antriebswellendrehachse relativ zu dem Zylindergehäuse 18 drehbar ist. Der Verbrennungsmotor 16 kann über die Antriebswelle 21 erste Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder 12 und 14 und somit zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Das Hybridantriebssystem 10 umfasst außerdem eine elektrische Maschine 22, welche einen Stator 24 und einen Rotor 26 aufweist. Der Rotor 26 ist mittels des Stators 24 antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Stator 24 drehbar. Das Hybridantriebssystem 10 umfasst außerdem ein in 1 besonders schematisch dargestelltes Gehäuse 28, wobei die Antriebswelle 21 um die Antriebswellendrehachse und der Rotor 26 um die Maschinendrehachse relativ zu dem Gehäuse 28 drehbar sind. Die elektrische Maschine 22 kann über den Rotor 26 zweite Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder 12 und 14 und somit zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Das Hybridantriebssystem 10 weist außerdem ein als Differentialgetriebe ausgebildetes und einfach auch als Differential bezeichnetes Achsgetriebe 30 auf, über welches die Fahrzeugräder 12 und 14 von der elektrischen Maschine 22 und von dem Verbrennungsmotor 16 antreibbar sind. Bei der ersten Ausführungsform ist das Achsgetriebe 30 beispielsweise als ein Kegelraddifferential ausgebildet. Das Achsgetriebe 30 weist ein Achsgetriebegehäuse 32 auf, welches vorliegend beispielsweise als ein so genannter Differentialkorb ausgebildet ist. Außerdem umfasst das Achsgetriebe 30 ein Achsgetriebeeingangsrad 34, welches, insbesondere permanent, drehfest mit dem Achsgetriebegehäuse 32 verbunden ist. Somit sind das Achsgetriebegehäuse 32 und das Achsgetriebeeingangsrad 34 um eine Achsgetriebedrehachse relativ zu dem Gehäuse 28 drehbar. Wie in 1 durch Pfeile 36 veranschaulicht ist, kann das Achsgetriebe 30 ein jeweiliges, aus dem jeweiligen ersten Antriebsdrehmoment und/oder aus dem jeweiligen, zweiten Antriebsdrehmoment resultierendes, drittes Antriebsdrehmoment, welches auch als drittes Drehmoment bezeichnet wird, auf die Fahrzeugräder 12 und 14 aufteilen beziehungsweise übertragen, wodurch die Fahrzeugräder 12 und 14 antreibbar sind. Das Achsgetriebe 30 weist vorliegend als Kegelräder ausgebildete Ausgleichsräder 38 auf, welche mit dem Achsgetriebegehäuse 32 um die Achsgetriebedrehachse relativ zu dem Gehäuse 28 mitdrehbar sind. Außerdem können sich die Ausgleichsräder 38 um eine Ausgleichsraddrehachse drehen, welche senkrecht zur Achsgetriebedrehachse verläuft. Die Ausgleichsräder 38 kämmen, insbesondere permanent, mit Seitenrädern 40 des Achsgetriebes 30. Das jeweilige Ausgleichsrad 38 ist um die jeweilige Ausgleichsraddrehachse, welche senkrecht zur Achsgetriebedrehachse verläuft, relativ zu dem Achsgetriebegehäuse 32 drehbar. Das jeweilige Seitenrad 40 ist um die Achsgetriebedrehachse relativ zu dem Gehäuse 28 und auch relativ zu dem Achsgetriebegehäuse 32 drehbar. Das jeweilige Seitenrad 40 ist mit einer jeweiligen Seitenwelle 42, insbesondere permanent, drehfest verbunden, wobei das jeweilige Fahrzeugrad 12, 14 von der jeweiligen Seitenwelle 42 antreibbar ist.
  • Das Hybridantriebssystem 10 umfasst außerdem ein auch als Hauptgetriebe bezeichnetes Getriebe 44, welches ein erstes Teilgetriebe 46 und ein zweites Teilgetriebe 48 aufweist. Das erste Teilgetriebe 46 weist einen ersten Planetenradsatz 50 und einen zweiten Planetenradsatz 52 auf, welche vorliegend koaxial zueinander angeordnet sind. Der erste Planetenradsatz 50 weist ein, vorteilhaft als ein erstes Sonnenrad ausgebildetes, erstes Element 54, ein, vorteilhaft als ein erster Planetenträger ausgebildetes, zweites Element 56 und ein, vorteilhaft als ein erstes Hohlrad ausgebildetes, drittes Element 58 auf. Außerdem weist der erste Planetenradsatz 50 erste Planetenräder 60 auf, welche drehbar an dem zweiten Element (erster Planetenträger) 56 gelagert sind und gleichzeitig sowohl mit dem ersten Element 54 als auch mit dem dritten Element 58 kämmen. Der zweite Planetenradsatz 52 weist ein, vorteilhaft als ein zweites Sonnenrad ausgebildetes, viertes Element 62, ein, vorteilhaft als ein zweiter Planetenträger ausgebildetes, fünftes Element 64 und ein, vorteilhaft als ein zweites Hohlrad ausgebildetes, sechstes Element 66 auf. Des Weiteren weist der Planetenradsatz 52 Planetenräder 68 auf, welche drehbar an dem fünften Element 64 (zweiter Planetenträger) gelagert sind und gleichzeitig sowohl mit dem vierten Element (Sonnenrad) 62 als auch mit dem sechsten Element 66 (zweites Hohlrad) kämmen. Das sechste Element 66 ist permanent drehfest mit dem zweiten Element 56 verbunden.
  • Das zweite Teilgetriebe 48 weist eine erste Stirnradstufe 70 auf. Außerdem umfasst das zweite Teilgetriebe 48 eine Abtriebswelle 72, welche um eine Abtriebswellendrehachse relativ zu dem Gehäuse 28 drehbar ist. Insbesondere dann, wenn das jeweilige Element nicht drehfest mit dem Gehäuse 28 verbunden ist, ist das jeweilige Element um eine Planetenradsatzdrehachse relativ zu dem Gehäuse 28 drehbar. Die Planetenradsatzdrehachse ist eine den Planetenradsätzen 50 und 52 gemeinsame Planetenradsatzdrehachse, da die Planetenradsätze 50 und 52 koaxial zueinander angeordnet sind. Bei der ersten Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor 16 beziehungsweise die Antriebswelle 21 koaxial zu den Planetenradsätzen 50 und 52 angeordnet, sodass die Antriebswellendrehachse mit der Planetenradsatzdrehachse zusammenfällt. Die Antriebwelle 72 ist achsparallel zu den Planetenradsätzen 50 und auch zur Antriebswelle 21 angeordnet, sodass die Abtriebswellendrehachse parallel zur Planetenradsatzdrehachse und parallel zur Antriebswellendrehachse verläuft und von der Planetenradsatzdrehachse und von der Antriebswellendrehachse beabstandet ist. Die elektrische Maschine 22, das heißt ihr Rotor 26 ist achsparallel zur Abtriebswelle 72, achsparallel zu den Planetenradsätzen 50 und 52 und achsparallel zum Verbrennungsmotor 16 angeordnet, sodass die Maschinendrehachse parallel zur Abtriebswellendrehachse, parallel zur Planetenradsatzdrehachse und parallel zur Antriebswellendrehachse verläuft und von der Abtriebswellendrehachse, von der Planetenradsatzdrehachse und von der Antriebswellendrehachse beabstandet ist. Vorliegend verläuft auch die Achsgetriebedrehachse parallel zur Maschinendrehachse, parallel zur Abtriebswellendrehachse, parallel zur Planetenradsatzdrehachse und parallel zur Antriebswellendrehachse und ist von diesen beabstandet.
  • Die erste Stirnradstufe 70 weist ein erstes Ausgangszahnrad 74 auf, welches koaxial zu der Abtriebswelle 72 angeordnet ist. Bei der ersten Ausführungsform ist das Ausgangszahnrad 74, insbesondere permanent, drehfest mit der Abtriebswelle 72 verbunden. Ferner ist es denkbar, dass das Ausgangszahnrad 74 auf der Abtriebswelle 72 angeordnet ist. Die erste Stirnradstufe 70 umfasst außerdem ein Eingangszahnrad 76, welches, insbesondere permanent, mit dem ersten Ausgangszahnrad 74 kämmt. Bei der ersten Ausführungsform ist das erste Eingangszahnrad 76, insbesondere permanent, mit dem dritten Element (Hohlrad) 58 verbunden.
  • Bei der ersten Ausführungsform ist der Rotor 26 derart mit dem vierten Element (zweites Sonnenrad) 62, insbesondere permanent, drehmomentübertragend gekoppelt, dass das jeweilige, von der elektrischen Maschine 22 über ihren Rotor 26 bereitgestellte oder bereitstellbare, zweite Antriebsdrehmoment oder ein daraus resultierendes Drehmoment an dem vierten Element 62 in das Getriebe 44 eingeleitet werden kann. Das Hybridantriebssystem 10 umfasst außerdem ein Abtriebszahnrad 78, welches permanent drehfest mit der Abtriebswelle 72 verbunden und somit koaxial zu der Abtriebswelle 72 und auch koaxial zu dem Ausgangszahnrad 74 angeordnet ist. Das Abtriebszahnrad 78 kämmt permanent mit dem Achsgetriebeeingangsrad 34 des Achsgetriebes 30, dessen Achsgetriebeeingangsrad 34 ein Zahnrad, beispielsweise ein Tellerrad, ist. Das Hybridantriebssystem 10 weist ein auch mit K0 bezeichnetes erstes Schaltelement 80 auf, welches dazu ausgebildet ist, die Antriebswelle 21 drehfest mit dem ersten Element 54 zu verbinden. Beispielsweise ist das erste Schaltelement 80 eine Reibkupplung, insbesondere eine Lamellenkupplung. Vorgesehen ist auch ein zweites Schaltelement 82, welches dazu ausgebildet ist, das erste Element 54 drehfest mit dem vierten Element (zweites Sonnenrad) 62 zu verbinden.
  • Des Weiteren umfasst das Hybridantriebssystem 10 ein drittes Schaltelement 84, welches dazu ausgebildet ist, das erste Element 54 drehfest mit dem fünften Element (zweiter Planetenträger) 64 zu verbinden. Bei der ersten Ausführungsform weist das Hybridantriebssystem 10 insgesamt genau zwei Planetenradsätze auf, nämlich die Planetenradsätze 50 und 52.
  • Das zweite Teilgetriebe 48 weist eine zweite Stirnradstufe 86 auf, welche ein zweites Ausgangszahnrad 88 umfasst, das, insbesondere permanent, drehfest mit der Abtriebswelle 72 verbunden ist. Die Stirnradstufe 86 umfasst außerdem ein zweites Eingangszahnrad 90, welches, insbesondere permanent, mit dem Ausgangszahnrad 88 kämmt. Bei der ersten Ausführungsform ist das Eingangszahnrad 90 mit dem fünften Element (zweiter Planetenträger) 64 verbindbar. Des Weiteren ist ein viertes Schaltelement 92 vorgesehen, welches dazu ausgebildet ist, das zweite Eingangszahnrad 90 drehfest mit dem fünften Element (zweiter Planetenträger) 64 zu verbinden. Des Weiteren ist ein fünftes Schaltelement 94 vorgesehen, welches dazu ausgebildet ist, das zweite Eingangszahnrad 90 drehfest mit dem vierten Element (zweites Sonnenrad) 62 zu verbinden. Des Weiteren ist ein sechstes Schaltelement 96 vorgesehen, welches dazu ausgebildet ist, das erste Element 54 drehfest mit dem Gehäuse 28 zu verbinden.
  • In axialer Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes 50, 52 und somit entlang der Planetenradsatzdrehachse betrachtet und auch in axialer Richtung der Antriebswelle 21 betrachtet sind der Verbrennungsmotor 16, das Abtriebszahnrad 78, die erste Stirnradstufe 70, das erste Teilgetriebe 46 und die zweite Stirnradstufe 86 in der genannten Reihenfolge, das heißt in folgender Reihenfolge aufeinander folgend, das heißt nacheinander angeordnet: Der Verbrennungsmotor 16 - das Abtriebszahnrad 78 - die erste Stirnradstufe 70 - das erste Teilgetriebe 46 - die zweite Stirnradstufe 86.
  • 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine zweite Ausführungsform des Hybridantriebssystems 10. Bei der zweiten Ausführungsform ist der Rotor 26, insbesondere permanent, drehfest mit dem vierten Element 62 (zweites Sonnenrad) verbunden und hierdurch insbesondere permanent drehmomentübertragend gekoppelt. Während beispielsweise bei der ersten Ausführungsform die zweite Stirnradstufe 86 und/oder der Planetenradsatz 52 axial überlappend zu dem Rotor 26, insbesondere zur elektrischen Maschine 22, angeordnet ist, ist es bei der zweiten Ausführungsform vorgesehen, dass sich der Rotor 26, insbesondere der elektrischen Maschine 22, in axialer Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes 50, 52 betrachtet vollständig sowohl an dem Planetenradsatz 52 als auch an die zweite Stirnradstufe 86 anschließt, insbesondere derart, dass in axialer Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes 50, 52 betrachtet der Planetenradsatz 52, die zweite Stirnradstufe 86 und die elektrische Maschinen 22 in folgender Reihenfolge nacheinander angeordnet sind: Der Planetenradsatz 52 - die zweite Stirnradstufe 86 - die elektrische Maschine 22.
  • 3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Hybridantriebssystems 10. Bei der dritten Ausführungsform ist der Rotor 26 permanent drehmomentübertragend mit dem ersten Element (erstes Sonnenrad) 54 gekoppelt. Dabei ist der Rotor 26 besonders vorteilhaft über eine dritte Stirnradstufe 98 permanent drehmomentübertragend mit dem ersten Element 54 gekoppelt.
  • Die dritte Stirnradstufe 98 weist besonders vorteilhaft ein drittes Eingangszahnrad 99 auf, welches drehfest mit dem ersten Element 54 verbunden ist und welches hinsichtlich der axialen Richtung zwischen der ersten Stirnradstufe 70 und dem ersten Schaltelement 80 angeordnet ist. Vorteilhaft steht ein drehfest mit dem Rotor 26 verbundenes Zahnrad permanent mit dem dritten Eingangszahnrad 99 in Eingriff oder ist mit dem dritten Eingangszahnrad 99 über eine weitere nicht dargestellte Stirnradstufe oder über einen Kettentrieb gekoppelt.
  • Außerdem ist bei der dritten Ausführungsform der Rotor 26, insbesondere die elektrische Maschine 22, axial überlappend zumindest zu dem ersten Planetenradsatz 50 angeordnet. Ganz besonders vorteilhaft (obwohl in 3 so nicht dargestellt) ist der Rotor 26 sowohl axial überlappend zu dem ersten Planetenradsatz 50 als auch axial überlappend zu dem zweiten Planetenradsatz 52 angeordnet.
  • Bei der dritten Ausführungsform entfällt das Schaltelement 96. Bei der dritten Ausführungsform sind die Stirnradstufen 70 und 86 und die elektrische Maschinen 22 vorteilhaft in axialer Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes 50, 52 betrachtet in folgender Reihenfolge nacheinander angeordnet: erste Stirnradstufe 70 - elektrische Maschine 22 - zweite Stirnradstufe 86.
  • Bei der zweiten Ausführungsform hingegen sind die Stirnradstufen 70 und 86 und die elektrische Maschine 22 in axialer Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes 50, 52 betrachtet in folgender Reihenfolge aufeinanderfolgend angeordnet: erste Stirnradstufe 70 - zweite Stirnradstufe 86 - elektrische Maschinen 22.
  • Bei der ersten Ausführungsform sind die elektrische Maschinen 22 und die zweite Stirnradstufe 86 zumindest teilweise axial überlappen zueinander angeordnet. Dies ist wie bei der zweiten Ausführungsform auch bei der dritten Ausführungsform der Fall, da sich bei der zweiten Ausführungsform und bei der dritten Ausführungsform die elektrische Maschine 22 in axialer Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes 50, 52 betrachtet vollständig an die zweite Stirnradstufe 86 anschließt, und zwar bei der zweiten Ausführungsform in eine von der ersten Stirnradstufe 70 wegweisende Richtung bei der dritten Ausführungsform in eine zu der ersten Stirnradstufe 70 hinweisende Richtung.
  • Insgesamt ist erkennbar, dass das Getriebe 44 besonders vorteilhaft als Mehrstufengetriebe insbesondere auf Basis von gekoppelten Planetenradsätzen in Form der Planetenradsätze 50 und 52 und dabei insbesondere in achsparallele Ausführung mit geringer Verlustleistung dargestellt werden kann. Insbesondere lassen sich bis zu fünf hybridische beziehungsweise verbrennungsmotorische Vorwärtsgänge, mindestens drei elektrische Gänge und diverse stufenlose Fahrbereiche darstellen. Es kann eine große Spreizung erreicht werden. Hierzu kommen lediglich die genau zwei Planetenradsätze 50 und 52 insbesondere in Form von Einfachplanetenradsätzen, Stirnradübersetzungen in Form der Stirnradstufen 70 und 86 und, insbesondere genau, fünf oder sechs Schaltelemente zum Einsatz. Mindestens zwei der Schaltelemente können als formschlüssige Schaltelemente, insbesondere als Klauenkupplungen, insbesondere mit oder ohne Synchronisiereinheit ausgeführt werden, um dadurch Verluste besonders gering halten zu können. Es lassen sich gute Verzahnungswirkungsgrade und somit ein besonders verlustarmer Betrieb darstellen. Geschaffen werden kann ein koaxiales Planetenradsatzdesign mit zwei achsparallelen Abtrieben, besonders vorteilhaft für einen Frontantrieb in Quereinbau darstellbar ist. Die elektrische Maschine 22 kann koaxial oder achsparallel angeordnet werden. Insbesondere im Falle einer achsparallelen Anordnung der elektrischen Maschinen 22 kann diese vorteilhaft hinten angeordnet werden. Eine koaxiale Anordnung der elektrischen Maschinen 22 bietet die Möglichkeit, in ihrem Inneren Schaltelemente zu platzieren. Wenigstens zwei der Schaltelemente können als Klauenschaltelemente beziehungsweise formschlüssige Schaltelemente realisiert werden, wobei weitere, formschlüssige Schaltelemente, insbesondere Klauenschaltelemente, denkbar sind, insbesondere über Verwendung der elektrischen Maschine 22. Beispielsweise kann das Schaltelement 96 entfallen, um damit die Teileanzahl, die Kosten, das Gewicht und der Bauraumbedarf besonders gering halten zu können. Eine mögliche Zugkraftkompensation ist über eine achsparallele Anordnung der elektrischen Maschinen 22 und insbesondere über eine entsprechende Übersetzung möglich.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Hybridantriebssystem
    12
    Fahrzeugrad
    14
    Fahrzeugrad
    16
    Verbrennungsmotor
    18
    Zylindergehäuse
    20
    Zylinder
    21
    Antriebswelle
    22
    Elektrische Maschine
    24
    Stator
    26
    Rotor
    28
    Gehäuse
    30
    Achsgetriebe
    32
    Achsgetriebegehäuse
    34
    Achsgetriebeeingangsrad
    36
    Pfeil
    38
    Ausgleichsrad
    40
    Seitenrad
    42
    Seitenwelle
    44
    Getriebe
    46
    erstes Teilgetriebe
    48
    zweites Teilgetriebe
    50
    erster Planetenradsatz
    52
    zweiter Planetenradsatz
    54
    erstes Element
    56
    zweites Element
    58
    Drittes Element
    60
    Planetenrad
    62
    viertes Element
    64
    fünftes Element
    66
    Sechstes Element
    68
    Planetenrad
    70
    erste Stirnradstufe
    72
    Abtriebswelle
    74
    erstes Ausgangszahnrad
    76
    erstes Eingangszahnrad
    78
    Abtriebszahnrad
    80
    erstes Schaltelement
    82
    zweites Schaltelement
    84
    drittes Schaltelement
    86
    zweite Stirnradstufe
    88
    zweites Ausgangszahnrad
    90
    zweites Eingangszahnrad
    92
    viertes Schaltelement
    94
    fünftes Schaltelement
    96
    sechstes Schaltelement
    98
    dritte Stirnradstufe
    99
    drittes Eingangszahnrad

Claims (9)

  1. Hybridantriebssystem (10) für ein Kraftfahrzeug, mit: - einem Verbrennungsmotor (16), welcher eine Antriebswelle (21) aufweist, über welche von dem Verbrennungsmotor (16) erste Antriebsdrehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellbar sind, - einer elektrischen Maschine (22), welche einen Rotor (26) aufweist, über welchen von der elektrischen Maschine (22) zweite Antriebsdrehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellbar sind, - einem Achsgetriebe (30), welches ein Achsgetriebeeingangsrad (34) aufweist, über welches das Achsgetriebe (30) antreibbar ist, - einem Getriebe (44), welches ein erstes Teilgetriebe (46) und ein zweites Teilgetriebe (48) aufweist, wobei: ◯ das erste Teilgetriebe (46) einen ersten Planetenradsatz (50) mit einem ersten Element (54), einem zweiten Element (56) und einem dritten Element (58) sowie einen zweiten Planetenradsatz (52) mit einem vierten Element (62), einem fünften Element (64) und einem permanent drehfest mit dem zweiten Element (56) verbundenen, sechsten Element (66) aufweist, ◯ das zweite Teilgetriebe (48) eine erste Stirnradstufe (70) sowie eine Abtriebswelle (72) aufweist, ◯ die erste Stirnradstufe (70) ein erstes Ausgangszahnrad (74) aufweist, welches koaxial zu der Abtriebswelle (72) angeordnet ist und mit einem drehfest mit dem dritten Element (58) verbundenen oder verbindbaren ersten Eingangszahnrad (76) kämmt, und ◯ der Rotor (26) der elektrischen Maschine (22) derart mit einem der Elemente (54, 56, 58, 62, 64, 66) drehmomentübertragend gekoppelt oder koppelbar ist, dass das jeweilige, von der elektrischen Maschine (22) über den Rotor (26) bereitgestellte, zweite Antriebsdrehmoment an dem einen, drehmomentübertragend mit dem Rotor (36) gekoppelten oder koppelbaren Element (54, 56, 58, 62, 64, 66) in das Getriebe (44) einleitbar ist, - einem Abtriebszahnrad (78), welches permanent drehfest mit der Abtriebswelle (72) verbunden ist und permanent mit dem Achsgetriebeeingangsrad (34) des Achsgetriebes (30) kämmt, - einem ersten Schaltelement (80), welches dazu ausgebildet ist, die Antriebswelle (21) des Verbrennungsmotors (16) drehfest mit einem der Elemente (54, 56, 58, 62, 64, 66) zu verbinden, und - einem dritten Schaltelement (84), welches dazu ausgebildet, das erste Element (54) drehfest mit dem fünften Element (64) zu verbinden, gekennzeichnet durch - ein zweites Schaltelement (82), welches dazu ausgebildet ist, das erste Element (54) drehfest mit dem vierten Element (62) zu verbinden, sowie - ein sechstes Schaltelement (96), welches dazu ausgebildet ist, das erste Element (54) drehfest mit einem Gehäuse (28) des Hybridantriebssystems (10) zu verbinden.
  2. Hybridantriebssystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (80) dazu ausgebildet ist, die Antriebswelle (21) drehfest mit dem ersten Element (54) zu verbinden.
  3. Hybridantriebssystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridantriebssystem (10) insgesamt genau zwei Planetenradsätze aufweist, nämlich den ersten Planetenradsatz (50) und den zweiten Planetenradsatz (52).
  4. Hybridantriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teilgetriebe (48) eine zweite Stirnradstufe (86) aufweist, welche ein zweites Ausgangszahnrad (88) aufweist, welches drehfest mit der Abtriebswelle (72) verbunden ist und mit einem drehfest mit dem fünften Element (64) verbundenen oder verbindbaren zweiten Eingangszahnrad (90) kämmt.
  5. Hybridantriebssystem (10) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein viertes Schaltelement (92), welches dazu ausgebildet ist, das zweite Eingangszahnrad (90) drehfest mit dem fünften Element (64) zu verbinden.
  6. Hybridantriebssystem (10) nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch ein fünftes Schaltelement (94), welches dazu ausgebildet ist, das zweite Eingangszahnrad (90) drehfest mit dem vierten Element (62) zu verbinden.
  7. Hybridantriebssystem (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung des jeweiligen Planetenradsatzes (50, 52) betrachtet der Verbrennungsmotor (16), das Abtriebszahnrad (78), die erste Stirnradstufe (70), das erste Teilgetriebe (46) und die zweite Stirnradstufe (86) in folgender Reihenfolge nacheinander angeordnet sind, der Verbrennungsmotor (16) - das Abtriebszahnrad (78) - die erste Stirnradstufe (70) - das erste Teilgetriebe (46) - die zweite Stirnradstufe (86).
  8. Hybridantriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (26) der elektrischen Maschine (22) derart permanent drehmomentübertragend mit dem vierten Element (62) gekoppelt ist, dass das jeweilige, von der elektrischen Maschine (22) über den Rotor (26) bereitgestellte, zweite Antriebsdrehmoment an dem vierten Element (62) in das Getriebe (44) einleitbar ist.
  9. Kraftfahrzeug, mit einem Hybridantriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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