DE102022201814A1 - Hybridgetriebevorrichtung und Kraftfahrzeug mit einer Hybridgetriebevorrichtung - Google Patents

Hybridgetriebevorrichtung und Kraftfahrzeug mit einer Hybridgetriebevorrichtung Download PDF

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combustion engine
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Stefan Beck
Fabian Kutter
Matthias Horn
Johannes Kaltenbach
Thomas Martin
Michael Wechs
Martin Brehmer
Peter Ziemer
Max Bachmann
Ingo Pfannkuchen
Mladjan Radic
Christian Michel
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    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/547—Transmission for changing ratio the transmission being a stepped gearing
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    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/04—Combinations of toothed gearings only
    • F16H37/042—Combinations of toothed gearings only change gear transmissions in group arrangement
    • F16H37/046—Combinations of toothed gearings only change gear transmissions in group arrangement with an additional planetary gear train, e.g. creep gear, overdrive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
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    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4816—Electric machine connected or connectable to gearbox internal shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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Abstract

Hybridgetriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, aufweisend• eine erste und zweite Getriebeeingangswelle,• einen ersten Planetenradsatz (40) mit einem Sonnenrad (41), einem Hohlrad (42) und einem Planetenträger (43), wobei der erste Planetenradsatz (40) achsparallel zur ersten und zweiten Getriebeeingangswelle (2, 4) angeordnet ist,• ein erstes, zweites und dritte Stirnradpaar sowie zumindest ein erstes Schaltelement (A) zum Schalten eines ersten verbrennungsmotorischen Ganges (H1), ein zweites Schaltelement (B) zum Schalten eines zweiten verbrennungsmotorischen Ganges (H2), ein drittes Schaltelement (C) zum Schalten eines dritten verbrennungsmotorischen Ganges (H3) und zumindest ein viertes Schaltelement (D) zum Verblocken des Planetenradsatzes (40) und zum Schalten zumindest eines ersten elektromotorischen Gangs (E2),• eine Vorgelegewelle (10), die achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle (2) und zur zweiten Getriebeeingangswelle (4) angeordnet ist,• eine Hauptabtriebswelle (6), die koaxial zum ersten Planetenradsatz (40) angeordnet ist, wobei die Hauptabtriebswelle (6) antriebsseitig zumindest mittelbar mit der Vorgelegewelle (10) sowie zumindest mittelbar mit dem zumindest ersten Planetenradsatz (40) wirkverbunden ist, wobei die Hauptabtriebswelle (6) abtriebsseitig zumindest mittelbar mit wenigstens einer ersten Seitenwelle (9a) antriebswirksam verbunden ist, die zur Anbindung eines jeweiligen Rades des Kraftfahrzeugs (100) eingerichtet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hybridgetriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung einen Antrieb für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Hybridgetriebevorrichtung.
  • Bei der Realisierung von Getrieben gibt es zwei unterschiedliche Ansätze. Zum einen können die Getriebe möglichst langbauend aber in radialer Richtung kurz für eine Heck-Längs-Anordnung im Fahrzeug ausgebildet werden. Alternativ ist es bekannt, für eine Front-Quer-Anordnung im Fahrzeug die Getriebe axial kurz aber in radialer Richtung länger auszubilden. Weiterhin ist es bekannt, Antriebsstränge dadurch zu hybridisieren, dass mindestens eine Elektromaschine im Fahrzeug vorgesehen ist, die ein Drehmoment über das Getriebe in den Antriebsstrang einleiten kann.
  • Beispielsweise offenbart die DE 10 2013 215 114 A1 einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, der einen Verbrennungsmotor mit einer Triebwelle, eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine mit einem Rotor, ein in Vorgelegebauweise ausgeführtes automatisiertes Schaltgetriebe mit einer Eingangswelle und mindestens einer Ausgangswelle, sowie ein in Planetenbauweise ausgebildetes Überlagerungsgetriebe mit zwei Eingangselementen und einem Ausgangselement aufweist. Bei diesem Hybridantrieb ist vorgesehen, dass das Überlagerungsgetriebe koaxial über einem freien Ende der Ausgangswelle angeordnet ist, und dass das erste Eingangselement des Überlagerungsgetriebes drehfest mit einer koaxial über der Ausgangswelle angeordneten Hohlwelle verbunden ist, die zur Ankopplung des Verbrennungsmotors über ein Koppelschaltelement drehfest mit einem Losrad des unmittelbar axial benachbarten Stirnradpaares sowie zur Überbrückung des Überlagerungsgetriebes über ein Überbrückungsschaltelement drehfest mit dem zweiten Eingangselement oder dem Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes verbindbar ist, dass das zweite Eingangselement des Überlagerungsgetriebes permanent mit dem Rotor der Elektromaschine in Triebverbindung steht, und dass das Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine alternative Hybridgetriebevorrichtung sowie einen alternativen Antrieb für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen. Insbesondere soll die Hybridgetriebevorrichtung kompakt ausgebildet sein. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der davon abhängigen Ansprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.
  • Eine erfindungsgemäße Hybridgetriebevorrichtung für einen Antrieb eines Kraftfahrzeugs umfasst
    • • zumindest eine erste Getriebeeingangswelle zur Anbindung einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors,
    • • zumindest eine zweite Getriebeeingangswelle zur Anbindung eines Rotors einer ersten Elektromaschine,
    • • wenigstens einen ersten Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Planetenträger, an dem mehrere Planetenräder drehbar gelagert sind, wobei der erste Planetenradsatz achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle und zur zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet ist,
    • • ein erstes Stirnradpaar, ein zweites Stirnradpaar sowie ein drittes Stirnradpaar und zumindest ein erstes Schaltelement zum Schalten eines ersten verbrennungsmotorischen Ganges, ein zweites Schaltelement zum Schalten eines zweiten verbrennungsmotorischen Ganges, ein drittes Schaltelement zum Schalten eines dritten verbrennungsmotorischen Ganges und zumindest ein viertes Schaltelement zum Verblocken des Planetenradsatzes und zum Schalten zumindest eines ersten elektromotorischen Gangs,
    • • eine Vorgelegewelle, die achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle und zur zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet ist,
    • • eine Hauptabtriebswelle, die koaxial zum ersten Planetenradsatz angeordnet ist, wobei die Hauptabtriebswelle antriebsseitig zumindest mittelbar mit der Vorgelegewelle sowie zumindest mittelbar mit dem zumindest ersten Planetenradsatz wirkverbunden ist, wobei die Hauptabtriebswelle abtriebsseitig zumindest mittelbar mit wenigstens einer ersten Seitenwelle antriebswirksam verbunden ist, die zur Anbindung eines jeweiligen Rades des Kraftfahrzeugs eingerichtet ist.
  • An die Hybridgetriebevorrichtung ist wenigstens eine erste Elektromaschine und ein Verbrennungsmotor ankoppelbar, wobei die Schaltelemente dazu vorgesehen sind, die erste Elektromaschine und/oder den Verbrennungsmotor je nach Gangstufe mit Komponenten der Hybridgetriebevorrichtung zu koppeln und so einen Antrieb des Kraftfahrzeugs mit unterschiedlichen Antriebsarten und Übersetzungen zu realisieren. Der Antrieb kann je nach Schaltstellung der Schaltelemente rein elektrisch oder hybridisiert bzw. verbrennungsmotorisch bzw. mechanisch erfolgen. Ferner kann mit Hilfe der ersten Elektromaschine während Schaltvorgängen eine Zugkraftunterstützung im Hybridbetrieb realisiert werden. Die Schaltvorgänge können dabei abtriebsgestützt oder elektrodynamisch erfolgen.
  • Bei geschlossenem vierten Schaltelement ist die zweite Getriebeeingangswelle bevorzugt mit dem Hohlrad oder dem Sonnenrad antriebswirksam verbunden. Das vierte Schaltelement ermöglicht, dass der erste Planetenradsatz wie ein herkömmliches Doppelkupplungsgetriebe im Hinblick auf die Gangübersetzungen, also die Gangstufen, ausgelegt werden kann. Ist ein Planetenradsatz verblockt, so ist die Übersetzung unabhängig von der Zähnezahl seiner Elemente stets 1. Anders ausgedrückt läuft der erste Planetenradsatz als Block um. Im verblockten Zustand verhält sich der erste Planetenradsatz so, als wäre kein Planetenradsatz vorhanden. Beispielsweise verbindet das vierte Schaltelement das Hohlrad und das Sonnenrad drehfest miteinander, wobei der Abtrieb über den Planetenträger des ersten Planetenradsatzes erfolgt. Ferner wird durch das Verblocken des ersten Planetenradsatzes, also durch Schließen des vierten Schaltelements und öffnen aller anderen Schaltelemente der erste elektromotorische Gang realisiert, wobei lediglich die erste Elektromaschine das Kraftfahrzeug antreibt. Der Verbrennungsmotor ist gleichzeitig vom Abtrieb entkoppelt.
  • Unter einer Anbindung eines Bauteils oder einer antriebswirksamen Verbindung zwischen zwei Bauteilen ist zu verstehen, dass diese Bauteile entweder unmittelbar miteinander verbunden sind oder über mindestens ein weiteres Bauteil miteinander verbunden sein können. Beispielsweise ist die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden. Beispielsweise ist der Rotor bzw. die Rotorwelle der Elektromaschine drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden. Unter einer drehfesten Verbindung ist eine nicht schaltbare Verbindung zwischen zwei Bauteilen zu verstehen, welche eine Antriebsleistung, insbesondere eine Drehzahl und ein Drehmoment, überträgt. Durch drehfeste Verbindungen wird die Kompaktheit erhöht und das Gewicht der Hybridgetriebevorrichtung verringert.
  • Bevorzugt ist die erste Getriebeeingangswelle als Vollwelle ausgebildet. Ferner bevorzugt ist die zweite Getriebeeingangswelle als Vollwelle ausgebildet. Unter einer Getriebeeingangswelle ist ein Getriebeelement zu verstehen, das zur drehfesten Anbindung an eine jeweilige Antriebsmaschine, insbesondere an eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors bzw. an einen Rotor oder eine Rotorwelle der ersten Elektromaschine, eingerichtet ist.
  • Unter dem Begriff „zumindest mittelbar“ ist zu verstehen, dass zwei Bauteile über mindestens ein weiteres Bauteil, das zwischen den beiden Bauteilen angeordnet ist, miteinander (wirk-)verbunden sind oder direkt und somit unmittelbar miteinander verbunden sind. Beispielsweise ist die Hauptabtriebswelle drehfest mit der ersten Seitenwelle verbunden. Die erste Seitenwelle kann in die Hauptabtriebswelle integriert sein. Alternativ kann die Hauptabtriebswelle über weitere Bauteile oder Anordnungen mit der ersten und/oder weiteren Seitenwelle verbunden sein. Ferner alternativ kann die Hauptabtriebswelle über weitere Bauteile oder Anordnungen, beispielsweise einen zweiten Planetenradsatz, mit dem ersten Planetenradsatz verbunden sein. Beispielsweise kann im Leistungsfluss nach dem Planetenradsatz und der Vorgelegewelle ein Differential angeordnet sein, das die Antriebsleistung auf zwei Seitenwellen verteilt, wobei die Vorgelegewelle somit über das Differential und gegebenenfalls eine oder mehrere Übersetzungsstufen mit der jeweiligen Seitenwelle verbunden. Alternativ kann die Hauptabtriebswelle über eine Radanbindung mit einem Rad des Kraftfahrzeugs zu Realisierung eines Einzelradantriebs verbunden sein. Die Hauptabtriebswelle kann also gleichzeitig die Ausgangswelle der Hybridgetriebevorrichtung sein, wobei die Hauptabtriebswelle zumindest mittelbar mit einem Kraftfahrzeugrad verbunden sein kann.
  • Der Begriff „antriebsseitig“ bedeutet im Rahmen dieser Erfindung, dass die Hauptabtriebswelle beispielsweise im Leistungsfluss aufwärts bzw. vorgelagert mit dem Verbrennungsmotor und/oder der ersten Elektromaschine antriebswirksam verbunden oder verbindbar ist. Dies kann beispielsweise über die Vorgelegewelle oder den ersten Planetenradsatz erfolgen. Die Antriebsleistung zum Antrieb des Kraftfahrzeugs wird somit in die Hauptabtriebswelle eingeleitet und abtriebsseitig von der Hauptabtriebswelle weitergeleitet. Somit bedeutet der Begriff „abtriebsseitig“, dass die Hauptabtriebswelle beispielsweise im Leistungsfluss abwärts bzw. nachgelagert zumindest mittelbar mit einem mit einer Fahrbahn verbundenen Antriebsrad des Kraftfahrzeugs verbunden oder verbindbar ist. Dies kann beispielsweise über die jeweilige Seitenwelle des Differentials erfolgen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Hybridgetriebevorrichtung ein Differential, das koaxial zum zumindest ersten Planetenradsatz angeordnet ist und eine erste und zweite Seitenwelle aufweist, wobei die Seitenwellen mit dem Differential wirkverbunden sind und zur Anbindung eines jeweiligen Rades des Kraftfahrzeugs eingerichtet sind. Die vom Verbrennungsmotor und/oder der ersten Elektromaschine erzeugte Antriebsleistung wird je nach Schaltstellung der Schaltelemente im zumindest ersten Planetenradsatz zusammengeführt bzw. überlagert und von dort zumindest mittelbar über die Hauptabtriebswelle auf das Differential übertragen. Alternativ wird die Antriebsleistung aus dem Verbrennungsmotor direkt auf die Vorgelegewelle und von über die Hauptabtriebswelle auf das Differential übertragen. Die Antriebsleistung wird jedenfalls unabhängig des Leistungsflusses im Differential auf die beiden Seitenwellen aufgeteilt und an ein mit der jeweiligen Seitenwelle wirkverbundenes Antriebsrad des Kraftfahrzeugs übertragen. Die Hauptabtriebswelle ist derart an das Differential angebunden, dass die Hauptabtriebswelle und das Differential koaxial zueinander sowie zum zumindest ersten Planetenradsatz angeordnet sind.
  • Unter einer Hauptabtriebswelle ist ein Getriebeelement zu verstehen, das zur zumindest mittelbaren Anbindung des Achsantriebs, also des Differentials, vorgesehen ist. Die Vorgelegewelle ist achsparallel zu den als Ausgangswellen der Hybridgetriebevorrichtung ausgebildeten Seitenwellen des Differentials, angeordnet, wobei die Hauptabtriebswelle koaxial zu den Seitenwellen angeordnet ist. Wenn ein Bauteil oder eine Vorrichtung für eine Funktion oder Verbindung vorgesehen ist, so ist darunter zu verstehen, dass dieses Bauteil oder diese Vorrichtung speziell dafür ausgelegt und/oder speziell dafür ausgestattet ist, wobei im vorliegenden Fall die Anbindung zwischen dem zumindest ersten Planetenradsatz und dem Differential über die Hauptabtriebswelle realisiert ist.
  • Die Vorgelegewelle ist vorzugsweise als Vollwelle ausgebildet. Vorzugsweise sind die Seitenwellen des Differentials als Zentralwellen der Hybridgetriebevorrichtung ausgebildet. Beispielsweise ist der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes drehfest als Ausgangswelle des Planetenradsatzes eingerichtet, wobei der Planetenträger über die Hauptabtriebswelle mit dem Differential antriebswirksam verbunden ist. Beispielsweise weist die Hauptabtriebswelle einen Verzahnungsabschnitt an einem Differentialkorb auf. Dadurch kann der erste Planetenradsatz vorteilhaft an der Differentialachse positioniert werden, wodurch die Hybridgetriebevorrichtung kompakter wird.
  • Beispielsweise ist das Differential axial angrenzend, insbesondere unmittelbar axial angrenzend an den ersten Planetenradsatz angeordnet. Vorzugsweise befinden sich bis auf die zweite Seitenwelle, die sich von dem Differential durch den zumindest ersten Planetenradsatz bis zu einem Rad des Fahrzeugs erstrecken kann, räumlich zwischen dem Differential und dem Planetenradsatz keine weiteren Bauteile. Der erste Planetenradsatz umgibt somit zumindest einen Teil der zweiten Seitenwelle in radialer Richtung. Die Begriffe axial und radial sind insbesondere auf die Hauptrotationsachse der Hybridgetriebevorrichtung bezogen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die zweite Seitenwelle ausgehend vom Differential als Zentralwelle axial durch die gesamte Hybridgetriebevorrichtung.
  • Das Differential kann beispielsweise als Kugeldifferential, Stirnraddifferential oder Planetenraddifferential ausgebildet sein. Die Seitenwellen sind gemeinsam auf einer Abtriebsachse des Kraftfahrzeugs, insbesondere der Hauptrotationsachse der Hybridgetriebevorrichtung, angeordnet, auf der auch die Hauptabtriebswelle liegt, wobei die erste Getriebeeingangswelle und die zweite Getriebeeingangswelle achsparallel zur Abtriebsachse bzw. zur Hauptrotationsachse angeordnet sind. Somit sind das Differential und der zumindest erste Planetenradsatz koaxial zur Abtriebsachse angeordnet, wobei der Verbrennungsmotor und die erste Elektromaschine achsparallel zur Abtriebsachse angeordnet sind. Ist kein Differential vorgesehen, liegt die Abtriebsachse koaxial zur Vorgelegewelle.
  • Durch die Kombination von drei Stirnradpaaren mit vier oder mehreren Schaltelementen und dem Planetenradsatz ergeben sich neben den verbrennungsmotorischen und elektromotorischen Fahrmodi weitere Funktionsmöglichkeiten für die Hybridgetriebevorrichtung, beispielsweise auch zwei elektrodynamische Anfahrmodi (EDA) und ein Fahrmodus „Laden in Neutral“ (LiN). Unter einem Stirnradpaar sind zwei achsparallel zueinander angeordnete sowie im Zahneingriff miteinander stehende Stirnräder zu verstehen. Mithin bildet ein Stirnradpaar eine Radsatzebene bzw. eine Stirnradstufe aus. Die Stirnradstufe kann je nach Ausbildung der Hybridgetriebevorrichtung eine Zwischenstufe bzw. eine Zwischenwelle mit wenigstens einem drehfest daran angeordneten Zwischenrad aufweisen. Der erste Planetenradsatz dient insbesondere als Summiergetriebe und ist bevorzugt als Minusplanetenradsatz ausgebildet. Ein Minusplanetenradsatz weist ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Planetenträger und mehrere Planetenräder auf, wobei jedes Planetenrad drehbar an dem Planetenträger angeordnet ist und mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmt. Vorteilhafterweise weist der erste Planetenradsatz genau ein Standübersetzungsverhältnis auf.
  • Vorzugsweise umfasst die Hybridgetriebevorrichtung ferner einen zweiten Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Planetenträger, an dem mehrere Planetenräder drehbar gelagert sind, wobei der zweite Planetenradsatz koaxial zum ersten Planetenradsatz angeordnet ist. Bevorzugt ist der zweite Planetenradsatz an das Differential sowie an den ersten Planetenradsatz axial angrenzend angeordnet, insbesondere unmittelbar axial angrenzend an den ersten Planetenradsatz bzw. das Differential angeordnet. Die zweite Seitenwelle des Differentials erstreckt sich somit axial durch den ersten und zweiten Planetenradsatz, wobei der zweite Planetenradsatz somit zumindest einen Teil der zweiten Seitenwelle in radialer Richtung umgibt.
  • Der zweite Planetenradsatz kann analog zum ersten Planetenradsatz als Minusplanetenradsatz ausgebildet sein oder als Plusplanetenradsatz mit Stufenplaneten. Der Plusplanetenradsatz umfasst ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Planetenträger, mehrere erste Planetenrädern und mehrere zweite Planetenräder, wobei jedes erste und zweite Planetenrad drehbar an dem gemeinsamen Planetenträger angeordnet ist. Jedes erste Planetenrad kämmt mit dem Sonnenrad und dem jeweils zweiten Planetenrad, wobei jedes zweite Planetenrad ferner mit dem Hohlrad kämmt. Die ersten Planetenräder sind als radial innere Planetenräder ausgebildet und die zweiten Planetenräder sind als radial äußere Planetenräder ausgebildet. Die Begriffe axial und radial sind insbesondere auf die Hauptrotationsachse bezogen.
  • Ein erstes der Radsatzelemente des zweiten Planetenradsatzes, also entweder das Hohlrad, der Planetenträger oder das Sonnenrad sind gehäusefest angeordnet, wobei ein zweites dieser genannten Radsatzelemente antriebswirksam mit einem Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes, insbesondere mit dem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes, verbunden ist und wobei jeweils ein drittes dieser genannten Radsatzelemente zumindest mittelbar mit dem Abtrieb, insbesondere dem Differential, antriebswirksam verbunden ist. Mittels des zweiten Planetenradsatzes wird eine Gesamtübersetzung des Antriebs vergrößert.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel weist die Hybridgetriebevorrichtung genau vier Schaltelemente auf. Beispielsweise sind alle Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente, insbesondere als Klauenkupplungen, ausgebildet, wobei jedenfalls das erste, dritte und vierte Schaltelement koaxial zum ersten Planetenradsatz auf der Hauptrotationsachse angeordnet sind. Das zweite Schaltelement kann ebenfalls auf der Hauptrotationsachse angeordnet sein. Je nach Ausbildung der Hybridgetriebevorrichtung kann das zweite Schaltelement auch koaxial zur Vorgelegewelle und somit parallel zum ersten Planetenradsatz angeordnet sein. Unter einem Schaltelement ist eine Vorrichtung zu verstehen, die zumindest einen geöffneten Zustand zum Trennen einer rotatorischen Verbindung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere zwei Wellen, und zumindest einen geschlossenen Zustand zum Übertragen eines Drehmoments und einer Drehzahl zwischen zwei Bauteilen, insbesondere zwei Wellen, aufweist.
  • In einem verbrennungsmotorischen Gang befindet sich das Kraftfahrzeug in einem verbrennungsmotorischen Betrieb allein mittels Verbrennungsmotor oder in Kombination von Verbrennungsmotor und erster Elektromaschine. Bei einer Kombination von Verbrennungsmotor und erster Elektromaschine, die jeweils auf den Abtrieb einwirken, ist der verbrennungsmotorische Betrieb ein hybridischer Betrieb. Zur Einstellung eines verbrennungsmotorischen Ganges sind jeweils zwei der zumindest vier Schaltelemente geschlossen. Mittels der Hybridgetriebevorrichtung lassen sich insbesondere drei hybride bzw. verbrennungsmotorische Gänge realisieren, wobei für jeden der drei hybriden Gänge jedenfalls das vierte Schaltelement und zusätzlich das erste, zweite oder dritte Schaltelement geschlossen ist. Wenn nur das vierte Schaltelement geschlossen ist und die übrigen Schaltelemente offen sind, ist ein rein elektrischer Gang realisierbar, wobei der Verbrennungsmotor vom Abtrieb entkoppelt ist.
  • Vorzugsweise ist bei geschlossenem ersten Schaltelement die erste Getriebeeingangswelle über das erste und zweite Stirnradpaar mit dem Hohlrad oder dem Sonnenrad antriebswirksam verbunden, wobei bei geschlossenem zweiten Schaltelement die erste Getriebeeingangswelle über das zweite Stirnradpaar mit der Vorgelegewelle antriebswirksam verbunden ist, und wobei bei geschlossenem dritten Schaltelement die erste Getriebeeingangswelle mit dem Hohlrad oder dem Sonnenrad antriebswirksam verbunden ist. Durch Schließen von jeweils zwei der ersten drei Schaltelemente können zudem unterschiedliche Schaltkombinationen für eine der Gangstufen, insbesondere für die zweite Gangstufe, realisiert werden. Dabei ist das vierte Schaltelement geöffnet. Mithin sind das Hohlrad und das Sonnenrad Eingangswellen des ersten Planetenradsatzes, wobei der Planetenträger als Abtriebselement des ersten Planetenradsatzes ausgebildet ist. Durch Schließen des ersten, zweiten oder dritten Schaltelements sowie zusätzlich des vierten Schaltelements wird ein verbrennungsmotorischer Gang realisiert. Je nach Ausgestaltung des ersten Planetenradsatzes sind das erste und dritte Schaltelement dazu vorgesehen, den Verbrennungsmotor entweder über das Hohlrad oder alternativ über das Sonnenrad an den ersten Planetenradsatz anzubinden. Bei einer Anbindung des Verbrennungsmotors an das Hohlrad ist das Sonnenrad mit der ersten Elektromaschine und dem vierten Schaltelement wirkverbunden. Umgekehrt ist bei einer Anbindung des Verbrennungsmotors an das Sonnenrad das Hohlrad mit der ersten Elektromaschine und dem vierten Schaltelement wirkverbunden.
  • Bevorzugt ist das erste Schaltelement koaxial zum ersten Planetenradsatz und zur Hauptabtriebswelle angeordnet. Insbesondere ist das erste Schaltelement achsparallel zur Vorgelegewelle angeordnet. Das erste Schaltelement kann radial zwischen der ersten Elektromaschine und der Vorgelegewelle angeordnet sein. Ferner bevorzugt ist das erste Schaltelement axial zwischen der Anbindung des Verbrennungsmotors an die Hybridgetriebevorrichtung und dem ersten oder zweiten Stirnradpaar angeordnet.
  • Vorzugsweise ist das zweite Schaltelement achsparallel zum ersten Planetenradsatz und zur Hauptabtriebswelle angeordnet. Insbesondere ist das zweite Schaltelement koaxial zur Vorgelegewelle angeordnet. Das zweite Schaltelement ist bevorzugt axial zwischen dem zweiten Stirnradpaar und dem dritten Stirnradpaar angeordnet.
  • Ferner bevorzugt ist das dritte Schaltelement koaxial zum Planetenradsatz und zur Hauptabtriebswelle angeordnet. Insbesondere ist das dritte Schaltelement achsparallel zur Vorgelegewelle angeordnet. Das dritte Schaltelement kann radial zwischen der ersten Elektromaschine und der Vorgelegewelle angeordnet sein. Ferner bevorzugt ist das dritte Schaltelement axial zwischen der Anbindung des Verbrennungsmotors an die Hybridgetriebevorrichtung und dem ersten oder zweiten Stirnradpaar angeordnet. Es ist denkbar, dass das erste und dritte Schaltelement unmittelbar axial benachbart zueinander angeordnet sind. Ferner ist denkbar, dass das erste und dritte Schaltelement zu einem ersten Doppelschaltelement ausgebildet sein können, welches mittels eines einzigen Aktuators betätigt werden kann.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel weist die Hybridgetriebevorrichtung ein fünftes Schaltelement zum Schalten zumindest eines vierten verbrennungsmotorischen Ganges auf, wobei das fünfte Schaltelement koaxial zum Planetenradsatz und zur Hauptabtriebswelle angeordnet ist. Das fünfte Schaltelement verbindet die erste Getriebeeingangswelle mit der zweiten Getriebeeingangswelle antriebstechnisch miteinander. Durch Schließen des fünften Schaltelements wird die erste Elektromaschine mit dem Verbrennungsmotor unabhängig vom Abtrieb verbunden. Die erste Getriebeeingangswelle und die zweite Getriebeeingangswelle drehen dann in einem festen Verhältnis zueinander. Dadurch ist das Starten des Verbrennungsmotor mittels der ersten Elektromaschine möglich. Zudem kann die erste Elektromaschine als Generator arbeiten, wobei ein sogenanntes „Laden in Neutral“ realisierbar ist. Die erste Elektromaschine kann so beispielsweise einen elektrischen Energiespeicher laden oder weitere elektrische Verbraucher, insbesondere eine oder mehrere weitere Elektromaschinen des Antriebs mit elektrischer Energie versorgen.
  • Mittels des fünften Schaltelements ergeben sich bevorzugt weitere Gänge oder Schaltkombinationen für einen jeweiligen Gang. Beispielsweise können für den zweiten Gang und/oder für den dritten Gang ein weitere Schaltkombinationen realisiert werden. Außerdem kann ein weiterer verbrennungsmotorischer bzw. hybridischer Gang realisiert werden, der hinsichtlich einer Übersetzung beispielsweise zwischen dem ersten Gang und zweiten Gang liegen kann. Ein Übergang vom generatorischen Betrieb der ersten Elektromaschine in einen verbrennungsmotorischen Gang ist möglich, da ausgehend von einem geschlossenen fünften Schaltelement zusätzlich das erste, zweite oder dritte Schaltelement geschlossen werden kann, um den jeweiligen verbrennungsmotorischen Gang bzw. die entsprechende Schaltkombination zu realisieren. Das vierte Schaltelement ist dabei geöffnet. Das fünfte Schaltelement ist bevorzugt zusammen mit dem vierten Schaltelement als zweites Doppelschaltelement ausgeführt, sodass analog zum ersten Doppelschaltelement, bestehend aus dem ersten und dritten Schaltelement, die Betätigung mit nur einem Aktuator möglich ist.
  • Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Hybridgetriebevorrichtung ein sechstes Schaltelement zum Schalten eines zweiten elektromotorischen Ganges auf, wobei das sechste Schaltelement koaxial zum ersten Planetenradsatz und zur Hauptabtriebswelle angeordnet ist. Das sechste Schaltelement ist insbesondere dazu ausgebildet, das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes drehfest mit einem Gehäuse der Hybridgetriebevorrichtung zu verbinden. Durch die drehfeste Verbindung des Hohlrades des ersten Planetenradsatzes mit dem Gehäuse wird ein weiterer elektromotorischer Gang gebildet. Das Schließen des sechsten Schaltelements setzt das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes am Gehäuse fest, wodurch eine kurze Übersetzung für die erste Elektromaschine realisiert wird. Beispielsweise kann der dadurch geschaffene weitere elektromotorische Gang zum Rückwärtsfahren eingesetzt werden. Beim Rückwärtsfahren ist auf diese Weise ein hohes Achsmoment in einem seriellen Antriebsmodus möglich und durch die geringeren Anforderungen an die maximale Fahrgeschwindigkeit beim Rückwärtsfahren ist eine Schaltung in einen längeren elektromotorischen Gang nicht nötig. Insbesondere kann der weitere elektromotorische Gang bei Vorwärts- und Rückwärtsfahrt als elektrischer Kriechgang verwendet werden, beispielsweise in einem Parkhaus, wo nur begrenzte Geschwindigkeiten auftreten und ein verbrennungsmotorischer Betrieb des Fahrzeugs nicht erwünscht ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das erste Schaltelement und das dritte Schaltelement zu einem ersten Doppelschaltelement zusammengefasst ausgebildet. Das jeweilige Doppelschaltelement weist insbesondere eine einzige Schaltgabel und einen einzigen Aktor zum Schalten der beiden Schaltelemente auf. Dadurch werden Bauraum, Gewicht und Getriebebauteile eingespart. Ein gleichzeitiges Schließen des ersten und dritten Schaltelements ist dadurch nicht möglich. Bevorzugt ist das erste Doppelschaltelement koaxial zum Differential ausgebildet, wobei sich die zweite Seitenwelle axial durch das erste Doppelschaltelement erstreckt. Das erste und dritte Schaltelement sind entweder separat, also mit jeweiligem Aktuator, oder als erstes Doppelschaltelement vorzugsweise axial zwischen der Anbindung des Verbrennungsmotors und dem ersten Stirnradpaar angeordnet.
  • Vorzugsweise umfasst die Hybridgetriebevorrichtung eine Losradanordnung, aufweisend wenigstens ein Losrad, wobei das jeweilige Losrad auf der Vorgelegewelle oder auf einer Eingangswelle des ersten Planetenradsatzes angeordnet ist. Über das zweite Schaltelement ist das jeweilige Losrad der Losradanordnung mit der Vorgelegewelle verbindbar. Das jeweilige Losrad der Losradanordnung ist Teil eines der Stirnradpaare, wobei die Losradanordnung über das zweite Schaltelement zumindest mittelbar mit der Hauptabtriebswelle verbindbar ist. Wenn ein einziges Losrad der Losradanordnung auf der Vorgelegewelle angeordnet ist, weist die Vorgelegewelle zwei Festräder auf, die Teil der jeweils anderen beiden Stirnradpaare sind. Das zweite Schaltelement ist dabei koaxial zur Vorgelegewelle angeordnet. Weist die Losradanordnung zwei Losräder auf, ist an der Vorgelegewelle ein einziges Festrad drehfest angeordnet. Das zweite Schaltelement ist dabei ebenfalls koaxial zur Vorgelegewelle angeordnet. Ein jeweiliges auf der Eingangswelle des Planetenradsatzes angeordnetes Losrad ist koaxial zur Hauptabtriebswelle und zum Planetenradsatz sowie achsparallel zur Vorgelegewelle angeordnet. Dabei sind auf der Vorgelegewelle drei Festräder angeordnet, die jeweils Teil eines der Stirnradpaare sind. In diesem Fall ist es von Vorteil, das zweite Schaltelement ebenfalls koaxial zur Hauptabtriebswelle und zum Planetenradsatz sowie achsparallel zur Vorgelegewelle anzuordnen. Eingangswelle des ersten Planetenradsatzes sind beispielsweise das Sonnenrad bzw. eine mit dem Sonnenrad drehfest verbundene Welle oder das Hohlrad bzw. eine mit dem Hohlrad drehfest verbundene Welle.
  • Die auf der Vorgelegewelle angeordneten und drehfest damit verbundenen oder verbindbaren Zahnräder, sei es ein jeweiliges Festrad oder ein jeweiliges Losrad der Losradanordnung, weisen vorzugsweise unterschiedliche Durchmesser und Zähnezahlen auf. Insbesondere ist die Losradanordnung mit zwei Losrädern als gestuftes Zahnrad, das drehbar auf der Vorgelegewelle gelagert ist, ausgebildet, wobei über das zweite Schaltelement die Losradanordnung antriebswirksam mit der Vorgelegewelle verbindbar ist. Auch die auf der Vorgelegewelle drehfest angeordneten Festräder sind als Stufenräder ausgeführt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Getriebeeingangswelle zumindest über ein Zugmittel und/oder über mindestens ein Zahnrad mit der Hybridgetriebevorrichtung wirkverbunden. Unter dem Begriff wirkverbunden ist eine nicht schaltbare Verbindung zwischen zwei Bauteilen zu verstehen, welche zu einer permanenten Übertragung einer Antriebsleistung, insbesondere einer Drehzahl und/oder eines Drehmoments, vorgesehen ist. Die Verbindung kann dabei sowohl direkt oder über eine Festübersetzung erfolgen. Die Verbindung kann beispielsweise über eine feste Welle, eine Verzahnung, insbesondere eine Stirnradverzahnung, und/oder ein Umschlingungsmittel erfolgen. Beispielsweise ist das Zugmittel als Kette oder Riemen ausgebildet. Insbesondere umschlingt das Zugmittel einen ersten Verzahnungsabschnitt, der koaxial zur ersten Getriebeeingangswelle angeordnet ist, und einen zweiten Verzahnungsabschnitt, der koaxial zum ersten Planetenradsatz und der Hauptabtriebswelle angeordnet ist. Alternativ kann der Verbrennungsmotor über eine Räderkette mit der Hybridgetriebevorrichtung verbunden sein. Beispielsweise bilden mehrere Zahnräder eine Räderkette, wobei folglich zusätzliche Zwischenwellen vorgesehen sein können.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Getriebeeingangswelle zumindest über ein Zugmittel und/oder über mindestens ein Zahnrad mit der Hybridgetriebevorrichtung wirkverbunden. Die Verbindung kann beispielsweise über eine feste Welle, eine Verzahnung, insbesondere eine Stirnradverzahnung, und/oder ein Umschlingungsmittel erfolgen. Beispielsweise ist das Zugmittel als Kette oder Riemen ausgebildet. Insbesondere umschlingt das Zugmittel einen ersten Verzahnungsabschnitt, der koaxial zur zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet ist, und einen zweiten Verzahnungsabschnitt, der koaxial zum ersten Planetenradsatz und der Hauptabtriebswelle angeordnet ist. Alternativ kann die erste Elektromaschine über eine Räderkette mit der Hybridgetriebevorrichtung verbunden sein. Beispielsweise bilden mehrere Zahnräder eine Räderkette, wobei folglich zusätzliche Zwischenwellen vorgesehen sein können.
  • Vorzugsweise sind alle Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet. Mit anderen Worten sind das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement, das vierte Schaltelement, das fünfte Schaltelement und das sechste Schaltelement als formschlüssige Schaltelemente, insbesondere als Klauenkupplungen, ausgebildet. Unter einem formschlüssigen Schaltelement ist ein Schaltelement zu verstehen, das zur Verbindung zweier Bauteile, insbesondere zweier Wellen, eine Verzahnung und/oder Klauen aufweist, die zur Herstellung der drehfesten Verbindung formschlüssig ineinandergreifen, wobei eine Übertragung eines Leistungsflusses in einem vollständig geschlossenen Zustand hauptsächlich durch einen Formschluss erfolgt. Beispielsweise können das zweite Schaltelement und das sechste Schaltelement, das vierte Schaltelement und das fünfte Schaltelement oder das vierte Schaltelement und das sechste Schaltelement zu einem jeweiligen Doppelschaltelement zusammengefasst ausgebildet sein, wobei die verbleibenden Schaltelemente, also die nicht zu einem Doppelschaltelement zusammengefassten Schaltelemente, als Einzelschaltelemente ausgebildet sind. Alternativ sind alle Schaltelemente als Einzelschaltelemente ausgebildet. Durch die Verwendung von formschlüssigen Schaltelementen, insbesondere Klauenkupplungen, werden Getriebeverluste reduziert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Getriebeeingangswelle dazu eingerichtet, mit einer dritten Elektromaschine zumindest mittelbar verbunden oder über ein weiteres Schaltelement, insbesondere über eine Trennkupplung, damit verbindbar zu sein. Beispielsweise ist koaxial zur ersten Getriebeeingangswelle ein als Trennkupplung ausgebildetes Schaltelement angeordnet, wobei die Trennkupplung dazu eingerichtet ist, den Verbrennungsmotor von der dritten Elektromaschine bzw. die erste Getriebeeingangswelle von der dritten Getriebeeingangswelle abzukoppeln. Die Trennkupplung kann sowohl als reibschlüssiges, als auch als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein. Die dritte Elektromaschine kann analog zum Verbrennungsmotor über eine als Festübersetzung ausgebildete Übersetzungsstufe, umfassend ein Zugmittel und/oder mindestens ein Zahnrad, an der ersten Getriebeeingangswelle angebunden sein. Dazu kann an der ersten Getriebeeingangswelle ein Festrad angeordnet sein, welches mit dem Zugmittel bzw. dem Zahnrad wirkverbunden ist. Die dritte Elektromaschine ist bevorzugt als Startergenerator, insbesondere als Hochvolt-Startergenerator, ausgebildet. Beispielsweise ist die dritte Elektromaschine achsparallel zum Verbrennungsmotor sowie zur ersten Elektromaschine angeordnet. Alternativ ist die dritte Elektromaschine koaxial zum Verbrennungsmotor und achsparallel zur dritte Elektromaschine angeordnet. Insbesondere ist der Verbrennungsmotor über ein Schaltelement, insbesondere über die Trennkupplung, trennbar oder permanent mit der dritten Elektromaschine verbunden. Bevorzugt erfolgt über die dritte Elektromaschine ein Start des Verbrennungsmotors aus einem elektromotorischen Fahrmodus. Ferner kann die dritte Elektromaschine für die Stromversorgung des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Auch ein serielles Kriechen, insbesondere Vorwärts- oder Rückwärtsfahren des Kraftfahrzeugs ist vorteilhafterweise über die dritte Elektromaschine möglich. Die dritte Elektromaschine kann auch vorteilhaft zur Unterstützung einer Drehzahlregelung des Verbrennungsmotors beim Ankoppeln und bei Schaltvorgängen dienen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Verbrennungsmotor und der Hybridgetriebevorrichtung eine Dämpfungseinrichtung angeordnet. Insbesondere ist die Dämpfungseinrichtung an der ersten Getriebeeingangswelle angeordnet sein. Die Dämpfungseinrichtung kann einen Torsionsdämpfer und/oder einen Tilger und/oder eine Rutschkupplung aufweisen. Der Torsionsdämpfer kann als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein. Der Tilger kann als drehzahladaptiver Tilger ausgebildet sein.
  • Ein erfindungsgemäßer Antrieb ist in einem Kraftfahrzeug einsetzbar, das wenigstens eine erste Achse und eine zweite Achse bzw. wenigstens eine Vorderachse und wenigstens eine Hinterachse aufweist. Der Antrieb umfasst einen Verbrennungsmotor, eine erste Elektromaschine sowie die erfindungsgemäße Hybridgetriebevorrichtung. Der Verbrennungsmotor ist achsparallel zur ersten Elektromaschine der Hybridgetriebevorrichtung angeordnet. Die erste Elektromaschine kann Teil der Hybridgetriebevorrichtung sein. Der Antrieb ist folglich ein Hybridantrieb, in diesem Fall ein Hybridantriebsstrang. Beispielsweise ist die Hybridgetriebevorrichtung zusammen mit dem Verbrennungsmotor und der ersten Elektromaschine antriebswirksam an der ersten Achse bzw. an der Vorderachse des Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei das Kraftfahrzeug folglich einen Frontantrieb aufweist. Der Frontantrieb kann ferner die dritte Elektromaschine gemäß den vorherigen Ausführungen aufweisen, die an die erste Getriebeeingangswelle angebunden oder ankoppelbar ist.
  • Vorzugsweise umfasst der Antrieb ferner eine zweite Elektromaschine, die an der zweiten Achse des Kraftfahrzeugs antriebswirksam angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die zweite Elektromaschine zum Achsantrieb der zweiten Achse, insbesondere der Hinterachse, vorgesehen. In diesem Fall umfasst der Antrieb des Kraftfahrzeugs eine erste und dritte Elektromaschine, die jeweils zumindest mittelbar mit der Hybridgetriebevorrichtung an der ersten Achse des Kraftfahrzeugs wirksam verbunden sind, sowie eine zweite Elektromaschine, die an der zweiten Achse wirksam angeordnet ist. Dadurch kann ein Allrad-Antrieb des Kraftfahrzeugs realisiert werden, wobei der Verbrennungsmotor zusammen mit der ersten Elektromaschine und gegebenenfalls der dritten Elektromaschine den Frontantrieb des Kraftfahrzeugs und die zweite Elektromaschine einen rein elektrischen Heckantrieb, insbesondere Heckachsantrieb, bilden. Bei einem derartigen Antrieb des Kraftfahrzeugs ist eine sogenannte E-CVT-Funktion realisierbar, wobei ein batterieneutraler bzw. leistungsausgeglichener Betrieb des Kraftfahrzeugs möglich ist. Mit anderen Worten kann die erste Elektromaschine in einem Motorbetrieb betrieben werden, während die zweite Elektromaschine in einem Generatorbetrieb betreibbar ist und so die erste Elektromaschine mit elektrischer Energie versorgen kann, oder umgekehrt. Außerdem ist denkbar, die zweite Elektromaschine zur Zugkraftunterstützung zu nutzen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn keine dritte Elektromaschine vorgesehen ist. In einem solchen Fall kann die zweite Elektromaschine an der zweiten Achse die Zugkraft stützen, wenn in der Hybridgetriebevorrichtung Schaltvorgänge ausgeführt werden, bei denen der Abtrieb der Hybridgetriebevorrichtung lastfrei ist. Beispielsweise kann mittels der ersten Elektromaschine ein rein elektrischer Antrieb des Kraftfahrzeugs erfolgen. Dabei ist nur das vierte Schaltelement geschlossen. Soll der Verbrennungsmotor gestartet werden, kann dies mittels der ersten Elektromaschine erfolgen, während ausschließlich das fünfte Schaltelement geschlossen wird, die die erste Elektromaschine mit dem Verbrennungsmotor verbindet. Währenddessen kann die Zugkraft des Antriebs durch die zweite Elektromaschine aufrechterhalten werden.
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt:
    • 1 ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Antrieb sowie einer erfindungsgemäßen Hybridgetriebevorrichtung,
    • 2 die Hybridgetriebevorrichtung nach 1 gemäß einer ersten Ausführungsform,
    • 3 eine Schaltmatrix zu der Hybridgetriebevorrichtung nach 2,
    • 4 eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
    • 5 eine Schaltmatrix zu der Hybridgetriebevorrichtung nach 4,
    • 6 eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform,
    • 7 eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform,
    • 8 eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform,
    • 9 eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform,
    • 10 eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform,
    • 11 eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform,
    • 12 eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform, und
    • 13 eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform.
  • 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 100 mit zwei Achsen 101, 102 und vier Rädern 111, 112, 113, 114, wobei an der ersten Achse 101, vorliegend der Vorderachse des Kraftfahrzeugs 100, eine Hybridgetriebevorrichtung 1 eines Antriebs 103 des Kraftfahrzeugs 100, die mit einer ersten Elektromaschine 5 und einem in 9 bis 11 gezeigten Verbrennungsmotor 3 antriebswirksam verbunden ist, angeordnet ist und wobei an der zweiten Achse 102, vorliegend der Hinterachse des Kraftfahrzeugs 100, eine als Achsantrieb ausgebildete zweite Elektromaschine 7 zum elektrischen Hinterachsantrieb angeordnet ist. Die Hybridgetriebevorrichtung 1 ist quer zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnet, wobei der Verbrennungsmotor 3 und die erste Elektromaschine 5 achsparallel zur Hybridgetriebevorrichtung 1 angeordnet sind. Der Verbrennungsmotor 3 ist nach 9 bis 11, die den Antrieb der Vorderachse des Kraftfahrzeugs 100 darstellen, über eine erste Getriebeeingangswelle 2, die koaxial zum Verbrennungsmotor 3 angeordnet ist, antriebswirksam mit der Hybridgetriebevorrichtung 1 verbunden. Die Anbindung des Verbrennungsmotors 3 an die Hybridgetriebevorrichtung 1 erfolgt über einen Zugmitteltrieb, der weiter unten beschrieben wird. Die Hybridgetriebevorrichtung 1 weist ein erstes Zahnrad 22 auf, an dem der Verbrennungsmotor 3 angebunden ist. In den Ausführungsbeispielen nach 2 bis 8 erfolgt die Anbindung des Verbrennungsmotors 3 analog. Die erste Elektromaschine 5 ist demgegenüber über eine zweite Getriebeeingangswelle 4, die achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle 2 angeordnet ist, antriebswirksam mit der Hybridgetriebevorrichtung 1 verbunden. Die erste Getriebeeingangswelle 2 ist drehfest mit einer - hier nicht gezeigten - Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 3 verbunden, wobei die zweite Getriebeeingangswelle 4 drehfest mit einem - hier ebenfalls nicht gezeigten - Rotor der ersten Elektromaschine 5 verbunden. Die erste Getriebeeingangswelle 2 ist koaxial zur Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 3 angeordnet sowie drehfest damit verbunden. Die zweite Getriebeeingangswelle 4 ist koaxial zur Rotorwelle der Elektromaschine 5 angeordnet sowie drehfest damit verbunden.
  • 2 zeigt eine Basisvariante der erfindungsgemäßen Hybridgetriebevorrichtung 1 für das Kraftfahrzeug 100 nach 1 und ist die erste Ausführungsform der Hybridgetriebevorrichtung 1. Die Hybridgetriebevorrichtung 1 umfasst demnach einen ersten Planetenradsatz 40, der als Minusplanetenradsatz ausgebildet ist, wobei jedes Planetenrad 44 des ersten Planetenradsatzes 40 drehbar an dem Planetenträger 43 angeordnet ist und mit dem Sonnenrad 41 und dem Hohlrad 42 kämmt. Der Planetenradsatz 40 ist achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle 2 und zur zweiten Getriebeeingangswelle 4 angeordnet.
  • Außerdem umfasst die Hybridgetriebevorrichtung 1 ein erstes Stirnradpaar ST1, ein zweites Stirnradpaar ST2 sowie ein drittes Stirnradpaar ST3. In der Basisvariante weist die Hybridgetriebevorrichtung 1 außerdem vier Schaltelemente A, B, C, D auf, die zum Schalten unterschiedlicher verbrennungsmotorischer Gänge vorgesehen sind, wie nachfolgend näher erläutert.
  • In 9 bis 11 ist exemplarisch gezeigt, dass die Hybridgetriebevorrichtung 1 ausgangsseitig ein Differential 8 aufweist. Das Differential 8 ist koaxial zum ersten Planetenradsatz 40 sowie parallel zur ersten und zweiten Getriebeeingangswelle 2, 4 angeordnet. Das Differential 8 ist abtriebsseitig des ersten Planetenradsatzes 40 und einer Vorgelegewelle 10 angeordnet. Die Vorgelegewelle 10 leitet eine Antriebsleistung aus dem Verbrennungsmotor 3 über das dritte Stirnradpaar ST3 auf eine mit dem dritten Stirnradpaar ST3 sowie mit dem ersten Planetenradsatz 40 wirkverbundene Hauptabtriebswelle 6, von wo die Antriebsleistung zum Differential 8 wird. Das Differential 8 teilt die Antriebsleistung auf zwei Seitenwellen 9a, 9b auf, die mit dem ersten bzw. zweiten Rad 111, 112 der ersten Achse 101 zumindest mittelbar verbunden sind. An der Heck-Achse bzw. der zweiten Achse 102 des Kraftfahrzeugs 100 ist nach 1 eine zweite Elektromaschine 7 und ein weiteres - hier nicht dargestelltes - Differential angeordnet, die vorliegend nicht näher dargestellt sind, wobei die zweite Elektromaschine 7 zum elektrischen Antrieb der Heck-Achse vorgesehen ist. Alternativ kann der Antrieb an der Heck-Achse des Kraftfahrzeugs 100 auch entfallen.
  • Die Hybridgetriebevorrichtung 1 nach 2 ist in einem in 11 bis 13 dargestellten Antrieb 103 einsetzbar. In 2 bis 10 wird lediglich die Hybridgetriebevorrichtung 1 detailliert erläutert, wobei diese analog in einem der in 11 bis 13 gezeigten Antriebe 103 realisierbar ist. Nach 2 umfasst der Antrieb 103 die Hybridgetriebevorrichtung 1 mit dem ersten Planetenradsatz 40, dem Differential 8 sowie den vier Schaltelementen A, B, C, D und den drei Stirnradpaaren ST1, ST2, ST3. Außerdem umfasst der Antrieb 103 eine mit der Hybridgetriebevorrichtung 1 antriebswirksam verbundene erste Elektromaschine 5 und den Verbrennungsmotor 3. Vorliegend ist die erste Elektromaschine 5 Teil der Hybridgetriebevorrichtung 1, insbesondere in die Hybridgetriebevorrichtung 1 integriert. Aus diesem Grund ist die erste Elektromaschine 5 zusammen mit der übrigen Hybridgetriebevorrichtung 1 in 2 bis 10 dargestellt. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich, wobei dann die erste Elektromaschine 5 von der Hybridgetriebevorrichtung 1 auch beabstandet verbaut sein kann und mit dieser antriebswirksam verbunden sein kann. Die beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 sind achsparallel zum Differential 8 und zum ersten Planetenradsatz 40 angeordnet, wobei das Differential 8 koaxial zum ersten Planetenradsatz 40 angeordnet ist. Der erste Planetenradsatz 40 und das Differential 8 sind räumlich, insbesondere radial zwischen den beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 angeordnet was in 11 bis 13 besser gezeigt ist.
  • Das Differential 8 und der erste Planetenradsatz 40 sind zusammen mit der Hauptabtriebswelle 6 und den beiden Seitenwellen 9a, 9b des Differentials 8 auf einer gemeinsamen Achse, und zwar der Hauptrotationsachse der Hybridgetriebevorrichtung 1, angeordnet, wobei die Hauptrotationsachse radial zwischen dem Verbrennungsmotor 3 und der ersten Elektromaschine 5 angeordnet ist. Die zweite Seitenwelle 9b erstreckt sich axial durch die Hybridgetriebevorrichtung 1. Die Vorgelegewelle 10 ist achsparallel zu den beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 und zu den beiden Seitenwellen 9a, 9b des Differentials 8 angeordnet. Mithin ist die Vorgelegewelle 10 auch achsparallel zum Verbrennungsmotor 3, zur Elektromaschine 5, zum ersten Planetenradsatz 40 und zum Differential 8 angeordnet.
  • Das erste Schaltelement A ist zum Schalten eines ersten verbrennungsmotorischen Ganges H1 ausgebildet, das zweite Schaltelement B ist zum Schalten eines zweiten verbrennungsmotorischen Ganges H2 ausgebildet, das dritte Schaltelement C ist zum Schalten eines dritten verbrennungsmotorischen Ganges H3 ausgebildet und das ein viertes Schaltelement D ist zum Verblocken des Planetenradsatzes 40 sowie zum Schalten zumindest eines ersten elektromotorischen Gangs E2 ausgebildet. Das zweite Schaltelement B ist koaxial zur Vorgelegewelle 10 angeordnet, wobei die Schaltelemente A, C, D koaxial zum ersten Planetenradsatz 40 und zur Hauptabtriebswelle 6 angeordnet sind. Das erste Schaltelement A und das dritte Schaltelement C sind nach 2 zu einem ersten Doppelschaltelement DS1 zusammengefasst ausgebildet. Alle Schaltelemente A, B, C, D sind als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet.
  • Wenn das erste Schaltelement A geschlossen ist, ist die erste Getriebeeingangswelle 2 über das erste und zweite Stirnradpaar ST1, ST2 mit dem Hohlrad 42 antriebswirksam verbunden. Eine Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 3 wird dann über die erste Getriebeeingangswelle 2 sowie das zweite und erste Stirnradpaar ST2, ST1 auf eine erste Welle 11, die drehfest mit dem Hohlrad 42 des Planetenradsatzes 40 verbunden ist, geleitet. Der Planetenträger 43 des ersten Planetenradsatzes 40 ist mit einem zweiten Zahnrad 23 drehfest verbunden, wobei das zweite Zahnrad 23 mit einem dritten Zahnrad 24, das drehfest mit der Vorgelegewelle 10 verbunden ist, kämmt. Die beiden Zahnräder 23 und 24 bilden das dritte Stirnradpaar ST3. In dem Ausführungsbeispiel nach 2 ist das Hohlrad 42 bei geschlossenem ersten Schaltelement A Eingangswelle des ersten Planetenradsatzes 40, wobei der Planetenträger 43 als Ausgangswelle des ersten Planetenradsatzes 40 ausgebildet ist. Es handelt sich somit um eine übersetzte Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor 3 und dem ersten Planetenradsatz 40.
  • Wenn das dritte Schaltelement C geschlossen ist, ist die erste Getriebeeingangswelle 2 nach 1 mit dem Hohlrad 42 antriebswirksam verbunden. Eine Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 3 wird dann über die erste Getriebeeingangswelle 2 direkt auf die erste Welle 11 und von dort in den ersten Planetenradsatz 40 geleitet. Es handelt sich somit um eine direkte Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor 3 und dem Planetenradsatz 40.
  • Wenn das zweite Schaltelement B geschlossen ist, ist die erste Getriebeeingangswelle 2 über das zweite Stirnradpaar ST2 mit der Vorgelegewelle 10 antriebswirksam verbunden. Eine Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 3 wird dann über die erste Getriebeeingangswelle 2 und das zweite Stirnradpaar ST2 auf die Vorgelegewelle 10 geleitet.
  • Wenn das vierte Schaltelement D geschlossen ist, sind das Sonnenrad 41 und das Hohlrad 42 drehfest miteinander verbunden, sodass der Planetenradsatz 40 verblockt ist. Dadurch ist ein rein elektrischer Gang realisierbar.
  • Die erste Elektromaschine 5 ist über eine Räderkette mit dem Planetenradsatz 40 wirkverbunden. Die zweite Getriebeeingangswelle 4 ist drehfest mit einem vierten Zahnrad 25 verbunden, wobei der Planetenradsatz 40 über eine vierte Welle 18 mit einem fünften Zahnrad 26 wirkverbunden ist, und wobei radial zwischen dem vierten Zahnrad 25 und dem fünften Zahnrad 26 ein auf einer drehbar gelagerten Zwischenwelle 12 drehfest angeordnetes sechstes Zahnrad 27 angeordnet ist, das mit dem vierten und fünften Zahnrad 25, 26 kämmt.
  • Der Verbrennungsmotor 3 ist, wie zuvor bereits erwähnt und in 11 bis 13 dargestellt, über ein vorzugsweise als Kette ausgebildetes Zugmittel 60 mit der Hybridgetriebevorrichtung 1 antriebswirksam verbunden. 11 bis 13 zeigen in diesem Zusammenhang, dass ein siebtes Zahnrad 28 zumindest mittelbar über eine Dämpfungseinrichtung 17 mit der ersten Getriebeeingangswelle 2 verbunden ist, wobei das erste Zahnrad 22 drehfest mit einer ersten Hohlwelle 16 verbunden ist. Die Hohlwelle 16 ist koaxial zum ersten Planetenradsatz 40 angeordnet, wobei sich die erste Welle 11 axial durch die erste Hohlwelle 16 und die zweite Seitenwelle 9b axial durch die erste Welle 11 erstreckt. Aus Vereinfachungsgründen ist die erste Welle 11 in den 2 bis 10 nicht als Hohlwelle dargestellt. Dies ist vielmehr in 11 bis 13 gezeigt, die die Ausbildung und Erstreckung der ersten Welle 11 innerhalb des Antriebs 103 zeigt. Das Zugmittel 60 umschlingt die beiden Zahnräder 22, 28 und verbindet diese dadurch antriebswirksam miteinander. Auf der ersten Hohlwelle 16 ist neben dem ersten Zahnrad 22 ein achtes Zahnrad 29 drehfest angeordnet, wobei das achte Zahnrad 29 zusammen mit einem neunten Zahnrad 30, das koaxial zur Vorgelegewelle 10 angeordnet ist, das zweite Stirnradpaar ST2 bildet. Das achte Zahnrad 29 ist drehfest mit einer zweiten Welle 13 verbunden, wobei ferner ein zehntes Zahnrad 31 drehfest mit der zweiten Welle 13 verbunden ist. Diese beiden drehfest miteinander verbundenen Zahnräder 29, 30 bilden gemäß dieser Ausführungsform eine Losradanordnung 14 auf der Vorgelegewelle 10, wobei die Losradanordnung 14 über das zweite Schaltelement B drehfest mit der Vorgelegewelle 10 verbindbar ist. Das zehnte Zahnrad 31 kämmt mit einem elften Zahnrad 32, das koaxial zur ersten und zweiten Welle 11, 13 angeordnet ist. Das zehnte und elfte Zahnrad 31, 32 bilden zusammen das erste Stirnradpaar ST1. Insbesondere ist das elfte Zahnrad 32 auf einer dritten Welle 15 drehfest angeordnet, als Losrad an der ersten Welle 11 ausgebildet sowie über das erste Schaltelement A mit der ersten Welle 11 drehfest verbindbar. Auf der Vorgelegewelle 10 sind somit genau ein als Festrad ausgeführtes Zahnrad 24 sowie die Losradanordnung 14, bestehend aus den beiden drehfest miteinander verbundenen Zahnrädern 30, 31, angeordnet. Die Vorgelegewelle 10 ist über das dritte Stirnradpaar ST3 mit der Hauptabtriebswelle 6 wirkverbunden, wobei die Hauptabtriebswelle 6 analog zu 11 bis 13 an einem Differentialkorb des Differentials 8 angebunden ist. Die Hauptabtriebswelle 6 verbindet dadurch den ersten Planetenradsatz 40 sowie die Vorgelegewelle 10 mit dem Differential 8 zumindest mittelbar antriebswirksam.
  • Gemäß einer axialen Reihenfolge ist gemäß 2 unter Berücksichtigung von 11 bis 13 zunächst das Differential 8, daran angrenzend der erste Planetenradsatz 40, daran angrenzend das dritte Stirnradpaar ST3, daran angrenzend die Anbindung der zweiten Getriebeeingangswelle 4, daran angrenzend das radial benachbarte zweite und vierte Schaltelement B, D, daran angrenzend das zweite Stirnradpaar ST2, daran angrenzend die Anbindung der ersten Getriebeeingangswelle 2, daran angrenzend das als erstes Doppelschaltelement DS1 ausgeführte erste und dritte Schaltelement A, C und daran angrenzend das erste Stirnradpaar ST1. Die Hybridgetriebevorrichtung 1 ist axial besonders kompakt ausgebildet und weist mehrere Fahrmodi auf.
  • Die vom Verbrennungsmotor 3 und/oder der ersten Elektromaschine 5 erzeugte Antriebsleistung wird entweder an dem ersten Planetenradsatz 40 zusammengeführt und anschließend über die Hauptabtriebswelle 6 auf das Differential 8 übertragen oder in die Vorgelegewelle 10 geleitet und von dort über die Hauptabtriebswelle 6 auf das Differential 8 übertragen, wobei die Antriebsleistung im Differential 8 auf die beiden Seitenwellen 9a, 9b aufgeteilt und an das jeweilige Antriebsrad 111, 112 des Kraftfahrzeugs 100 übertragen wird. Die Vorgelegewelle 10 ist als Vollwelle ausgebildet. Die Hauptabtriebswelle 6 ist vorliegend um den ersten Planetenradsatz 40 herumgeführt Der erste Planetenradsatz 40 ist durch diese Anordnung und Ausbildung der Vorgelegewelle 10 vorteilhaft an das Differential 8 positioniert, wobei die Hybridgetriebevorrichtung 1 dadurch axial kompakter wird. Vorliegend ist das Differential 8 als Kugeldifferential ausgebildet.
  • Die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 2 weist mehrere Fahrmodi auf, die in der Schaltmatrix gemäß 3 dargestellt sind, wobei in den Spalten der Schaltmatrix die jeweiligen Schaltelemente A, B, C, D aufgeführt sind, und wobei in den Zeilen der Schaltmatrix die jeweiligen Fahrmodi H1, H2.1, H2.2, H2.3, H3, E2, EDA1, EDA2 des Kraftfahrzeugs 100 aufgeführt sind. Durch den Eintrag eines Kreuzes in einem jeweiligen Kästchen der Schaltmatrix wird ein geschlossener Zustand des jeweiligen Schaltelements A, B, C, D dargestellt, wobei kein Eintrag einen geöffneten Zustand des jeweiligen Schaltelements A, B, C, D anzeigt. Mittels der formschlüssigen Schaltelemente A, B, C, D werden drei verbrennungsmotorische Gänge bzw. hybridische Fahrmodi H1, H2, H3, ein erster rein elektromotorischer Gang bzw. elektromotorischer Fahrmodus E2 sowie zwei elektrodynamische Anfahrmodi EDA1, EDA2 realisiert. Der zweite verbrennungsmotorische Gang bzw. hybridische Fahrmodus H2 ist in die Schaltkombinationen H2.1, H2.2, H2.3 unterteilt, wobei im zweiten verbrennungsmotorischen Gang bzw. hybridischen Fahrmodus H2 jeweils eines der Schaltelemente A, C, D und zusätzlich das zweite Schaltelement B geschlossen sind. Zur Realisierung eines verbrennungsmotorischen Ganges bzw. hybridischen Fahrmodus sind immer zwei der Schaltelemente A, B, C, D geschlossen.
  • Das Vorwärts-Anfahren des Fahrzeugs 1 erfolgt über den ersten Planetenradsatz 40 mittels des sogenannten elektrodynamischen Anfahrens (EDA1 bzw. EDA2), wobei über den Planetenradsatz 40 eine variable Übersetzung bereitgestellt wird. Im ersten elektrodynamischen Anfahrmodus EDA1 ist das erste Schaltelement A geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente B, C, D geöffnet sind. Dadurch kann über eine Kombination der Antriebsleistung der Elektromaschine 5 und der Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 3 das abgegebene Drehmoment und die abgegebene Drehzahl beliebig aufsummiert werden. Nach 2 ist der Verbrennungsmotor 3 über das erste Schaltelement A mit dem Hohlrad 42 des Planetenradsatzes 40 verbunden, wobei die erste Elektromaschine 5 am Sonnenrad 41 des ersten Planetenradsatzes 40 das Drehmoment des Verbrennungsmotors 3 abstützt, und wobei der Planetenträger 43 des ersten Planetenradsatzes 40 abtriebsseitig mit der Hauptabtriebswelle 10 drehfest verbunden ist. Im zweiten elektrodynamischen Anfahrmodus EDA2 ist das dritte Schaltelement C geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente A, B, D geöffnet sind. Dadurch kann ebenfalls über eine Kombination der Antriebsleistung der ersten Elektromaschine 5 und der Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 3 das abgegebene Drehmoment und die abgegebene Drehzahl beliebig aufsummiert werden. Der Unterschied zum ersten elektrodynamischen Anfahrmodus EDA1 besteht darin, dass im ersten elektrodynamischen Anfahrmodus EDA1 die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 3 über die beiden Stirnradpaare ST1, ST2 und erst danach in den ersten Planetenradsatz 40 geführt wird. Die Verbindung ist somit übersetzt.
  • In einem ersten hybridischen Fahrmodus H1 sind das erste Schaltelement A und das vierte Schaltelement D, das den ersten Planetenradsatz 40 verblockt, geschlossen, wobei die beiden anderen Schaltelemente B, C geöffnet sind. Dadurch ist die erste Getriebeeingangswelle 2 über das erste und zweite Stirnradpaar ST1, ST2 und die erste Welle 11 mit dem Hohlrad 42 des ersten Planetenradsatzes 40 antriebswirksam verbunden. Der erste Planetenradsatz 40 ist durch die drehfeste Verbindung von Sonnenrad 41 und Hohlrad 42 über das vierte Schaltelement D verblockt.
  • In einem zweiten hybridischen Fahrmodus H2 in der ersten Schaltkombination H2.1 sind das erste Schaltelement A und das zweite Schaltelement B geschlossen, wobei die beiden anderen Schaltelemente C, D geöffnet sind. Dadurch ist die erste Getriebeeingangswelle 2 über das erste und zweite Stirnradpaar ST1, ST2 sowie die erste Welle 11 mit dem Hohlrad 42 des ersten Planetenradsatzes 40 antriebswirksam verbunden und die Losradanordnung 14 ist drehfest mit der Vorgelegewelle 10 verbunden.
  • Im zweiten hybridischen Fahrmodus H2 in der zweiten Schaltkombination H2.2 sind das zweite Schaltelement B und das vierte Schaltelement D, das zum Verblocken des Planetenradsatzes 40 ausgebildet ist, geschlossen, wobei die beiden anderen Schaltelemente A, C geöffnet sind. Dadurch ist die erste Getriebeeingangswelle 2 über das zweite Stirnradpaar ST2 mit der Vorgelegewelle 10 antriebswirksam verbunden. Der erste Planetenradsatz 40 ist durch die drehfeste Verbindung von Sonnenrad 41 und Hohlrad 42 über das vierte Schaltelement D verblockt.
  • Im zweiten hybridischen Fahrmodus H2 in der dritten Schaltkombination H2.3 sind das dritte Schaltelement C und das zweite Schaltelement B geschlossen, wobei die beiden anderen Schaltelemente A, D geöffnet sind. Dadurch ist die erste Getriebeeingangswelle 2 direkt mit der ersten Welle 11 und darüber mit dem Hohlrad 42 des ersten Planetenradsatzes 40 antriebswirksam verbunden. Gleichzeitig ist die Losradanordnung 14 drehfest mit der Vorgelegewelle 10 verbunden.
  • In einem dritten hybridischen Fahrmodus H3 sind das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D geschlossen, wobei die beiden anderen Schaltelemente A, B geöffnet sind. Dadurch ist die erste Getriebeeingangswelle 2 mit dem Hohlrad 42 antriebswirksam verbunden. Der erste Planetenradsatz 40 ist durch die drehfeste Verbindung von Sonnenrad 41 und Hohlrad 42 über das vierte Schaltelement D verblockt.
  • In den hybridischen Fahrmodi H1, H2, insbesondere mit den unterschiedlichen Schaltkombinationen H2.1, H2.2 und H2.3, sowie H3 ist der Verbrennungsmotor 3 stets am Antrieb des Fahrzeugs 100 beteiligt, wobei die erste Elektromaschine 5, immer dann den Antrieb unterstützt, wenn das vierte Schaltelement D zum Verblocken des ersten Planetenradsatzes 40 geschlossen ist. Ein Antriebsmoment am Sonnenrad 41 sowie ein Antriebsmoment am Hohlrad 42 werden durch den ersten Planetenradsatz 40 aufsummiert und in die Hauptabtriebswelle 6 weitergeleitet. Vorzugsweise kann in den hybridischen Fahrmodi die erste Elektromaschine 5 auf Grund von Effizienzvorteilen auch abgekoppelt werden, wobei dann das vierte Schaltelement D geöffnet wird, und wobei dann der Verbrennungsmotor 3 allein zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 100 vorgesehen ist.
  • Mittels der ersten Elektromaschine 5 wird der erste elektromotorische Fahrmodus E2, also ein rein elektrischer Fahrmodus, realisiert, indem nur das vierte Schaltelement D geschlossen ist und alle anderen Schaltelemente A, B, C geöffnet sind.
  • Mittels einer solchen Hybridgetriebevorrichtung 1 lässt sich zwischen den Gängen auf zwei unterschiedliche Arten unter Last schalten. Einerseits ist eine abtriebsgestützte Lastschaltung durch die erste Elektromaschine 5, eine sogenannte EMS-Schaltung, und andererseits ist eine elektrodynamische Schaltung über den jeweiligen EDA Modus, eine sogenannte EDS-Schaltung, möglich.
  • Eine EMS-Lastschaltung kann beispielsweise abtriebsgestützt zwischen dem ersten hybridischen Fahrmodus H1 und dem zweiten hybridischen Fahrmodus H2 mit der zweiten Schaltkombination H2.2 oder alternativ zwischen dem zweiten hybridischen Fahrmodus H2 mit der zweiten Schaltkombination H2.2 und dem dritten hybridischen Fahrmodus H3 erfolgen. Beispielsweise kann ausgehend vom ersten hybridischen Fahrmodus H1, bei dem die Schaltelemente A und D geschlossen sind, ein Lastabbau am ersten Schaltelement A und gleichzeitig ein Lastaufbau an der ersten Elektromaschine 5 erfolgen, wobei das erste Schaltelement A anschließend geöffnet wird. Nach dem Öffnen des ersten Schaltelements A wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 abgesenkt, bis das zweite Schaltelement B synchron wird. Dazu kann der Verbrennungsmotor 3 beispielsweise in den Schubbetrieb gehen. Alternativ kann der Antrieb 103, wie in 11 bis 13 dargestellt ist, eine dritte Elektromaschine 21 aufweisen. Die dritte Elektromaschine 21 ist über ein vorzugsweise als Kette ausgebildetes Zugmittel 70 mit der Hybridgetriebevorrichtung 1 antriebswirksam verbunden. Ein zwölftes Zahnrad 33 ist drehfest mit einer dritten Getriebeeingangswelle 19 der zweiten Elektromaschine 21 verbunden, die achsparallel zur ersten und zweiten Getriebeeingangswelle 2, 4 sowie achsparallel zum ersten Planetenradsatz 40 und zum Differential 8 angeordnet ist. Ein dreizehntes Zahnrad 34 ist drehfest an einer zweiten Hohlwelle 20 angeordnet, durch die die erste Getriebeeingangswelle 2 axial hindurchgeführt ist. Das dreizehnte Zahnrad 34 ist über die zweite Hohlwelle 20 drehfest mit dem siebten Zahnrad 28 der Anbindung des Verbrennungsmotors 3 an die Hybridgetriebevorrichtung 1 verbunden. Die zweite Hohlwelle 20 ist über die Dämpfungseinrichtung 17 mit der zweiten Getriebeeingangswelle 2 drehfest verbunden. Das Zugmittel 70 umschlingt die beiden Zahnräder 33, 34 und verbindet diese antriebswirksam miteinander. Im Fall einer an die erste Getriebeeingangswelle 2 angebundenen dritten Elektromaschine 21 kann diese zur Synchronisierung des zweiten Schaltelements B generatorisch betrieben werden, wobei das zweite Schaltelemente B nach der Synchronisierung geschlossen wird. Die dritte Elektromaschine 21 ist vorliegend als Hochvolt-Startergenerator (HVSG) ausgebildet. Der Schaltvorgang vom zweiten hybridischen Fahrmodus H2 mit der zweiten Schaltkombination H2.2 in den dritten hybridischen Fahrmodus H3 erfolgt analog. Rückschaltungen erfolgen analog zu Hochschaltungen, nur in umgekehrter Reihenfolge. Schubschaltungen sind ebenfalls möglich, da die erste Elektromaschine 5 auch Antriebsmomente am ersten Planetenradsatz 40 bremsend abstützen kann.
  • Eine EDS-Lastschaltung kann beispielsweise elektrodynamisch zwischen dem ersten hybridischen Fahrmodus H1 und dem zweiten hybridischen Fahrmodus H2 mit der ersten Schaltkombination H2.1 oder alternativ zwischen dem zweiten hybridischen Fahrmodus H2 mit der dritten Schaltkombination H2.3 und dem dritten hybridischen Fahrmodus H3 erfolgen. Beispielsweise können ausgehend vom zweiten hybridischen Fahrmodus H2 mit der dritten Schaltkombination H2.3, bei dem das zweite und dritte Schaltelement B, C geschlossen sind, die Antriebsmomente des Verbrennungsmotors 3 und der ersten Elektromaschine 5 derart eingestellt werden, dass einerseits das gewünschte Abtriebsmoment eingestellt wird und andererseits das zweite Schaltelement B lastfrei wird, wobei das zweite Schaltelement B, sobald es lastfrei ist, geöffnet wird. Anschließend werden die Antriebsmomente des Verbrennungsmotors 3 und der ersten Elektromaschine 5 derart eingestellt, dass einerseits das gewünschte Abtriebsmoment eingestellt und andererseits die Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 abgesenkt werden, bis das vierte Schaltelement D synchron wird und in der Folge geschlossen werden kann. Dadurch wird der dritte hybridische Fahrmodus H3 für den Verbrennungsmotor 3 mechanisch geschaltet, wobei die Schaltelemente C und D geschlossen sind. Der Schaltvorgang vom ersten hybridischen Fahrmodus H1 in den zweiten hybridischen Fahrmodus H2 mit der zweiten Schaltkombination H2.2 erfolgt analog. Rückschaltungen erfolgen analog zu Hochschaltungen, nur in umgekehrter Reihenfolge. Schubschaltungen sind ebenfalls möglich, da die erste Elektromaschine 5 auch Antriebsmomente am ersten Planetenradsatz 40 bremsend abstützen kann.
  • Innerhalb des zweiten hybridischen Fahrmodus H2 erfolgt das Schalten vom zweiten hybridischen Fahrmodus H2 mit der ersten Schaltkombination H2.1 in den zweiten hybridischen Fahrmodus H2 mit der dritten Schaltkombination H2.3, oder umgekehrt, mittels Vorwahlschaltung.
  • 4 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Hybridgetriebevorrichtung 1. Die Hybridgetriebevorrichtung 1 nach 4 beruht auf der Basis-Ausgestaltung gemäß der ersten Ausführungsform nach 1 bis 3. Der Unterschied besteht im Wesentlichen darin, dass die Hybridgetriebevorrichtung 1 ein fünftes Schaltelement E zum Schalten zumindest eines vierten verbrennungsmotorischen Ganges ZH aufweist. Das fünfte Schaltelement E ist koaxial zum ersten Planetenradsatz 40 sowie zur Hauptabtriebswelle 6 angeordnet und verbindet im geschlossenen Zustand die erste Hohlwelle 16 bzw. die Anbindung des Verbrennungsmotors 3 mit dem Sonnenrad 41 bzw. der Anbindung der ersten Elektromaschine 5. Vorliegend sind das vierte und fünfte Schaltelement D, E zu einem zweiten Doppelschaltelement DS2 zusammengefasst ausgeführt.
  • Ferner umfasst die Hybridgetriebevorrichtung 1 einen als Minusplanetenradsatz ausgebildeten zweiten Planetenradsatz 50 mit einem Sonnenrad 51, einem Hohlrad 52 und einem Planetenträger 53, an dem mehrere Planetenräder 54 drehbar gelagert sind, wobei der zweite Planetenradsatz 50 koaxial zum ersten Planetenradsatz 40 angeordnet ist. Vorliegend ist das Hohlrad 52 drehfest an einem Gehäuse G der Hybridgetriebevorrichtung 1 angeordnet. Der Planetenträger 43 des ersten Planetenradsatzes 40 ist drehfest mit dem Sonnenrad 51 des zweiten Planetenradsatzes 50 verbunden. Der Abtrieb erfolgt über den Planetenträger 53 des zweiten Planetenradsatzes 50, an dem die Hauptabtriebswelle 6 drehfest angeordnet ist. Die Hauptabtriebswelle 6 und der Planetenträger 53 sind vorliegend einteilig ausgebildet. Mit anderen Worten ist der zweite Planetenradsatz 50 im Leistungsfluss zwischen dem ersten Planetenradsatz 50 und der Hauptabtriebswelle 6 angeordnet. Über den zweiten Planetenradsatz 50 wird die Gesamtübersetzung des Antriebs erhöht.
  • Die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 4 weist mehrere Fahrmodi auf, die in der Schaltmatrix gemäß 5 dargestellt sind, wobei in den Spalten der Schaltmatrix die jeweiligen Schaltelemente A, B, C, D, E aufgeführt sind, und wobei in den Zeilen der Schaltmatrix die jeweiligen Fahrmodi H1, ZH, H2.1, H2.2, H2.3, H2.4, H3.1, H3.2, E2, EDA1, EDA2, LiN des Kraftfahrzeugs 100 aufgeführt sind. Durch den Eintrag eines Kreuzes in einem jeweiligen Kästchen der Schaltmatrix wird ein geschlossener Zustand des jeweiligen Schaltelements A, B, C, D, E dargestellt, wobei kein Eintrag einen geöffneten Zustand des jeweiligen Schaltelements A, B, C, D, E anzeigt. Mittels der formschlüssigen Schaltelemente A, B, C, D, E werden vier verbrennungsmotorische Gänge bzw. hybridische Fahrmodi ZH, H1, H2, H3, ein erster rein elektromotorischer Gang bzw. elektromotorischer Fahrmodus E2, zwei elektrodynamische Anfahrmodi EDA1, EDA2 sowie ein Fahrmodus „Laden in Neutral“ bzw. LiN realisiert. Der vierte verbrennungsmotorische Gang bzw. hybridische Fahrmodus ZH liegt hinsichtlich einer Übersetzung zwischen dem ersten verbrennungsmotorischen Gang bzw. hybridischen Fahrmodus H1 und dem zweiten verbrennungsmotorischen Gang bzw. hybridischen Fahrmodus H2. Der zweite verbrennungsmotorische Gang bzw. hybridische Fahrmodus H2 weist zusätzlich eine vierte Schaltkombination H2.4 auf, wobei im zweiten verbrennungsmotorischen Gang bzw. hybridischen Fahrmodus eines der Schaltelemente A, C, D, E und zusätzlich das zweite Schaltelement B geschlossen sind. Der dritte verbrennungsmotorische Gang bzw. hybridische Fahrmodus H3 ist in die Schaltkombinationen H3.1 und H3.2 unterteilt, wobei im dritten verbrennungsmotorischen Gang bzw. hybridischen Fahrmodus entweder das vierte Schaltelement D zusammen mit dem dritten Schaltelement C oder das fünfte Schaltelement E zusammen mit dem dritten Schaltelement C geschlossen sind. Zur Realisierung eines verbrennungsmotorischen Ganges bzw. hybridischen Fahrmodus sind immer zwei der Schaltelemente A, B, C, D, E geschlossen.
  • Nachfolgend wird lediglich auf die hier zusätzlich genannten Fahrmodi bzw. Schaltkombinationen eingegangen. Für die übrigen Fahrmodi bzw. Schaltkombinationen wird auf die Ausführungen zu 1 bis 3 verwiesen.
  • Im vierten hybridischen Fahrmodus ZH sind das erste Schaltelement A und das fünfte Schaltelement E geschlossen, wobei die anderen Schaltelemente B, C, D geöffnet sind. Dadurch ist die erste Getriebeeingangswelle 2 über das erste und zweite Stirnradpaar ST1, ST2 und die erste Welle 11 mit dem Hohlrad 42 des ersten Planetenradsatzes 40 antriebswirksam verbunden und das Sonnenrad 41 ist drehfest mit der ersten Hohlwelle 16 verbunden.
  • Im zweiten hybridischen Fahrmodus H2 in der vierten Schaltkombination H2.4 sind das zweite Schaltelement B und das fünfte Schaltelement E geschlossen, wobei die anderen Schaltelemente A, C, D geöffnet sind. Dadurch ist die erste Getriebeeingangswelle 2 über das zweite Stirnradpaar ST2 mit der Vorgelegewelle 10 antriebswirksam verbunden und das Sonnenrad 41 des ersten Planetenradsatzes 40 ist drehfest mit der ersten Hohlwelle 16 verbunden.
  • Im dritten hybridischen Fahrmodus H3 in der ersten Schaltkombination H3.1 sind das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D geschlossen. Die erste Schaltkombination H3.1 entspricht somit dem dritten hybridische Fahrmodus H3 gemäß 2 und 3. Im dritten hybridischen Fahrmodus H3 in der zweiten Schaltkombination H3.2 sind das dritte Schaltelement C und das fünfte Schaltelement E geschlossen. Dadurch ist die erste Getriebeeingangswelle 2 direkt mit der ersten Welle 11 und darüber mit dem Hohlrad 42 des ersten Planetenradsatzes 40 antriebswirksam verbunden und das Sonnenrad 41 ist drehfest mit der ersten Hohlwelle 16 verbunden.
  • Der Fahrmodus LiN steht für „Laden in Neutral“ und erlaubt einen Generatorbetrieb der ersten Elektromaschine 5 zur Erzeugung von elektrischer Energie. In dem Fahrmodus LiN ist nur das fünfte Schaltelement E geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente A, B, C, D geöffnet sind. Dadurch ist das Sonnenrad 41 des ersten Planetenradsatzes 40 drehfest mit der ersten Hohlwelle 16 verbunden. Der Verbrennungsmotor 3 ist mit der ersten Elektromaschine 5 antriebswirksam verbunden und vom Abtrieb, insbesondere von der Vorgelegewelle 10 abgekoppelt, wobei durch Antrieb der ersten Elektromaschine 5 mittels des Verbrennungsmotors 3 elektrischer Energie erzeugt wird.
  • In diesem Ausführungsbeispiel sind vorteilhafterweise nur drei Aktuatoren zur Betätigung der insgesamt fünf Schaltelemente A, B, C, D, E erforderlich. Ein erster Aktuator zur Betätigung des zweiten Schaltelements, ein zweiter Aktuator zur Betätigung des ersten Doppelschaltelements DS1 und ein dritter Aktuator zur Betätigung des zweiten Doppelschaltelements DS2. Die Aktuatoren sind hier aus Übersichtlichkeitsgründen nicht gezeigt.
  • Ein drittes Ausführungsbeispiel der Hybridgetriebevorrichtung 1 nach 6 ist grundsätzlich identisch zur ersten Ausführungsform ausgeführt. Es wird daher auf die Erklärungen zu 1 bis 3 verwiesen. Der Unterschied besteht im Wesentlichen darin, dass die Hybridgetriebevorrichtung 1 ein sechstes Schaltelement F zum Schalten eines zweiten elektromotorischen Ganges E1 aufweist, wobei das sechste Schaltelement F koaxial zum ersten Planetenradsatz 40 und zur Hauptabtriebswelle 6 angeordnet ist. Mittels des sechsten Schaltelements F wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem Hohlrad 42 des ersten Planetenradsatzes 40 und dem Gehäuse G der Hybridgetriebevorrichtung 1 erzeugt. Vorliegend sind das vierte und sechste Schaltelement D, F zu einem zweiten Doppelschaltelement DS2 zusammengefasst ausgeführt. Mittels des sechsten Schaltelements F lässt sich ein zweiter elektromotorischer Fahrmodus E1 realisieren, wenn nur das sechste Schaltelement F geschlossen ist und alle anderen Schaltelemente A, B, C, D geöffnet sind, wobei dann das Hohlrad 42 des ersten Planetenradsatzes 40 am Gehäuse G festgesetzt ist, also drehfest mit dem Gehäuse G verbunden ist. Dieser zweite elektromotorische Fahrmodus E1 hat eine kürzere Übersetzung als der erste elektromotorische Fahrmodus E2 und ist deswegen vorzugsweise für einen Rückwärtsbetrieb des Kraftfahrzeugs 100 vorgesehen, wobei der erste elektromotorische Fahrmodus E2 vorzugsweise für einen Vorwärtsbetrieb des Kraftfahrzeugs 100 vorgesehen ist. Vorteilhaft ist, dass aus Sicht der Elektromaschine 5 stets eine hohe Übersetzung im Vorwärtsbetrieb des Kraftfahrzeugs 100 gegeben ist. In den Fahrmodi E1 und E2 erfolgt der Antrieb des Fahrzeugs 100 ausschließlich über die Elektromaschine 5, wobei der Verbrennungsmotor 3 vom Antrieb entkoppelt ist.
  • 7 zeigt eine Kombination aus den Ausführungsformen nach 4 bis 6 gemäß einer vierten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass vorliegend kein zweiter Planetenradsatz vorgesehen ist. Je nach Ausgestaltung kann dieser analog zu 4 jedoch ergänz werden. Vorliegend sind ausgehend vom Basisgetriebe nach 1 bis 3 sowohl das fünfte als auch das sechste Schaltelement E, F ergänzt. Es wird im Übrigen auf die vorherigen Erklärungen verwiesen. Analog zu 4 sind das vierte und fünfte Schaltelement D, E zum zweiten Doppelschaltelement DS2 zusammengefasst ausgeführt, wohingegen das sechste Schaltelement F und außerdem das zweite Schaltelement B auf die gegenüberliegende Seite des ersten Stirnradpaares angeordnet ist. Dies ist von Vorteil, da dadurch diese beiden Schaltelemente B, F ebenfalls durch einen gemeinsamen - hier nicht gezeigten - Aktuator betätigt werden können.
  • Gemäß einer axialen Reihenfolge auf der Hauptrotationsachse ist gemäß 7 unter Berücksichtigung von 11 bis 13 zunächst das Differential 8 mit dem vierten Stirnradpaar ST4, daran angrenzend der erste Planetenradsatz 40, daran angrenzend das dritte Stirnradpaar ST3, daran angrenzend die Anbindung der zweiten Getriebeeingangswelle 4, daran angrenzend das als zweites Doppelschaltelement DS2 ausgeführte vierte und fünfte Schaltelement D, E, daran angrenzend das zweite Stirnradpaar ST2, daran angrenzend die Anbindung der ersten Getriebeeingangswelle 2, daran angrenzend das als erstes Doppelschaltelement DS1 ausgeführte erste und dritte Schaltelement A, C daran angrenzend das erste Stirnradpaar ST1, und daran angrenzend das zweite und sechste Schaltelement B, F. Die Hybridgetriebevorrichtung 1 ist auch in diesem Ausführungsbeispiel axial besonders kompakt ausgebildet und weist die in 5 gezeigten sowie zusätzlich den zweiten elektromotorischen Gang E1 auf. Alle Schaltelemente A, B, C, D, E, F sind als formschlüssige Schaltelemente A ausgebildet.
  • 8 zeigt eine fünfte Ausgestaltung der Hybridgetriebevorrichtung 1, die im Wesentlichen auf der Ausgestaltung der Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 4 beruht, ebenfalls mit der Ausnahme, dass vorliegend kein zweiter Planetenradsatz vorgesehen ist. Es wird auf die Erklärungen zu 4 sowie zu 1 bis 3 verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 8 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 dadurch, dass der erste Planetenradsatz 40 axial zwischen dem dritten Stirnradpaar ST3 und der Anbindung der ersten Elektromaschine 5 angeordnet ist sowie eine alternative Anbindung seiner Elemente Sonnenrad 41 und Hohlrad 42 aufweist. Vorliegend ist bei geschlossenem ersten Schaltelement A die erste Hohlwelle 16 drehfest mit dem Sonnenrad 41 verbunden, wobei bei geschlossenem vierten Schaltelement D die vierte Welle 18 mit dem Hohlrad 42 antriebswirksam verbunden ist. Die erste Elektromaschine 5 ist dadurch über die Zahnräder 25, 26, 27 an dem Hohlrad 42 des ersten Planetenradsatzes 40 angebunden bzw. anbindbar, wobei der Verbrennungsmotor 3 über das erste und zweite Stirnradpaar ST1, ST2 an das Sonnenrad 41 des Planetenradsatzes 40 angebunden bzw. anbindbar ist. Vorteilhaft ist, dass die erste Elektromaschine 5 eine geringere Ausgleichsdrehzahl im Fahrmodus EDA1 bzw. EDA2 oder bei einer elektrodynamischen Schaltung erzeugt. Das vierte Schaltelement D ist axial angrenzend an der Anbindung des zweiten Getriebeeingangswelle 4 angeordnet und verbindet in einem geschlossenen Zustand das Hohlrad 42 drehfest mit dem Sonnenrad 41. Die Schaltmatrix gemäß 5 gilt auch für die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 8.
  • 9 zeigt eine sechste Ausführungsform der Hybridgetriebevorrichtung 1. Das vorliegend dargestellte Beispiel beruht im Wesentlichen auf der Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 4, wobei hier jedoch eine erste alternative Kopplungsvariante der Vorgelegewelle 10 an die Losradanordnung 14 durch das zweite Schaltelement B dargestellt ist. Vorliegend ist das zweite Schaltelement B axial zwischen dem zweiten und dritten Stirnradpaar ST2, ST3 angeordnet, wobei die Losradanordnung 14 genau ein Losrad, und zwar das dritte Zahnrad 24, aufweist, das koaxial zur Vorgelegewelle 10 angeordnet und bei geschlossenem zweiten Schaltelement B über die zweite Welle 13 drehfest mit der Vorgelegewelle 10 verbunden ist. Das neunte und zehnte Zahnrad 30, 31 sind als Festräder auf der Vorgelegewelle 10 angeordnet. Das dritte Zahnrad 24 kämmt mit dem zweiten Zahnrad 23, das koaxial zur Hauptabtriebswelle 6 und drehfest mit dem Planetenträger 43 verbunden ist.
  • 10 zeigt eine siebte Ausführungsform der Hybridgetriebevorrichtung 1. Das vorliegend dargestellte Beispiel beruht im Wesentlichen auf der Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 4 und 9, wobei hier jedoch eine zweite alternative Kopplungsvariante der Vorgelegewelle 10 an die Losradanordnung 14 durch das zweite Schaltelement B dargestellt ist. Vorliegend ist das zweite Schaltelement B koaxial zur Hauptabtriebswelle 6 sowie axial zwischen der Anbindung der zweiten Getriebeeingangswelle 4 und dem dritten Stirnradpaar ST3 angeordnet. Die Losradanordnung 14 weist genau ein Losrad, und zwar hier das zweite Zahnrad 23, auf, das koaxial zur Hauptabtriebswelle 6 angeordnet und bei geschlossenem zweiten Schaltelement B einerseits über die zweite Welle 13 drehfest mit dem Planetenträger 43 sowie andererseits über das dritte Zahnrad 24 mit der Vorgelegewelle 10 wirkverbunden ist.
  • Das dritte, neunte und zehnte Zahnrad 24, 30, 31 sind als Festräder auf der Vorgelegewelle 10 angeordnet.
  • 11 zeigt eine exemplarische Ausgestaltung des Antriebs 103 gemäß einer achten Ausführungsform. Die Hybridgetriebevorrichtung 1 nach 11 ist identisch zur Hybridgetriebevorrichtung 1 nach 4 ausgeführt. Ferner ist die Anbindung des Verbrennungsmotors 3 sowie die Anbindung der dritten Elektromaschine 21 an die erste Getriebeeingangswelle 2 dargestellt. Dies wurde vorab bereits beschrieben. Zu erwähnen ist, dass die dritte Elektromaschine 21 alternativ auch koaxial zum Verbrennungsmotor 3 angeordnet sein kann. Ferner ist denkbar, dass die dritte Elektromaschine 21 entfällt. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn der Antrieb 103 eine zweite Elektromaschine 7 an der zweiten Achse 102 des Kraftfahrzeugs 100 als Achsantrieb umfasst. 11 zeigt ebenfalls, dass die erste Welle 11 als Hohlwelle ausgeführt ist, sodass sich die zweite Seitenwelle 9b des Differentials 8 axial durch die Hybridgetriebevorrichtung 1 erstrecken kann.
  • Die neunte Ausführungsform der Hybridgetriebevorrichtung 1 nach 12 sowie die zehnte Ausführungsform der Hybridgetriebevorrichtung 1 nach 13 sind jeweils im Wesentlichen identisch zur Ausführungsform nach 4 in Verbindung mit 11 ausgebildet. Der Unterschied besteht hier vornehmlich darin, dass zwischen der Anbindung der dritten Elektromaschine 21 und der ersten Getriebeeingangswelle 2 des Verbrennungsmotors 3 eine Trennkupplung K0 angeordnet ist. Diese ermöglicht, dass die dritte Elektromaschine 21 vom Antrieb entkoppelt werden kann. Ebenso wie die Schaltelemente A, B, C, D, E, F ist auch die Trennkupplung K0 zwischen einem geöffneten und einem geschlossenen Zustand schaltbar. Nach 12 ist die Trennkupplung K0 analog zu den Schaltelemente A, B, C, D, E, F als formschlüssiges Schaltelement A, insbesondere als Klauenkupplung, ausgebildet. Gemäß 13 ist die Trennkupplung K0 als reibschlüssiges Schaltelement A ausgebildet, vorliegend als Lamellenkupplung mit miteinander in Reibkontakt bringbaren Lamellenpaaren. Die Trennkupplung K0 ist im Leistungsfluss zwischen der zweiten Hohlwelle 20 und der Dämpfungseinrichtung 17 angeordnet.
  • Es versteht sich, dass Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen und/oder den Figuren beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch miteinander kombiniert werden können, um die vorliegend erzielbaren Vorteile und Effekte kumuliert umsetzen zu können.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hybridgetriebevorrichtung
    2
    erste Getriebeeingangswelle
    3
    Verbrennungsmotor
    4
    zweite Getriebeeingangswelle
    5
    erste Elektromaschine
    6
    Hauptabtriebswelle
    7
    zweite Elektromaschine
    8
    Differential
    9a
    erste Seitenwelle
    9b
    zweite Seitenwelle
    10
    Vorgelegewelle
    11
    erste Welle
    12
    Zwischenwelle
    13
    zweite Welle
    14
    Losradanordnung
    15
    dritte Welle
    16
    erste Hohlwelle
    17
    Dämpfungseinrichtung
    18
    vierte Welle
    19
    dritte Getriebeeingangswelle
    20
    zweite Hohlwelle
    21
    dritte Elektromaschine
    22
    erstes Zahnrad
    23
    zweites Zahnrad
    24
    drittes Zahnrad
    25
    viertes Zahnrad
    26
    fünftes Zahnrad
    27
    sechstes Zahnrad
    28
    siebtes Zahnrad
    29
    achtes Zahnrad
    30
    neuntes Zahnrad
    31
    zehntes Zahnrad
    32
    elftes Zahnrad
    33
    zwölftes Zahnrad
    34
    dreizehntes Zahnrad
    40
    erster Planetenradsatz
    41
    Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes
    42
    Hohlrad des ersten Planetenradsatzes
    43
    Planetenträger des ersten Planetenradsatzes
    44
    Planetenrad des ersten Planetenradsatzes
    50
    zweiter Planetenradsatz
    51
    Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes
    52
    Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes
    53
    Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes
    54
    Planetenrad des zweiten Planetenradsatzes
    60
    Zugmittel
    70
    Zugmittel
    100
    Kraftfahrzeug
    101
    Erste Achse des Kraftfahrzeugs
    102
    Zweite Achse des Kraftfahrzeugs
    103
    Antrieb
    111
    Rad
    112
    Rad
    113
    Rad
    114
    Rad
    G
    Gehäuse
    ST1
    erstes Stirnradpaar
    ST2
    zweites Stirnradpaar
    ST3
    drittes Stirnradpaar
    DS1
    erstes Doppelschaltelement
    DS2
    zweites Doppelschaltelement
    A
    erstes Schaltelement
    B
    zweites Schaltelement
    C
    drittes Schaltelement
    D
    viertes Schaltelement
    E
    fünftes Schaltelement
    F
    sechstes Schaltelement
    H1
    erster verbrennungsmotorischer Gang
    H2
    zweiter verbrennungsmotorischer Gang
    H2.1
    zweiter verbrennungsmotorischer Gang in einer ersten Schaltkombination
    H2.2
    zweiter verbrennungsmotorischer Gang in einer zweiten Schaltkombination
    H2.3
    zweiter verbrennungsmotorischer Gang in einer dritten Schaltkombination
    H2.4
    zweiter verbrennungsmotorischer Gang in einer vierten Schaltkombination
    H3
    dritter verbrennungsmotorischer Gang
    H3.1
    dritter verbrennungsmotorischer Gang in einer ersten Schaltkombination
    H3.2
    dritter verbrennungsmotorischer Gang in einer zweiten Schaltkombination
    E1
    zweiter elektromotorischer Gang
    E2
    erster elektromotorischer Gang
    EDA1
    erster elektrodynamischer Anfahrmodus
    EDA2
    zweiter elektrodynamischer Anfahrmodus
    LiN
    Fahrmodus „Laden in Neutral“
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013215114 A1 [0003]

Claims (15)

  1. Hybridgetriebevorrichtung (1) für einen Antrieb (103) eines Kraftfahrzeugs (100), aufweisend • zumindest eine erste Getriebeeingangswelle (2) zur Anbindung einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors (3), • zumindest eine zweite Getriebeeingangswelle (4) zur Anbindung eines Rotors einer ersten Elektromaschine (5), • wenigstens einen ersten Planetenradsatz (40) mit einem Sonnenrad (41), einem Hohlrad (42) und einem Planetenträger (43), an dem mehrere Planetenräder (44) drehbar gelagert sind, wobei der erste Planetenradsatz (40) achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle (2) und zur zweiten Getriebeeingangswelle (4) angeordnet ist, • ein erstes Stirnradpaar (ST1), ein zweites Stirnradpaar (ST2) sowie ein drittes Stirnradpaar (ST3) und zumindest ein erstes Schaltelement (A) zum Schalten eines ersten verbrennungsmotorischen Ganges (H1), ein zweites Schaltelement (B) zum Schalten eines zweiten verbrennungsmotorischen Ganges (H2), ein drittes Schaltelement (C) zum Schalten eines dritten verbrennungsmotorischen Ganges (H3) und zumindest ein viertes Schaltelement (D) zum Verblocken des Planetenradsatzes (40) und zum Schalten zumindest eines ersten elektromotorischen Gangs (E2), • eine Vorgelegewelle (10), die achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle (2) und zur zweiten Getriebeeingangswelle (4) angeordnet ist, • eine Hauptabtriebswelle (6), die koaxial zum ersten Planetenradsatz (40) angeordnet ist, wobei die Hauptabtriebswelle (6) antriebsseitig zumindest mittelbar mit der Vorgelegewelle (10) sowie zumindest mittelbar mit dem zumindest ersten Planetenradsatz (40) wirkverbunden ist, wobei die Hauptabtriebswelle (6) abtriebsseitig zumindest mittelbar mit wenigstens einer ersten Seitenwelle (9a) antriebswirksam verbunden ist, die zur Anbindung eines jeweiligen Rades des Kraftfahrzeugs (100) eingerichtet ist.
  2. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Differential (8), das koaxial zum Planetenradsatz (40) angeordnet ist und eine erste und zweite Seitenwelle (9a, 9b) aufweist, wobei die Seitenwellen (9a, 9b) mit dem Differential (8) wirkverbunden sind und zur Anbindung eines jeweiligen Rades des Kraftfahrzeugs (100) eingerichtet sind.
  3. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei geschlossenem ersten Schaltelement (A) die erste Getriebeeingangswelle (2) über das erste und zweite Stirnradpaar (ST1, ST2) mit dem Hohlrad (42) oder dem Sonnenrad (41) antriebswirksam verbunden ist, wobei bei geschlossenem zweiten Schaltelement (B) die erste Getriebeeingangswelle (2) über das zweite Stirnradpaar (ST2) mit der Vorgelegewelle (10) antriebswirksam verbunden ist, wobei bei geschlossenem dritten Schaltelement (C) die erste Getriebeeingangswelle (2) mit dem Hohlrad (42) oder dem Sonnenrad (41) antriebswirksam verbunden ist.
  4. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei geschlossenem vierten Schaltelement (D) die zweite Getriebeeingangswelle (4) mit dem Hohlrad (42) oder dem Sonnenrad (41) antriebswirksam verbunden ist.
  5. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend ein fünftes Schaltelement (E) zum Schalten zumindest eines vierten verbrennungsmotorischen Ganges (ZH) aufweist, wobei das fünfte Schaltelement (E) koaxial zum Planetenradsatz (40) angeordnet ist.
  6. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend ein sechstes Schaltelement (F) zum Schalten eines zweiten elektromotorischen Ganges (E1) aufweist, wobei das sechste Schaltelement (F) koaxial zum Planetenradsatz (40) angeordnet ist.
  7. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das sechste Schaltelement (F) zur drehfesten Verbindung des Hohlrades (42) mit einem Gehäuse (G) der Hybridgetriebevorrichtung (1) eingerichtet ist.
  8. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Schaltelement (A) und das dritte Schaltelement (C) zu einem Doppelschaltelement (DS1) zusammengefasst ausgebildet sind.
  9. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Losradanordnung (14), aufweisend wenigstens ein Losrad, wobei das jeweilige Losrad auf der Vorgelegewelle (10) oder auf einer Eingangswelle des ersten Planetenradsatzes (40) angeordnet ist.
  10. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Getriebeeingangswelle (2) zumindest über ein Zugmittel (60) und/oder über mindestens ein Zahnrad (28) mit der Hybridgetriebevorrichtung (1) wirkverbunden ist.
  11. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweite Getriebeeingangswelle (4) zumindest über ein Zugmittel und/oder über mindestens ein Zahnrad (25) mit der Hybridgetriebevorrichtung (1) wirkverbunden ist.
  12. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich die zweite Seitenwelle (9b) des Differentials (8) axial durch die Hybridgetriebevorrichtung (1) erstreckt.
  13. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend einen zweiten Planetenradsatz (50) mit einem Sonnenrad (51), einem Hohlrad (52) und einem Planetenträger (53), an dem mehrere Planetenräder (54) drehbar gelagert sind, wobei der zweite Planetenradsatz (50) koaxial zum ersten Planetenradsatz (40) angeordnet ist.
  14. Antrieb (103) für ein Kraftfahrzeug (100), umfassend eine an einer ersten Achse (101) des Kraftfahrzeugs (100) antriebswirksam angeordnete Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 sowie zumindest eine erste Elektromaschine (5) und ein Verbrennungsmotor (3) aufweist, wobei der Verbrennungsmotor (3) achsparallel zur zumindest ersten Elektromaschine (5) angeordnet ist.
  15. Antrieb (103) nach Anspruch 14, ferner umfassend eine zweite Elektromaschine (7), die an einer zweiten Achse (102) des Kraftfahrzeugs (100) antriebswirksam angeordnet ist.
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