EP2629995A1 - Antriebsstrang für ein hybridfahrzeug - Google Patents

Antriebsstrang für ein hybridfahrzeug

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EP2629995A1
EP2629995A1 EP11770099.7A EP11770099A EP2629995A1 EP 2629995 A1 EP2629995 A1 EP 2629995A1 EP 11770099 A EP11770099 A EP 11770099A EP 2629995 A1 EP2629995 A1 EP 2629995A1
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EP
European Patent Office
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planetary gear
component
drive train
gear mechanism
gear
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11770099.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Savage
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AVL List GmbH
Original Assignee
AVL List GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2629995A1 publication Critical patent/EP2629995A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/065—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with a plurality of driving or driven shafts
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    • Y10S903/00—Hybrid electric vehicles, HEVS
    • Y10S903/902—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors

Definitions

  • the invention relates to a drive train for a hybrid vehicle, comprising an internal combustion engine, at least one electric machine, with a first planetary gear and a second planetary gear between a drive input shaft connected to the output shaft of the internal combustion engine and a transmission output shaft, each planetary gear having the sun gear, web and ring gear components , and wherein the transmission input shaft is drive-connected to a first component of the first planetary gear, and the first planetary gear and the second planetary gear in the drive train are arranged in series behind each other and drivingly connected to each other via a same for both planetary gear second component, and wherein a third component at least one of two planetary gear can be connected to a braking device.
  • hybrid powertrains are known with planetary gear sets, which are used as a power-split transmission, wherein an electric machine and an internal combustion engine to various components of the planetary gear attack and wherein the output is via a further component of the planetary gear.
  • Such an arrangement is known for example from DE 10 2007 054 361 AI.
  • the disadvantage is that in such an arrangement, the electric machine must constantly provide torque to transmit drive torque of the internal combustion engine in the drive train.
  • the object of the invention is to provide a simple and space-saving drive train for a hybrid vehicle. According to the invention this is achieved in that the first and the second planetary gear are constructed identical, that the braking device acts on a third component of the first planetary gear, preferably a like third component of the second planetary gear is fixed to the housing, and that to the first component of the first Planetary gear same name first component of the second planetary gear is drivingly connected to the transmission output shaft.
  • the electric machine can be drive-connected to the first or second component of the second planetary gear.
  • the second component is formed in each case by the ring gear of the planetary gear.
  • the ring gears of the first and second planetary gear can be integrally formed integrally.
  • first component is formed by the sun gear and the third component through the web of the planetary gear is particularly advantageous.
  • first component is formed by the web and the third component by the sun gear of the planetary gear.
  • the drive train is designed without switchable shaft coupling, so that the internal combustion engine is constantly and fixed to the first component of the first planetary gear and the transmission output shaft is constantly and fixedly connected to the same first component of the second planetary gear.
  • FIGS. show schematically:
  • FIG. 1 shows a drive train according to the invention in a first embodiment
  • FIG. 2 shows a drive train according to the invention in a second embodiment
  • Fig. 3 shows a drive train according to the invention in a third embodiment.
  • Figures 1 to 3 show a drive train for a hybrid vehicle with an internal combustion engine 1, an electric machine 3, a first planetary gear 4 and a second planetary gear 5.
  • the remaining getriebeabretesei- tige drive train including differential and drive wheels is indicated by reference numeral 2.
  • the output shaft 10 of the internal combustion engine 1 is directly connected to the transmission input shaft 8 and this in turn directly connected to a first component KU of the first planetary gear 4.
  • a first-named component K21 of the second planetary gear 5 is connected directly to the output-side drive train 2 via the transmission output shaft 9.
  • Each of the two planetary gear 4, 5 has a sun gear SOI, S02, a web ST1, ST2 with planetary gears PL1, PL2 and a ring gear H l, H2.
  • the first component KU, K21 can be either the web ST1, ST2, or the sun gear SOI, S02, it being essential that the first component KU, K21 in each embodiment be replaced by the same part. So either sun gear or bridge - is formed.
  • the same name in this context means that the first component in the first planetary gear 4 and the second planetary gear 5 is formed by the same component.
  • a second component K12 of the first planetary gear 4 is rigidly drive-connected to a second-named component K22 of the second planetary gear 5.
  • the second component K12, K22 by ring gears H l, H2 of the two planetary gear 4, 5 is formed, wherein the ring gears Hl, H2 both planetary gear advantageously in one piece and thus may be formed as a common Hohlradiser H.
  • a third component K13 of the first planetary gear 4 can be braked via a braking device 6.
  • the eponymous third component K23 of the second planetary gear 5 is held firmly, ie firmly fixed to the housing 7 of the planetary gear 5.
  • the third component K13, K23 can be either the sun gear SOI, SO2 or the bridge ST1, ST2, wherein it is also essential here that the third component K13, K23 in each case by the same part - ie either bridge or sun gear - is formed.
  • the same name means that the third component in the first planetary gear 4 and the second planetary gear 5 is formed by the same component.
  • First and second planetary gear 4, 5 may advantageously be arranged in a common housing 7.
  • the first components KU, K21 of the first and second planetary gear 4, 5 are formed by the webs STL, ST2.
  • the sun gears SOI, S02 of the two planetary gear 4, 5 form the third components K13, K23.
  • the electric machine 3 is directly connected to the transmission output shaft 9.
  • Fig. 3 differs from the embodiment shown in Fig. 1 in that the electric machine 3 acts directly on the common ring gear H. The remainder of the arrangement corresponds to that of FIG. 1.
  • the embodiment variant shown in FIG. 2 differs from the embodiment shown in FIG. 1 in that the first components KU, K21 are each separated by the sun gears SOI, SO2 of the planetary gear 4, 5 and the third component K13, K23 through the webs ST1 , ST2 of the two planetary gear 4, 5 are formed.
  • the internal combustion engine 1 is connected via the transmission input shaft 8 directly to the sun gear SOI of the first planetary gear 4.
  • the transmission output shaft 9 is directly connected to the sun gear S02 of the second planetary gear 5.
  • the braking device 6 acts on the web STl of the first planetary gear 4.
  • the torque of the internal combustion engine 1 can be continuously switched on or off. Due to the identical design planetary gear 4, 5 a very cost-effective, compact drive train arrangement is possible, with switchable shaft couplings can be completely eliminated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug, mit einer Brennkraftmaschine (1), zumindest einer elektrischen Maschine (3), mit einem ersten Planetengetriebe (4) und einem zweiten Planetengetriebe (5) zwischen einer mit der Abtriebswelle (10) der Brennkraftmaschine antriebsverbundenen Getriebeantriebswelle (8) und einer Getriebeabtriebswelle (9), wobei jedes Planetengetriebe (4, 5) die Komponenten Sonnenrad (SO1, SO2), Steg (ST1, ST2) und Hohlrad (H1, H2) aufweist, und wobei die Getriebeantriebswelle (8) mit einer ersten Komponente (K11) des ersten Planetengetriebes (4) antriebsverbunden ist, und das erste Planetengetriebe (4) und das zweite Planetengetriebe (5) im Antriebsstrang in Serie hintereinander angeordnet und über eine für beide Planetengetriebe (8, 9) gleichnamige zweite Komponente (K12, K12) miteinander antriebsverbunden sind, und wobei eine dritte Komponente (K13) zumindest eines der beiden Planetengetriebe (4, 5) mit einer Bremseinrichtung (6) verbindbar ist. Um eine einfache und kompakte Antriebsstranggestaltung zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass das erste und das zweite Planetengetriebe (4, 5) baugleich ausgebildet sind, dass die Bremseinrichtung (6) auf eine dritte Komponente (K13) des ersten Planetengetriebes (4) einwirkt, wobei vorzugsweise eine gleichnamige dritte Komponente (K23) des zweiten Planetengetriebes (5) gehäusefest ausgebildet ist, und dass eine zur ersten Komponente (K11) des ersten Planetengetriebes (4) gleichnamige erste Komponente (K21) des zweiten Planetengetriebes (5) mit der Getriebeabtriebswelle (9) antriebsverbunden ist.

Description

Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug, mit einer Brennkraftmaschine, zumindest einer elektrischen Maschine, mit einem ersten Planetengetriebe und einem zweiten Planetengetriebe zwischen einer mit der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine antriebsverbundenen Getriebeantriebswelle und einer Getriebeabtriebswelle, wobei jedes Planetengetriebe die Komponenten Sonnenrad, Steg und Hohlrad aufweist, und wobei die Getriebeantriebswelle mit einer ersten Komponente des ersten Planetengetriebes antriebsverbunden ist, und das erste Planetengetriebe und das zweite Planetengetriebe im Antriebsstrang in Serie hintereinander angeordnet und über eine für beide Planetengetriebe gleichnamige zweite Komponente miteinander antriebsverbunden sind, und wobei eine dritte Komponente zumindest eines der beiden Planetengetriebe mit einer Bremseinrichtung verbindbar ist.
Antriebsstränge für Serien-Hybridfahrzeuge mit einer Brennkraftmaschine und zumindest einer elektrischen Maschine sind aus den Veröffentlichungen US 6,026,921 A, DE 10 229 535 AI und US 7,347,803 A bekannt. Bei derartigen als Vollhybridsysteme bekannte Antriebsstränge kann das Fahrzeug wahlweise alleine durch den Elektromotor ohne Unterstützung der Brennkraftmaschine betrieben werden. Bei einem bestimmten Betriebspunkt wird die Brennkraftmaschine dazugeschaltet, wodurch der Antrieb durch Kombination der Brennkraftmaschine mit dem Elektromotor erfolgt. Zum Verbinden und Trennen der Brennkraftmaschine mit bzw. vom restlichen Antriebsstrang ist eine Schaltkupplung erforderlich. Nachteilig ist, dass für die Schaltkupplung zusätzlicher Bauraum zur Verfügung gestellt werden muss.
Weiters sind Hybridantriebsstränge mit Planetengetriebesätzen bekannt, welche als leistungsverzweigende Getriebe eingesetzt werden, wobei eine elektrische Maschine und eine Brennkraftmaschine an verschiedenen Komponenten des Planetengetriebes angreifen und wobei der Abtrieb über eine weitere Komponente des Planetengetriebes erfolgt. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus der DE 10 2007 054 361 AI bekannt. Nachteilig ist, dass in solch einer Anordnung die elektrische Maschine ständig Drehmoment zur Verfügung stellen muss, um Antriebsmoment der Brennkraftmaschine in den Antriebsstrang zu übertragen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfachen und platzsparenden Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug bereitzustellen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das erste und das zweite Planetengetriebe baugleich ausgebildet sind, dass die Bremseinrichtung auf eine dritte Komponente des ersten Planetengetriebes einwirkt, wobei vorzugsweise eine gleichnamige dritte Komponente des zweiten Planetengetriebes gehäusefest ausgebildet ist, und dass eine zur ersten Komponente des ersten Planetengetriebes gleichnamige erste Komponente des zweiten Planetengetriebes mit der Getriebeabtriebswelle antriebsverbunden ist.
Die elektrische Maschine kann mit der ersten oder zweiten Komponente des zweiten Planetengetriebes antriebsverbunden ist.
In einer sehr einfachen und kompakten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die zweite Komponente jeweils durch das Hohlrad des Planetengetriebes gebildet ist. Zur starren Antriebsverbindung können dabei die Hohlräder der ersten und zweiten Planetengetriebe einstückig integral ausgeführt sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste Komponente durch das Sonnenrad und die dritte Komponente durch den Steg des Planetengetriebes gebildet ist. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die erste Komponente durch den Steg und die dritte Komponente durch das Sonnenrad des Planetengetriebes gebildet ist.
Alle Ausführungsvarianten haben gemeinsam, dass der Antriebsstrang ohne schaltbare Wellenkupplung ausgeführt ist, so dass die Brennkraftmaschine ständig und fix mit der ersten Komponente des ersten Planetengetriebes und die Getriebeabtriebswelle ständig und fix mit der gleichnamigen ersten Komponente des zweiten Planetengetriebes verbunden ist.
Dadurch, dass auf schaltbare Wellenkupplungen im Antriebsstrang zwischen der Brennkraftmaschine und der Abtriebswelle des Fahrzeuges vollkommen verzichtet wird, kann einerseits Bauraum und Komponenten eingespart werden, andererseits ergibt sich eine sehr einfach Ansteuerung für das Umschalten zwischen den beiden Antriebsmaschinen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch :
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang in einer ersten Ausführungsvariante;
Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang in einer zweiten Ausführungsvariante; und Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang in einer dritten Ausführungsvariante.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen einen Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine 1, einer elektrischen Maschine 3, einem ersten Planetengetriebe 4 und einem zweiten Planetengetriebe 5. Der restliche getriebeabtriebsei- tige Antriebsstrang inklusive Differential und Antriebsräder ist durch Bezugszeichen 2 angedeutet. Die Abtriebswelle 10 der Brennkraftmaschine 1 ist direkt mit der Getriebeeingangswelle 8 und diese wiederum direkt mit einer ersten Komponente KU des ersten Planetengetriebes 4 verbunden. Eine gleichnamige erste Komponente K21 des zweiten Planetengetriebes 5 ist direkt über die Getriebeabtriebswelle 9 mit dem abtriebsräderseitigen Antriebsstrang 2 verbunden.
Jedes der beiden Planetengetriebe 4, 5 weist ein Sonnenrad SOI, S02, einen Steg ST1, ST2 mit Planetenrädern PL1, PL2 und ein Hohlrad H l, H2 auf.
Wie im weiteren noch erläutert wird, kann die erste Komponente KU, K21 entweder der Steg ST1, ST2, oder das Sonnenrad SOI, S02 sein, wobei es wesentlich ist, dass die erste Komponente KU, K21 in jeweils einer Ausführung durch den gleichen Teil - also entweder Sonnenrad oder Steg - gebildet wird. Gleichnamig bedeutet in diesem Zusammenhang also, das die erste Komponente beim ersten Planetengetriebe 4 und beim zweiten Planetengetriebe 5 durch den gleichen Bauteil gebildet wird.
Eine zweite Komponente K12 des ersten Planetengetriebes 4 ist mit einer gleichnamigen zweiten Komponente K22 des zweiten Planetengetriebes 5 starr antriebsverbunden. In allen hier gezeigten Ausführungsbeispielen wird die zweite Komponente K12, K22 durch Hohlräder H l, H2 der beiden Planetengetriebe 4, 5 gebildet, wobei die Hohlräder Hl, H2 beider Planetengetriebe vorteilhafterweise einstückig und somit als gemeinsame Hohlradeinheit H ausgebildet sein können.
Eine dritte Komponente K13 des ersten Planetengetriebes 4 kann über eine Bremseinrichtung 6 abgebremst werden. Die gleichnamige dritte Komponente K23 des zweiten Planetengetriebes 5 ist fest gehalten, d.h. fest dem Gehäuse 7 des Planetengetriebes 5 fest verbunden. Analog zur ersten Komponente, kann die dritte Komponente K13, K23 entweder das Sonnenrad SOI, S02 oder der Steg ST1, ST2 sein, wobei es auch hier wesentlich ist, dass die dritte Komponente K13, K23 in jeweils einer Ausführung durch den gleichen Teil - also entweder Steg oder Sonnenrad - gebildet wird. Auch hier ist mit gleichnamig gemeint, dass die dritte Komponente beim ersten Planetengetriebe 4 und beim zweiten Planetengetriebe 5 durch den gleichen Bauteil gebildet wird. Erstes und zweites Planetengetriebe 4, 5 können vorteilhafterweise in einem gemeinsamen Gehäuse 7 angeordnet sein.
In Fig. 1 werden die ersten Komponenten KU, K21 des ersten bzw. zweiten Planetengetriebes 4, 5 durch die Stege STl, ST2 gebildet. Die Sonnenräder SOI, S02 der beiden Planetengetriebe 4, 5 bilden die dritten Komponenten K13, K23 aus. Die elektrische Maschine 3 ist direkt mit der Getriebeabtriebswelle 9 verbunden.
Fig. 3 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführung dadurch, dass die elektrische Maschine 3 direkt auf das gemeinsame Hohlrad H einwirkt. Der Rest der Anordnung entspricht der aus Fig. 1.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsvariante unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten Ausführung dadurch, dass die ersten Komponenten KU, K21 jeweils durch die Sonnenräder SOI, S02 der Planetengetriebe 4, 5 und die dritten Komponente K13, K23 jeweils durch die Stege STl, ST2 der beiden Planetengetriebe 4, 5 gebildet sind. Somit ist die Brennkraftmaschine 1 über die Getriebeantriebswelle 8 direkt mit dem Sonnenrad SOI des ersten Planetengetriebes 4 verbunden. Weiters ist die Getriebeabtriebswelle 9 direkt mit dem Sonnenrad S02 des zweiten Planetengetriebes 5 verbunden. Die Bremseinrichtung 6 wirkt auf den Steg STl des ersten Planetengetriebes 4 ein.
Durch Betätigen der Bremseinrichtung 6, welche beispielsweise durch ein Bremsband gebildet sein kann, kann das Drehmoment der Brennkraftmaschine 1 stufenlos zu- oder weggeschaltet werden. Durch die baugleich ausgeführten Planetengetriebe 4, 5 wird eine sehr kostengünstige, kompakte Antriebsstranganordnung ermöglicht, wobei schaltbare Wellenkupplungen völlig entfallen können.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug, mit einer Brennkraftmaschine (1), zumindest einer elektrischen Maschine (3), mit einem ersten Planetengetriebe (4) und einem zweiten Planetengetriebe (5) zwischen einer mit der Abtriebswelle (10) der Brennkraftmaschine antriebsverbundenen Getriebeantriebswelle (8) und einer Getriebeabtriebswelle (9), wobei jedes Planetengetriebe (4, 5) die Komponenten Sonnenrad (SOI, S02), Steg (STl, ST2) und Hohlrad (H l, H2) aufweist, und wobei die Getriebeantriebswelle (8) mit einer ersten Komponente (KU) des ersten Planetengetriebes (4) antriebsverbunden ist, und das erste Planetengetriebe (4) und das zweite Planetengetriebe (5) im Antriebsstrang in Serie hintereinander angeordnet und über eine für beide Planetengetriebe (8, 9) gleichnamige zweite Komponente (K12, K12) miteinander antriebsverbunden sind, und wobei eine dritte Komponente (K13) zumindest eines der beiden Planetengetriebe (4, 5) mit einer Bremseinrichtung (6) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Planetengetriebe (4, 5) baugleich ausgebildet sind, dass die Bremseinrichtung (6) auf eine dritte Komponente (K13) des ersten Planetengetriebes (4) einwirkt, wobei vorzugsweise eine gleichnamige dritte Komponente (K23) des zweiten Planetengetriebes (5) gehäusefest ausgebildet ist, und dass eine zur ersten Komponente (KU) des ersten Planetengetriebes (4) gleichnamige erste Komponente (K21) des zweiten Planetengetriebes (5) mit der Getriebeabtriebswelle (9) antriebsverbunden ist.
2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) mit der ersten oder zweiten Komponente (K21, K22) des zweiten Planetengetriebes (5) antriebsverbunden ist.
3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente (K12, K22) jeweils durch das Hohlrad (H l, H2) jedes Planetengetriebes (4, 5) gebildet ist.
4. Antriebsstrang nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräder (H l, H2) der ersten und zweiten Planetengetriebe (4, 5) einstückig ausgeführt sein.
5. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (KU, K21) durch den Steg (STl, ST2) und die dritte Komponente (K13, K23) durch das Sonnenrad (SOI, S02) des Planetengetriebes (4, 5) gebildet ist (Fig. 1, 3). Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (KU, K21) durch das Sonnenrad (SOI, S02) und die dritte Komponente (K13, K23) durch den Steg (STl, ST2) des Planetengetriebes (4, 5) gebildet ist (Fig. 2).
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang ohne schaltbare Wellenkupplungen ausgeführt ist, so dass die Brennkraftmaschine (1) ständig und fix mit der ersten Komponente (KU) des ersten Planetengetriebes und die Getriebeabtriebswelle (9) ständig und fix mit der ersten Komponente des zweiten Planetengetriebes (5) antriebsverbunden ist.
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