WO2012025202A1 - Hybrid drive system for a motor vehicle - Google Patents

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WO2012025202A1
WO2012025202A1 PCT/EP2011/004126 EP2011004126W WO2012025202A1 WO 2012025202 A1 WO2012025202 A1 WO 2012025202A1 EP 2011004126 W EP2011004126 W EP 2011004126W WO 2012025202 A1 WO2012025202 A1 WO 2012025202A1
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gear
planetary gear
planetary
sun gear
electric machine
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PCT/EP2011/004126
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Norbert Scholz
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a hybrid drive assembly for a motor vehicle whose elements are at least partially contained in a housing.
  • Hybrid drive arrangements in the form of power-split transmissions are known to the person skilled in many designs.
  • Such drive arrangements comprise a first electric machine, which is usually designed as an internal rotor and can be operated in both motor and generator mode, and a second electric machine, which is usually also designed as an internal rotor and operable in both motor and generator operation.
  • the electric machines are each a planetary gear with ring gear, sun gear and a set of rotatably mounted on a land planetary gears with an input-side drive and / or an output side
  • a hybrid drive arrangement according to the invention for a motor vehicle comprises a housing in which at least sections are contained:
  • a first electric machine with a housing-fixed, outer stator and an inner rotor
  • a second electric machine having a housing-fixed, outer stator and an inner rotor, which is arranged axially adjacent to the first electrical machine
  • a first planetary gear comprising a ring gear, a sun gear, and a set of planet gears rotatably mounted on a land meshing with the ring gear and the sun gear, the first planetary gear coupling the first electric machine to the input shaft and the output shaft;
  • a second planetary gear comprising a ring gear, a sun gear and a rotatably mounted on a web gear meshing with the ring gear and the sun gear of planetary gears, wherein the second planetary gear coupling the first planetary gear with the second electric machine, and
  • a third planetary gear comprising a ring gear, a sun gear, and a set of planetary gears rotatably mounted on a land meshing with the ring gear and the sun gear, the third planetary gear coupling the second electric machine to the output shaft;
  • the web of the first planetary gear is fixedly connected to the ring gear of the second planetary gear
  • the web of the second planetary gear is fixedly connected to the ring gear of the first planetary gear
  • Planetary gear is firmly connected.
  • Coupled or “coupled” is widely understood and in particular comprises the fixed connection on the one hand and the switchable coupling or connectivity on the other hand.
  • Fixed connection or "firmly connected” means in the context of the present description a not (by means of switching elements) separable, in principle suitable for torque transmission effective closure between two elements. This can in particular a non-rotatable Be compound in which the connected elements always have a speed difference of zero.
  • a translation stage permanently, ie not (by means of switching elements) separable, coupled elements to be understood as "firmly connected”.
  • Switchable connection or “switchably connected” or “connectable” in the context of the present description means a coupling between two elements, which can be converted by means of a switching element from a torque-transmitting, connected state into a no-torque transmitting disconnected state and vice versa.
  • An essential feature of the present invention is that three planetary gear for coupling the two electric machines with the drive and / or the output shaft are provided. It takes over the here designated as the first planetary gear
  • the planetary gear transmission referred to here as second planetary gear represents an intermediate gear, which is the first planetary gear with the second electric machine or depending on the embodiment and switching state in addition to the third
  • the second planetary gear is coupled in a special way. In particular, it is symmetrical with the first one
  • the invention provides that both electrical machines each on
  • Output shaft are connectable.
  • the first clutch When the first clutch is closed, the abovementioned reactive power-free, power-split operating mode is present. However, opening the first clutch opens up further operating states, which depend on the special design of the
  • the ring gear of the third planetary gear can be connected to the housing by means of a first brake.
  • This first brake can thus determine the ring gear of the third planetary gear on the housing.
  • the third planetary gear thus acts as a pure translation stage, via which the second electric machine is coupled to the output shaft.
  • a fixed mechanical gear namely with the second clutch closed and the second brake closed
  • an additional serial hybrid mode namely when the second clutch is open and the second brake is closed, are opened by these additional shifting elements.
  • the drive shaft can be connected by means of a third clutch to the sun gear of the second planetary gear.
  • Machine can be connected by means of a third brake with the housing. As a result, an additional fixed gear is also realized.
  • the drive shaft can be connected to the housing by means of a fourth brake.
  • a torque acting on the drive shaft can be mechanically supported in purely electrical operation.
  • a support of such a retroactive torque is required so that standing in pure electrical operation internal combustion engine, which is connected outside the housing to the drive shaft, not idle rotates or runs backwards.
  • Figure 1 an embodiment of a first variant of the invention
  • Figure 2 a first embodiment of a second variant of the invention
  • Figure 3 a second embodiment of the second variant of the invention
  • Figure 4 a third and fourth embodiment of the second variant of
  • Hybrid drive arrangement according to the invention.
  • FIGS. 1-4 show various embodiments of a device according to the invention
  • All illustrated hybrid drive assemblies 10 have an input side
  • All illustrated hybrid drive arrangements 10 have a first electric machine 20 and a second electric machine 30.
  • the stator 22 of the first electric machine 20 is rotatably connected to a housing not shown in detail.
  • the rotor 24 of the first electric machine 20 is mounted for rotation radially inside the stator 22.
  • the stator 32 of the second electric machine 30 is also rotatably connected to the housing.
  • the rotor 34 of the second electric machine is radially inward of the stator 32
  • the two electrical machines 20, 30 are arranged axially adjacent to each other. This is called a so-called "in-line” configuration.
  • the first planetary gear 40 has a ring gear 42, a sun gear 44 and a set of rotatably mounted on a web 46 planetary gears 48.
  • the second planetary gear 40 has a ring gear 42, a sun gear 44 and a set of rotatably mounted on a web 46 planetary gears 48.
  • Planetary gear 50 has a ring gear 52, a sun gear 54 and a set rotatably mounted on a web 56 planetary gears 58.
  • the third planetary gear 60 has a ring gear 62, a sun gear 64 and a set of rotatably mounted on a web 66 planet wheels 68.
  • the rotor 24 of the first electric machine 20 is fixedly connected to the sun gear 44 of the first planetary gear 40.
  • the rotor 34 of the second electric machine 30 is fixedly connected to the sun gear 64 of the third planetary gear 60.
  • the attack of the electrical machines 20, 30 on the sun gears 44, 64 leads to a minimization of the moments within the gear assembly.
  • the ring gear 42 of the first planetary gear 40 is fixed to the web 56 of the second planetary gear 50 and the web 46 of the first
  • Planetary gear 40 fixed to the ring gear 52 of the second planetary gear 50 connected. This particular coupling of the first and second planetary gear 40, 50 provides the desired reactive power freedom, at least in some work areas of
  • Planetary gear 40 and the ring gear 52 of the second planetary gear 50 which, as mentioned, are fixedly connected to each other, coupled via a first clutch 70 to the output shaft switchable.
  • first clutch 70 to the output shaft switchable.
  • the invention is also conceivable with a fixed connection instead of the switchable first clutch 70. This fixed connection would correspond to operation of the hybrid drive assembly with closed first clutch 70.
  • the sun gear 64 of the third planetary gear 60 is fixedly connected to the rotor 34 of the second electric machine 30.
  • the web 66 of the third planetary gear 60 is firmly connected to the output shaft 14.
  • the ring gear 62 of the third planetary gear 60 is connected via a first brake 80 to the housing.
  • the first brake 80 is not mandatory for the present invention. Rather, embodiments with free ring gear 62 or fixed to the housing connected ring gear 62 are conceivable.
  • the arrangement of such a switching element, namely the first brake 80 opens up a wider range of operating modes, which will be discussed in more detail below.
  • the fourth brake 86 which switchably couples the drive shaft 12 to the housing, i. set the drive shaft 12 in the closed braking state on the housing and can release in the open braking state for a rotational movement.
  • the person skilled in the art will recognize that it is the action of the fourth brake 86 to boost a torque applied by the first electric machine 20 in the purely electrical operation of the motor vehicle, which is transmitted to the drive shaft 12 via the first and the second planetary gear 40, 50. Without the fourth brake 86, this task would have to be taken over by the second electric machine 30 alone. Thanks to the fourth brake 86, the first electric machine 20 can now make its own propulsion contribution.
  • Figure 1 shows an embodiment of the invention in which the rotor 34 of the second electric machine 30 is fixedly connected not only to the sun gear 54 of the second planetary gear 50 but also to the sun gear 64 of the third planetary gear 60.
  • Embodiment allows, depending on the switching state of the switching elements, i. the first clutch 70, the first brake 80 and the fourth brake 86, five different ones
  • the first brake 80 In a first power-split operating mode, the first brake 80 is closed and the other switchable elements open.
  • a mechanical branch runs from an unillustrated and coupled to the drive shaft 12 outside the housing
  • An electrical branch passes through the first planetary gear 40 to the first electric machine 20, which can either be operated as a generator or motorized to boost can be used. Due to the fixed connection between the sun gears 54, 64 of the second and third
  • Planetary gear 50, 60 with the rotor 34 of the second electric machine 30, these can also be used in the operating state described as a generator or motor to boost.
  • first brake 80 When the first brake 80 is closed and the first clutch 70 is closed, there results a fixed mechanical gear from the internal combustion engine to the output shaft 14.
  • Figure 2 shows, in contrast to Figure 1, an embodiment in which the sun gears 54, 56 of the second and third planetary gear 50, 60 are not fixed to each other.
  • the sun gear 64 of the third planetary gear 60 is as in the previously described
  • Embodiment firmly connected to the rotor 34 of the second electric machine 30.
  • the sun gear 54 of the second planetary gear 50 is connected via a second clutch 72 to the rotor 34 of the second electric machine 30 and the sun gear 64 of the third planetary gear.
  • the sun gear 54 of the second planetary gear 50 can be connected to the housing via a second brake 82. This results in two additional operating modes.
  • the additional operating modes are on the one hand a long fixed gear and on the other a serial hybrid mode.
  • the additional long Festgang results in closed second clutch 72 and closed second brake 82 and otherwise open switching elements.
  • the additional serial operating mode results when the first brake 80 is closed and the second brake 82 is closed with otherwise open switching elements. In this state, the internal combustion engine drives the first electric machine 20 over the first one
  • Planetary gear 40 regenerative on.
  • the second planetary gear 50, the sun gear 54 is held on the closed second brake 82, determines the translation Due to the open first and second clutches 70, 72, there is no connection to the output shaft 14. This is electrically driven solely by the second electric machine 72 via the third planetary gear 60 ,
  • an additional, third clutch 74 is provided, by means of which the drive shaft 12 with the sun gear 54 of the second planetary gear 50 is connectable. This results in three more operating modes.
  • the operating modes described above are also in the embodiment of Figure 3 in the same way, each with open third clutch 74 reachable.
  • the additional operating modes include a short ramp, another long ramp, and another serial mode of operation.
  • the short additional Festgang results in closed first brake 80 and
  • the second electric machine 30 drives the output shaft 14 via the third planetary gear 60, which acts as a pure transmission stage due to its ring gear 62 held by the first brake 80.
  • the embodiment of Figure 4 includes in addition to the embodiment of Figure 2 and the embodiment of Figure 3, a further, here referred to as third brake 84 brake, with which the rotor 24 of the first electric machine 20 can be fixed to the housing.
  • This measure is independent of whether, as shown in Figure 3, the drive shaft 12 by means of a third clutch 74 with the sun gear 54 of the second planetary gear 50 is connectable.
  • the third clutch 74 is thus optional in this context, which is indicated by the dashed line in Figure 4.

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Abstract

Hybrid drive system for a motor vehicle, comprising a housing and, contained in at least some sections of said housing, an input shaft (12) on the input side, an output shaft (14) on the output side, a first electrical machine (20) having an outer stator (22), fixed to the housing, and an inner rotor (24), a second electrical machine (30) having an outer stator (32), fixed to the housing, and an inner rotor (34) which is arranged axially adjacent to the first electrical machine (20), a first planetary gearbox (40), comprising a ring gear (42), a sun gear (44) and a set of planetary gears (48) which intermesh with the ring gear (42) and the sun gear (44) and are rotatably mounted on a planetary carrier (46), the first planetary gearbox (40) coupling the first electrical machine (20) to the input shaft (12) and the output shaft (14), a second planetary gearbox (50), comprising a ring gear (52), a sun gear (54) and a set of planetary gears (58) which intermesh with the ring gear (52) and the sun gear (54) and are rotatably mounted on a planetary carrier (56), the second planetary gearbox (50) coupling the first planetary gearbox to the second electrical machine (30), and a third planetary gearbox (60), comprising a ring gear (62), a sun gear (64) and a set of planetary gears (68) which intermesh with the ring gear (62) and the sun gear (64) and are rotatably mounted on a planetary carrier (66), the third planetary gearbox (60) coupling the second electrical machine (30) to the output shaft (14), the planetary carrier (46) of the first planetary gearbox (40) being fixed to the ring gear (52) of the second planetary gearbox (50), the planetary carrier (56) of the second planetary gearbox (50) being fixed to the ring gear (42) of the first planetary gearbox (40), the rotor (24) of the first electrical machine (20) being fixed to the sun gear (44) of the first planetary gearbox (40) and the rotor (34) of the second electrical machine (30) being fixed to the sun gear (64) of the third planetary gearbox (60).

Description

Beschreibung  description
Hybridantriebsordnung für ein Kraftfahrzeug Hybrid drive system for a motor vehicle
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf eine Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, deren Elemente wenigstens abschnittsweise in einem Gehäuse enthalten sind. The invention relates to a hybrid drive assembly for a motor vehicle whose elements are at least partially contained in a housing.
Stand der Technik State of the art
Hybridantriebsanordnungen in Form leistungsverzweigter Getriebe sind dem Fachmann in vielfacher Ausgestaltung bekannt. Derartige Antriebsanordnungen umfassen eine erste elektrische Maschine, die üblicherweise als Innenläufer ausgebildet und sowohl im motorischen als auch im generatorischen Betrieb betreibbar ist, sowie eine zweite elektrische Maschine, die üblicherweise ebenfalls als Innenläufer ausgebildet und sowohl im motorischen als auch im generatorischen Betrieb betreibbar ist. Die elektrischen Maschinen sind jeweils über ein Planetengetriebe mit Hohlrad, Sonnenrad und einem Satz drehbar auf einem Steg montierter Planetenräder mit einer eingangsseitigen Antriebs- und/oder einer ausgangsseitigen Hybrid drive arrangements in the form of power-split transmissions are known to the person skilled in many designs. Such drive arrangements comprise a first electric machine, which is usually designed as an internal rotor and can be operated in both motor and generator mode, and a second electric machine, which is usually also designed as an internal rotor and operable in both motor and generator operation. The electric machines are each a planetary gear with ring gear, sun gear and a set of rotatably mounted on a land planetary gears with an input-side drive and / or an output side
Abtriebswelle gekoppelt. Weiter sind die elektrischen Maschinen über eine Leistungselektronik sowohl untereinander als auch mit einem elektrischen Energiespeicher, insbesondere einem Akkumulator verbunden. Nachteilig bei derartigen Hybridantriebsanordnungen ist der relativ hohe Blindleistungsanteil im mechanischen Zweig, wenn die Hybridantriebsanordnung im leistungsverzweigten Modus arbeitet. Aufgrund von unvermeidbaren Reibungsverlusten führt auch der theoretisch verlustfreie Blindleistungsanteil im realen Fall zu Verlusten, die Output shaft coupled. Next, the electrical machines are connected via power electronics both with each other and with an electrical energy storage, in particular a battery. A disadvantage of such hybrid drive arrangements is the relatively high reactive power component in the mechanical branch when the hybrid drive arrangement operates in the power-split mode. Due to unavoidable friction losses, the theoretically lossless reactive power component also leads to losses in the real case
insbesondere im Hinblick auf eine möglichst effiziente Energieausnutzung unerwünscht sind. especially with regard to the most efficient use of energy are undesirable.
Aufgabenstellung task
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Hybridantriebsanordnung für ein It is the object of the present invention, a hybrid drive assembly for a
Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, das wenigstens in einigen Arbeitsbereichen To provide motor vehicle, at least in some work areas
blindleistungsfrei arbeitet. works without reactive power.
Darlegung der Erfindung Presentation of the invention
Eine erfindungsgemäße Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Gehäuse, in welchem wenigstens abschnittsweise enthalten sind: A hybrid drive arrangement according to the invention for a motor vehicle comprises a housing in which at least sections are contained:
BESTÄTIGUNGSKOPIE eine eingangsseitige Antriebswelle, CONFIRMATION COPY an input-side drive shaft,
eine ausgangsseitige Abtriebswelle,  an output-side output shaft,
eine erste elektrische Maschine mit einem gehäusefesten, äußeren Stator und einem innenliegenden Rotor,  a first electric machine with a housing-fixed, outer stator and an inner rotor,
eine zweite elektrische Maschine mit einem gehäusefesten, äußeren Stator und einem innenliegenden Rotor, die der ersten elektrischen Maschine axial benachbart angeordnet ist,  a second electric machine having a housing-fixed, outer stator and an inner rotor, which is arranged axially adjacent to the first electrical machine,
ein erstes Planetengetriebe, umfassend ein Hohlrad, ein Sonnenrad und einen mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad kämmenden, drehbar auf einem Steg montierten Satz von Planetenrädern, wobei das erste Planetengetriebe die erste elektrischen Maschine mit der Antriebswelle und der Abtriebswelle koppelt,  a first planetary gear comprising a ring gear, a sun gear, and a set of planet gears rotatably mounted on a land meshing with the ring gear and the sun gear, the first planetary gear coupling the first electric machine to the input shaft and the output shaft;
ein zweites Planetengetriebe, umfassend ein Hohlrad, ein Sonnenrad und einen mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad kämmenden, drehbar auf einem Steg montierten Satz von Planetenrädem, wobei das zweite Planetengetriebe das erste Planetengetriebe mit der zweiten elektrische Maschine koppelt, und  a second planetary gear, comprising a ring gear, a sun gear and a rotatably mounted on a web gear meshing with the ring gear and the sun gear of planetary gears, wherein the second planetary gear coupling the first planetary gear with the second electric machine, and
ein drittes Planetengetriebe, umfassend ein Hohlrad, ein Sonnenrad und einen mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad kämmenden, drehbar auf einem Steg montierten Satz von Planetenrädern, wobei das drittes Planetengetriebe die zweite elektrische Maschine mit der Abtriebswelle koppelt,  a third planetary gear comprising a ring gear, a sun gear, and a set of planetary gears rotatably mounted on a land meshing with the ring gear and the sun gear, the third planetary gear coupling the second electric machine to the output shaft;
wobei in which
der Steg des ersten Planetengetriebes mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes fest verbunden ist,  the web of the first planetary gear is fixedly connected to the ring gear of the second planetary gear,
der Steg des zweiten Planetengetriebes mit dem Hohlrad des ersten Planetengetriebes fest verbunden ist,  the web of the second planetary gear is fixedly connected to the ring gear of the first planetary gear,
der Rotor der ersten elektrischen Maschine mit dem Sonnenrad des ersten  the rotor of the first electric machine with the sun gear of the first
Planetengetriebes fest verbunden ist und  Planetary gear is firmly connected and
der Rotor der zweiten elektrischen Maschine mit dem Sonnenrad des dritten  the rotor of the second electric machine with the sun gear of the third
Planetengetriebes fest verbunden ist.  Planetary gear is firmly connected.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Im Rahmen dieser Beschreibung wird der Begriff„Kopplung" bzw.„gekoppelt" weit verstanden und umfasst insbesondere die feste Verbindung einerseits und die schaltbare Kopplung bzw. Verbindbarkeit andererseits. In the context of this description, the term "coupling" or "coupled" is widely understood and in particular comprises the fixed connection on the one hand and the switchable coupling or connectivity on the other hand.
„Feste Verbindung" bzw.„fest verbunden" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Beschreibung einen nicht (mittels Schaltelementen) trennbaren, grundsätzlich zur Momentenübertragung geeigneten Wirkschluss zwischen zwei Elementen. Dies kann insbesondere eine drehfeste Verbindung sein, bei der die verbundenen Elemente stets eine Drehzahldifferenz von Null aufweisen. Andererseits sollen im Rahmen der vorliegenden Beschreibung auch beispielsweise über eine Übersetzungsstufe dauerhaft, d.h. nicht (mittels Schaltelementen) trennbar, miteinander gekoppelte Elemente als„fest verbunden" verstanden werden. "Fixed connection" or "firmly connected" means in the context of the present description a not (by means of switching elements) separable, in principle suitable for torque transmission effective closure between two elements. This can in particular a non-rotatable Be compound in which the connected elements always have a speed difference of zero. On the other hand, in the context of the present description, for example, via a translation stage permanently, ie not (by means of switching elements) separable, coupled elements to be understood as "firmly connected".
„Schaltbare Verbindung" bzw.„schaltbar verbunden" oder„verbindbar" bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Beschreibung eine Kopplung zwischen zwei Elementen, die mittels eines Schaltelementes von einem momentenübertragenden, verbundenen Zustand in einen keine Momente übertragenden getrennten Zustand und umgekehrt überführbar ist. "Switchable connection" or "switchably connected" or "connectable" in the context of the present description means a coupling between two elements, which can be converted by means of a switching element from a torque-transmitting, connected state into a no-torque transmitting disconnected state and vice versa.
Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, dass drei Planetengetriebe zur Kopplung der beiden elektrischen Maschinen mit der Antriebs- und/oder der Abtriebswelle vorgesehen sind. Dabei übernimmt das hier als erstes Planetengetriebe bezeichnetes An essential feature of the present invention is that three planetary gear for coupling the two electric machines with the drive and / or the output shaft are provided. It takes over the here designated as the first planetary gear
Planetengetriebe die Ankopplung der ersten elektrischen Maschine und das hier als drittes Planetengetriebe bezeichnetes Planetengetriebe die Ankopplung der zweiten elektrischen Maschine. Das hier als zweites Planetengetriebe bezeichnete Planetengetriebe stellt ein Zwischengetriebe dar, welches das erste Planetengetriebe mit der zweiten elektrischen Maschine bzw. je nach Ausführungsform und Schaltzustand zusätzlich mit dem dritten Planetary gear coupling the first electric machine and the planetary gear referred to here as the third planetary gear coupling the second electric machine. The planetary gear transmission referred to here as second planetary gear represents an intermediate gear, which is the first planetary gear with the second electric machine or depending on the embodiment and switching state in addition to the third
Planetengetriebe koppelt. Zur Vermeidung von Blindleistung ist das zweite Planetengetriebe in besonderer Weise angekoppelt. Insbesondere ist es symmetrisch mit dem ersten Coupling planetary gear. To avoid reactive power, the second planetary gear is coupled in a special way. In particular, it is symmetrical with the first one
Planetengetriebe gekoppelt, indem kreuzweise der Steg und das Hohlrad des einen Planetary gear coupled by crossing the bridge and the ring gear of one
Planetengetriebes mit dem Hohlrad bzw. dem Steg des anderen Planetengetriebes fest verbunden sind. Hieraus ergibt sich ein blindleistungsfreier Bereich innerhalb des Planetary gear with the ring gear or the web of the other planetary gear are firmly connected. This results in a blind power-free area within the
leistungsverzweigten Arbeitsmodus. power-split work mode.
Weiter ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass beide elektrische Maschinen jeweils am Next, the invention provides that both electrical machines each on
Sonnenrad des ihnen zugeordneten Planetengetriebes angreifen. Hierdurch werden die Momente in wünschenswerter Weise minimiert. Sun gear of their associated planetary gear attack. As a result, the moments are minimized in a desirable manner.
Bei einer günstigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Steg des ersten Planetengetriebes und das Hohlrad des zweiten Planetengetriebes, die erfindungsgemäß untereinander fest verbunden sind, gemeinsam mittels einer ersten Kupplung mit der In a favorable development of the invention, it is provided that the web of the first planetary gear and the ring gear of the second planetary gear, which are firmly interconnected according to the invention, together by means of a first clutch with the
Abtriebswelle verbindbar sind. Bei geschlossener erster Kupplung liegt der vorgenannte blindleistungsfreie, leistungsverzweigte Betriebsmodus vor. Ein Öffnen der ersten Kupplung eröffnet jedoch weitere Betriebszustände, die von der speziellen Ausgestaltung der Output shaft are connectable. When the first clutch is closed, the abovementioned reactive power-free, power-split operating mode is present. However, opening the first clutch opens up further operating states, which depend on the special design of the
Getriebeanordnung und dem aktuellen Schaltzustand eventueller weiterer Schaltelemente abhängen. So kann bei einer Weiterbildung der Erfindung beispielsweise vorgesehen sein, dass das Hohlrad des dritten Planetengetriebes mittels einer ersten Bremse mit dem Gehäuse verbindbar ist. Diese erste Bremse kann somit das Hohlrad des dritten Planetengetriebes am Gehäuse festlegen. Das dritte Planetengetriebe wirkt somit als reine Übersetzungsstufe, über die die zweite elektrische Maschine mit der Abtriebswelle gekoppelt ist. Depend on gear arrangement and the current switching state of any other switching elements. Thus, in a further development of the invention, it can be provided, for example, that the ring gear of the third planetary gear can be connected to the housing by means of a first brake. This first brake can thus determine the ring gear of the third planetary gear on the housing. The third planetary gear thus acts as a pure translation stage, via which the second electric machine is coupled to the output shaft.
Die Erfindung und die vorgenannten Weiterbildungen lassen sich bei zwei grundsätzlichen alternativen Ausführungsformen der Hybridantriebsanordnung einsetzen. Bei einer ersten Alternative ist vorgesehen, dass das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes mit dem The invention and the aforementioned developments can be used in two basic alternative embodiments of the hybrid drive assembly. In a first alternative, it is provided that the sun gear of the second planetary gear with the
Sonnenrad des dritten Planetengetriebes und somit auch mit dem Rotor der zweiten Sun gear of the third planetary gear and thus also with the rotor of the second
elektrischen Maschine fest verbunden ist. electrical machine is firmly connected.
Bei einer zweiten grundsätzlichen Alternative ist hingegen vorgesehen, dass das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes In a second basic alternative, however, it is provided that the sun gear of the second planetary gear
mittels einer zweiten Bremse mit dem Gehäuse verbindbar ist und  is connectable by means of a second brake with the housing and
mittels einer zweiten Kupplung mit dem Sonnenrad des dritten Planetengetriebes verbindbar ist.  is connectable by means of a second clutch with the sun gear of the third planetary gear.
Durch diese zusätzlichen Schaltelemente wird einerseits ein fester mechanischer Gang, nämlich bei geschlossener zweiter Kupplung und geschlossener zweiter Bremse realisiert und zum anderen ein zusätzlicher serieller Hybridmodus, nämlich bei geöffneter zweiter Kupplung und geschlossener zweiter Bremse eröffnet.  On the one hand, a fixed mechanical gear, namely with the second clutch closed and the second brake closed, and on the other hand an additional serial hybrid mode, namely when the second clutch is open and the second brake is closed, are opened by these additional shifting elements.
Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Antriebswelle mittels einer dritten Kupplung mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes verbindbar ist. In a development of this embodiment, it is provided that the drive shaft can be connected by means of a third clutch to the sun gear of the second planetary gear.
Hierdurch wird ein weiterer fester Gang etabliert. As a result, another fixed gear is established.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Rotor der ersten elektrischen Alternatively or additionally, it may be provided that the rotor of the first electrical
Maschine mittels einer dritten Bremse mit dem Gehäuse verbindbar ist. Hierdurch wird ebenfalls ein zusätzlicher fester Gang realisiert. Machine can be connected by means of a third brake with the housing. As a result, an additional fixed gear is also realized.
Bei allen vorgenannten Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Antriebswelle mittels einer vierten Bremse mit dem Gehäuse verbindbar ist. Mittels dieser Bremse lässt sich im rein elektrischen Betrieb ein auf die Antriebswelle rückwirkendes Drehmoment mechanisch abstützen. Eine Abstützung eines solchen rückwirkenden Drehmomentes ist erforderlich, damit die beim rein elektrischen Betrieb stehende Verbrennungsmaschine, welche außerhalb des Gehäuses an die Antriebswelle angeschlossen ist, nicht leer mitdreht oder rückwärts läuft. In all the aforementioned embodiments, it can be provided that the drive shaft can be connected to the housing by means of a fourth brake. By means of this brake, a torque acting on the drive shaft can be mechanically supported in purely electrical operation. A support of such a retroactive torque is required so that standing in pure electrical operation internal combustion engine, which is connected outside the housing to the drive shaft, not idle rotates or runs backwards.
Üblicherweise, d.h. gemäß Stand der Technik, erfolgt eine derartige Momentenabstützung nicht, sodass kein Moment am Sonnenrad des ersten Planetensatzes durch die erste elektrische Maschine im elektrischen Fahrmodus aufgebracht werden kann. Bei der bevorzugt vorgesehenen mechanischen Abstützung gegen das Gehäuse hingegen kann die erste elektrische Maschine unabhängig betrieben und zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs benutzt werden. Usually, ie according to the prior art, such a torque support does not take place, so that no moment on the sun gear of the first planetary gear set by the first electric machine can be applied in the electric drive mode. In the case of the preferably provided mechanical support against the housing, however, the first electric machine can be operated independently and used for propulsion of the motor vehicle.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following specific description and the drawings.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Es zeigen: Brief description of the drawings In the drawings:
Figur 1 : eine Ausführungsform einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Figure 1: an embodiment of a first variant of the invention
Hybridantriebsanordnung,  Hybrid propulsion system,
Figur 2: eine erste Ausführungsform einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen Figure 2: a first embodiment of a second variant of the invention
Hybridantriebsanordnung,  Hybrid propulsion system,
Figur 3: eine zweite Ausführungsform der zweiten Variante der erfindungsgemäßen Figure 3: a second embodiment of the second variant of the invention
Hybridantriebsanordnung,  Hybrid propulsion system,
Figur 4: eine dritte und vierte Ausführungsform der zweiten Variante der Figure 4: a third and fourth embodiment of the second variant of
erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung.  Hybrid drive arrangement according to the invention.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen Detailed description of preferred embodiments
Die Figuren 1-4 zeigen verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen FIGS. 1-4 show various embodiments of a device according to the invention
Hybridantriebsanordnung 10. In allen Figuren wiederkehrende Elemente sollen zunächst gemeinsam diskutiert werden. Im Anschluss sollen die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsformen erläutert werden. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren deuten auf gleiche oder analoge Elemente hin. Hybrid Drive Assembly 10. Recurring elements in all figures will first be discussed together. Subsequently, the differences between the individual embodiments will be explained. Like reference numerals in the figures indicate like or analogous elements.
Sämtliche dargestellten Hybridantriebsanordnungen 10 weisen eine eingangsseitige All illustrated hybrid drive assemblies 10 have an input side
Antriebswelle 12 und eine ausgangsseitige Abtriebswelle 14 auf. Weiter weisen sämtliche dargestellten Hybridantriebsanordnungen 10 eine erste elektrische Maschine 20 und eine zweite elektrische Maschine 30 auf. Der Stator 22 der ersten elektrischen Maschine 20 ist drehfest mit einem nicht im Detail dargestellten Gehäuse verbunden. Der Rotor 24 der ersten elektrischen Maschine 20 ist radial innerhalb des Stators 22 drehbeweglich gelagert. Der Stator 32 der zweiten elektrischen Maschine 30 ist ebenfalls drehfest mit dem Gehäuse verbunden. Der Rotor 34 der zweiten elektrischen Maschine ist radial innerhalb des Stators 32 Drive shaft 12 and an output side output shaft 14. Furthermore, all illustrated hybrid drive arrangements 10 have a first electric machine 20 and a second electric machine 30. The stator 22 of the first electric machine 20 is rotatably connected to a housing not shown in detail. The rotor 24 of the first electric machine 20 is mounted for rotation radially inside the stator 22. The stator 32 of the second electric machine 30 is also rotatably connected to the housing. The rotor 34 of the second electric machine is radially inward of the stator 32
drehbeweglich gelagert. Die beiden elektrischen Maschinen 20, 30 sind axial benachbart zueinander angeordnet. Man spricht hier von einer sogenannten„ln-line"-Konfiguration. rotatably mounted. The two electrical machines 20, 30 are arranged axially adjacent to each other. This is called a so-called "in-line" configuration.
Zwischen den beiden elektrischen Maschinen 20, 30 sind drei Planetengetriebe, nämlich das erste Planetengetriebe 40, das zweite Planetengetriebe 50 und das dritte Planetengetriebe 60 angeordnet. Das erste Planetengetriebe 40 weist ein Hohlrad 42, ein Sonnenrad 44 und einen Satz drehbeweglich auf einem Steg 46 gelagerter Planetenräder 48 auf. Das zweite Between the two electric machines 20, 30, three planetary gear, namely, the first planetary gear 40, the second planetary gear 50 and the third planetary gear 60 are arranged. The first planetary gear 40 has a ring gear 42, a sun gear 44 and a set of rotatably mounted on a web 46 planetary gears 48. The second
Planetengetriebe 50 weist ein Hohlrad 52, ein Sonnenrad 54 und einen Satz drehbeweglich auf einem Steg 56 gelagerter Planetenräder 58 auf. Das dritte Planetengetriebe 60 weist ein Hohlrad 62, ein Sonnenrad 64 und einen Satz drehbeweglich auf einem Steg 66 gelagerter Planetenräder 68 auf. Planetary gear 50 has a ring gear 52, a sun gear 54 and a set rotatably mounted on a web 56 planetary gears 58. The third planetary gear 60 has a ring gear 62, a sun gear 64 and a set of rotatably mounted on a web 66 planet wheels 68.
Der Rotor 24 der ersten elektrischen Maschine 20 ist fest mit dem Sonnenrad 44 des ersten Planetengetriebes 40 verbunden. Der Rotor 34 der zweiten elektrischen Maschine 30 ist fest mit dem Sonnenrad 64 des dritten Planetengetriebes 60 verbunden. Der Angriff der elektrischen Maschinen 20, 30 an den Sonnenrädern 44, 64 führt zu einer Minimierung der Momente innerhalb der Getriebeanordnung. The rotor 24 of the first electric machine 20 is fixedly connected to the sun gear 44 of the first planetary gear 40. The rotor 34 of the second electric machine 30 is fixedly connected to the sun gear 64 of the third planetary gear 60. The attack of the electrical machines 20, 30 on the sun gears 44, 64 leads to a minimization of the moments within the gear assembly.
Bei allen Ausführungsformen der Erfindung ist das Hohlrad 42 des ersten Planetengetriebes 40 fest mit dem Steg 56 des zweiten Planetengetriebes 50 und der Steg 46 des ersten In all embodiments of the invention, the ring gear 42 of the first planetary gear 40 is fixed to the web 56 of the second planetary gear 50 and the web 46 of the first
Planetengetriebes 40 fest mit dem Hohlrad 52 des zweiten Planetengetriebes 50 verbunden. Diese besondere Kopplung des ersten und zweiten Planetengetriebes 40, 50 zeitigt die angestrebte Blindleistungsfreiheit wenigstens in einigen Arbeitsbereichen der Planetary gear 40 fixed to the ring gear 52 of the second planetary gear 50 connected. This particular coupling of the first and second planetary gear 40, 50 provides the desired reactive power freedom, at least in some work areas of
Hybridantriebsanordnung 10. Hybrid drive assembly 10.
Bei allen gezeigten Ausführungsformen der Erfindung sind der Steg 46 des ersten In all shown embodiments of the invention, the web 46 of the first
Planetengetriebes 40 und das Hohlrad 52 des zweiten Planetengetriebes 50, die, wie erwähnt, fest miteinander verbunden sind, über eine erste Kupplung 70 mit der Abtriebswelle schaltbar gekoppelt. Grundsätzlich ist die Erfindung auch mit einer festen Verbindung anstelle der schaltbaren ersten Kupplung 70 denkbar. Diese feste Verbindung entspräche mit Betrieb der Hybridantriebsanordnung mit geschlossener erster Kupplung 70. Die Möglichkeit, die Planetary gear 40 and the ring gear 52 of the second planetary gear 50, which, as mentioned, are fixedly connected to each other, coupled via a first clutch 70 to the output shaft switchable. In principle, the invention is also conceivable with a fixed connection instead of the switchable first clutch 70. This fixed connection would correspond to operation of the hybrid drive assembly with closed first clutch 70. The ability to
Verbindung zur Abtriebswelle 14 mittels der ersten Kupplung 70 zu öffnen, eröffnet jedoch weitere Betriebsmodi, die weiter unten diskutiert werden sollen. Open connection to the output shaft 14 by means of the first clutch 70, however, opens up further operating modes, which will be discussed below.
Wie erwähnt, ist das Sonnenrad 64 des dritten Planetengetriebes 60 fest mit dem Rotor 34 der zweiten elektrischen Maschine 30 verbunden. Der Steg 66 des dritten Planetengetriebes 60 ist fest mit der Abtriebswelle 14 verbunden. Das Hohlrad 62 des dritten Planetengetriebes 60 ist über eine erste Bremse 80 mit dem Gehäuse verbindbar. Die erste Bremse 80 ist für die vorliegende Erfindung nicht zwingend erforderlich. Vielmehr sind Ausführungsformen mit freiem Hohlrad 62 oder fest mit dem Gehäuse verbundenem Hohlrad 62 denkbar. Die Anordnung eines solchen Schaltelementes, nämlich der ersten Bremse 80, eröffnet ein größeres Spektrum an Betriebsmodi, die weiter unten näher diskutiert werden sollen. As mentioned, the sun gear 64 of the third planetary gear 60 is fixedly connected to the rotor 34 of the second electric machine 30. The web 66 of the third planetary gear 60 is firmly connected to the output shaft 14. The ring gear 62 of the third planetary gear 60 is connected via a first brake 80 to the housing. The first brake 80 is not mandatory for the present invention. Rather, embodiments with free ring gear 62 or fixed to the housing connected ring gear 62 are conceivable. The arrangement of such a switching element, namely the first brake 80, opens up a wider range of operating modes, which will be discussed in more detail below.
Allen dargestellten Ausführungsformen gemeinsam ist noch eine hier als vierte Bremse 86 bezeichnete Bremse, die die Antriebswelle 12 schaltbar mit dem Gehäuse koppelt, d.h. die Antriebswelle 12 im geschlossenen Bremszustand am Gehäuse festlegen und im offenen Bremszustand für eine Rotationsbewegung freigeben kann. Der Fachmann wird erkennen, dass es die Wirkung der vierten Bremse 86 ist, ein von der ersten elektrischen Maschine 20 im rein elektrischen Betrieb des Kraftfahrzeugs aufgebrachtes Drehmoment, das über das erste und das zweite Planetengetriebe 40, 50 zur Antriebswelle 12 übertragen wird, anzustützen. Ohne die vierte Bremse 86 müsste diese Aufgabe von der zweiten elektrischen Maschine 30 allein übernommen werden. Dank der vierten Bremse 86 kann die erste elektrische Maschine 20 nunmehr stattdessen selbst einen Vortriebsbeitrag leisten. Common to all the embodiments shown is still a brake referred to here as the fourth brake 86 which switchably couples the drive shaft 12 to the housing, i. set the drive shaft 12 in the closed braking state on the housing and can release in the open braking state for a rotational movement. The person skilled in the art will recognize that it is the action of the fourth brake 86 to boost a torque applied by the first electric machine 20 in the purely electrical operation of the motor vehicle, which is transmitted to the drive shaft 12 via the first and the second planetary gear 40, 50. Without the fourth brake 86, this task would have to be taken over by the second electric machine 30 alone. Thanks to the fourth brake 86, the first electric machine 20 can now make its own propulsion contribution.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Rotor 34 der zweiten elektrischen Maschine 30 nicht nur mit dem Sonnenrad 54 des zweiten Planetengetriebes 50, sondern auch mit dem Sonnenrad 64 des dritten Planetengetriebes 60 fest verbunden ist. Diese Figure 1 shows an embodiment of the invention in which the rotor 34 of the second electric machine 30 is fixedly connected not only to the sun gear 54 of the second planetary gear 50 but also to the sun gear 64 of the third planetary gear 60. These
Ausführungsform ermöglicht, je nach Schaltzustand der Schaltelemente, d.h. der ersten Kupplung 70, der ersten Bremse 80 und der vierten Bremse 86, fünf unterschiedliche Embodiment allows, depending on the switching state of the switching elements, i. the first clutch 70, the first brake 80 and the fourth brake 86, five different ones
Betriebsmodi: operating modes:
In einem ersten leistungsverzweigten Betriebsmodus ist die erste Bremse 80 geschlossen und die übrigen schaltbaren Elemente geöffnet. Ein mechanischer Zweig läuft von einer nicht dargestellten und außerhalb des Gehäuses mit der Antriebswelle 12 gekoppelten In a first power-split operating mode, the first brake 80 is closed and the other switchable elements open. A mechanical branch runs from an unillustrated and coupled to the drive shaft 12 outside the housing
Verbrennungskraftmaschine über das zweite Planetengetriebe 50 und das dritte Internal combustion engine via the second planetary gear 50 and the third
Planetengetriebe 60, das aufgrund seines festgehaltenen Hohlrades 62 als reine Planetary gear 60, due to its fixed ring gear 62 as pure
Übersetzungsstufe wirkt, zur Abtriebswelle 14. Ein elektrischer Zweig läuft über das erste Planetengetriebe 40 zur ersten elektrischen Maschine 20, die dabei entweder generatorisch betrieben werden kann oder motorisch zum Boosten eingesetzt werden kann. Aufgrund der festen Verbindung zwischen den Sonnenrädern 54, 64 des zweiten und dritten An electrical branch passes through the first planetary gear 40 to the first electric machine 20, which can either be operated as a generator or motorized to boost can be used. Due to the fixed connection between the sun gears 54, 64 of the second and third
Planetengetriebes 50, 60 mit dem Rotor 34 der zweiten elektrischen Maschine 30 kann auch diese in dem beschriebenen Betriebszustand generatorisch oder motorisch zum Boosten genutzt werden. Bei geschlossener erster Bremse 80 und geschlossener erster Kupplung 70 ergibt sich ein fester mechanischer Gang von der Verbrennungskraftmaschine zur Abtriebswelle 14. Planetary gear 50, 60 with the rotor 34 of the second electric machine 30, these can also be used in the operating state described as a generator or motor to boost. When the first brake 80 is closed and the first clutch 70 is closed, there results a fixed mechanical gear from the internal combustion engine to the output shaft 14.
Bei geschlossener erster Kupplung 70 und ansonsten offenen schaltbaren Elementen ergibt sich ein zweiter leistungsverzweigter Betriebsmodus, der erfindungsgemäß blindleistungsfrei ist. With closed first clutch 70 and otherwise open switchable elements results in a second power-split operating mode, the invention is blind-free.
Zwei rein elektrische Betriebsmodi ergeben sich bei geschlossener vierter Bremse 86. Sowohl bei geschlossener erster Kupplung 70 und offener erster Bremse 80 als auch bei geschlossener erster Bremse 80 und offener erster Kupplung 70 wird ein rein elektrischer Betrieb ermöglicht, wobei sowohl die erste elektrische Maschine 20 als auch die zweite elektrische Maschine 30 zum Vortrieb beitragen können. Two purely electrical operating modes result when the fourth brake 86 is closed. Both when the first clutch 70 is open and the first brake 80 is open and when the first brake 80 and the first clutch 70 are open, purely electrical operation is possible, with both the first electric machine 20 and Also, the second electric machine 30 can contribute to propulsion.
Figur 2 zeigt im Unterschied zu Figur 1 eine Ausführungsform, bei der die Sonnenräder 54, 56 des zweiten und dritten Planetengetriebes 50, 60 nicht fest miteinander verbunden sind. Das Sonnenrad 64 des dritten Planetengetriebes 60 ist, wie bei der zuvor beschriebenen Figure 2 shows, in contrast to Figure 1, an embodiment in which the sun gears 54, 56 of the second and third planetary gear 50, 60 are not fixed to each other. The sun gear 64 of the third planetary gear 60 is as in the previously described
Ausführungsform fest mit dem Rotor 34 der zweiten elektrischen Maschine 30 verbunden. Das Sonnenrad 54 des zweiten Planetengetriebes 50 ist hingegen über eine zweite Kupplung 72 mit dem Rotor 34 der zweiten elektrischen Maschine 30 bzw. dem Sonnenrad 64 des dritten Planetengetriebes verbindbar. Zugleich ist das Sonnenrad 54 des zweiten Planetengetriebes 50 über eine zweite Bremse 82 mit dem Gehäuse verbindbar. Hierdurch ergeben sich zwei zusätzliche Betriebsmodi. Embodiment firmly connected to the rotor 34 of the second electric machine 30. The sun gear 54 of the second planetary gear 50, however, is connected via a second clutch 72 to the rotor 34 of the second electric machine 30 and the sun gear 64 of the third planetary gear. At the same time, the sun gear 54 of the second planetary gear 50 can be connected to the housing via a second brake 82. This results in two additional operating modes.
Bei geschlossener zweiter Kupplung 72 und geöffneter zweiter Bremse 82 ergeben sich dieselben leistungsverzweigten und Festgang-Betriebsmodi wie zuvor für die Ausführungsform von Figur 1 beschrieben. Die beiden zuvor beschriebenen rein elektrischen Betriebsmodi ergeben sich auch bei der Ausführungsform von Figur 2 bei geschlossener vierter Bremse 86 und zum einen bei geschlossener erster Bremse 80 und geschlossener zweiter Kupplung 72 und zum anderen bei geschlossener erster Kupplung 70, jeweils bei ansonsten offenen schaltbaren Elementen. With the second clutch 72 closed and the second brake 82 open, the same power split and stall modes of operation as previously described for the embodiment of FIG. 1 result. The two purely electrical operating modes described above also result in the embodiment of FIG. 2 with the fourth brake 86 closed and firstly with the first brake 80 and closed second clutch 72 closed and second with the first clutch 70 closed, in each case with otherwise open switchable elements.
Die zusätzlichen Betriebsmodi sind zum einen ein langer fester Gang und zum anderen ein serieller Hybridmodus. Der zusätzliche lange Festgang ergibt sich bei geschlossener zweiter Kupplung 72 und geschlossener zweiter Bremse 82 und im Übrigen offenen Schaltelementen. Der zusätzliche serielle Betriebsmodus ergibt sich bei geschlossener erster Bremse 80 und geschlossener zweiter Bremse 82 bei ansonsten offenen Schaltelementen. In diesem Zustand treibt die Verbrennungskraftmaschine die erste elektrische Maschine 20 über das erste The additional operating modes are on the one hand a long fixed gear and on the other a serial hybrid mode. The additional long Festgang results in closed second clutch 72 and closed second brake 82 and otherwise open switching elements. The additional serial operating mode results when the first brake 80 is closed and the second brake 82 is closed with otherwise open switching elements. In this state, the internal combustion engine drives the first electric machine 20 over the first one
Planetengetriebe 40 generatorisch an. Das zweite Planetengetriebe 50, dessen Sonnenrad 54 über die geschlossene zweite Bremse 82 festgehalten wird, bestimmt die Übersetzung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der ersten elektrischen Maschine 20 zusammen mit dem ersten Planetengetriebe 40. Aufgrund der offenen ersten und zweiten Kupplung 70, 72 besteht keine Verbindung zur Abtriebswelle 14. Diese wird vielmehr allein von der zweiten elektrischen Maschine 72 über das dritte Planetengetriebe 60 elektrisch angetrieben. Planetary gear 40 regenerative on. The second planetary gear 50, the sun gear 54 is held on the closed second brake 82, determines the translation Due to the open first and second clutches 70, 72, there is no connection to the output shaft 14. This is electrically driven solely by the second electric machine 72 via the third planetary gear 60 ,
Bei der Ausführungsform von Figur 3 ist eine zusätzliche, dritte Kupplung 74 vorgesehen, mittels derer die Antriebswelle 12 mit dem Sonnenrad 54 des zweiten Planetengetriebes 50 verbindbar ist. Hierdurch ergeben sich drei weitere Betriebsmodi. Die zuvor beschriebenen Betriebsmodi sind auch bei der Ausführungsform von Figur 3 in gleicher Weise, jeweils bei geöffneter dritter Kupplung 74 erreichbar. Die zusätzlichen Betriebsmodi umfassen einen kurzen Festgang, einen weiteren langen Festgang und einen weiteren seriellen Betriebsmodus. Der kurze zusätzliche Festgang ergibt sich bei geschlossener erster Bremse 80 und In the embodiment of Figure 3, an additional, third clutch 74 is provided, by means of which the drive shaft 12 with the sun gear 54 of the second planetary gear 50 is connectable. This results in three more operating modes. The operating modes described above are also in the embodiment of Figure 3 in the same way, each with open third clutch 74 reachable. The additional operating modes include a short ramp, another long ramp, and another serial mode of operation. The short additional Festgang results in closed first brake 80 and
geschlossener dritter Kupplung 74 und ansonsten offenen Schaltelementen. Der zusätzliche lange Festgang ergibt sich bei geschlossener erster und dritter Kupplung 70, 74 und im Übrigen offenen Schaltelementen. Der zusätzliche serielle Betriebsmodus ergibt sich bei geschlossener erster Bremse 80 und geschlossener dritter Kupplung 74 und im Übrigen offenen closed third clutch 74 and otherwise open switching elements. The additional long Festgang results in closed first and third clutch 70, 74 and otherwise open switching elements. The additional serial mode of operation results when the first brake 80 is closed and the third clutch 74 is closed, and otherwise open
Schaltelementen. In diesen Betriebsmodus greift die Verbrennungskraftmaschine über die geschlossene dritte Kupplung 74 am Sonnenrad 54 des zweiten Planetengetriebes 50 an, wobei das Drehmoment aufgrund der geöffneten ersten Kupplung 70 allein zum Switching elements. In this operating mode, the internal combustion engine via the closed third clutch 74 acts on the sun gear 54 of the second planetary gear 50, wherein the torque due to the opened first clutch 70 alone for
generatorischen Antrieb der ersten elektrischen Maschine 20 genutzt wird. Die zweite elektrische Maschine 30 treibt über das dritte Planetengetriebe 60, das aufgrund seines mittels der ersten Bremse 80 festgehaltenen Hohlrades 62 als reine Übersetzungsstufe wirkt, die Abtriebswelle 14 an. regenerative drive of the first electric machine 20 is used. The second electric machine 30 drives the output shaft 14 via the third planetary gear 60, which acts as a pure transmission stage due to its ring gear 62 held by the first brake 80.
Die Ausführungsform von Figur 4 umfasst zusätzlich zu der Ausführungsform von Figur 2 bzw. der Ausführungsform von Figur 3 eine weitere, hier als dritte Bremse 84 bezeichnete Bremse, mit welcher der Rotor 24 der ersten elektrischen Maschine 20 am Gehäuse festlegbar ist. Diese Maßnahme ist unabhängig davon, ob, wie in Figur 3 gezeigt, die Antriebswelle 12 mittels einer dritten Kupplung 74 mit dem Sonnenrad 54 des zweiten Planetengetriebes 50 verbindbar ist. Die dritte Kupplung 74 ist somit in diesem Zusammenhang optional, was durch deren gestrichelte Darstellung in Figur 4 signalisiert ist. Durch die Einführung der dritten Bremse 84 ergeben sich jeweils zu den bereits im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 beschriebenen Betriebsmodi, die, jeweils bei geöffneter dritter Bremse 84 unverändert bestehen bleiben, zwei weitere Festgänge, nämlich einen zusätzlichen kürzeren Festgang und einen zusätzlichen längeren Festgang. Der kürzere Festgang ergibt sich bei geschlossener erster Bremse 80 und geschlossener dritter Bremse 84 bei ansonsten offenen Schaltelementen. Der zusätzliche längere Festgang ergibt sich bei geschlossener dritter Bremse 84 und geschlossener erster Kupplung 70, bei ansonsten offenen Schaltelementen. Natürlich stellen die in den Figuren gezeigten und in der speziellen Beschreibung diskutierten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an The embodiment of Figure 4 includes in addition to the embodiment of Figure 2 and the embodiment of Figure 3, a further, here referred to as third brake 84 brake, with which the rotor 24 of the first electric machine 20 can be fixed to the housing. This measure is independent of whether, as shown in Figure 3, the drive shaft 12 by means of a third clutch 74 with the sun gear 54 of the second planetary gear 50 is connectable. The third clutch 74 is thus optional in this context, which is indicated by the dashed line in Figure 4. The introduction of the third brake 84 results in each case in the already described in connection with Figures 2 and 3 operating modes, each remain unchanged with open third brake 84, two more festivals, namely an additional shorter Festgang and an additional longer Festgang , The shorter Festgang results in closed first brake 80 and closed third brake 84 with otherwise open switching elements. The additional longer Festgang results in closed third brake 84 and closed first clutch 70, with otherwise open switching elements. Of course, the embodiments shown in the figures and discussed in the specific description represent only illustrative embodiments of the present invention. Those skilled in the art will appreciate a wide range in light of the disclosure herein
Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere kann die konkrete Ausgestaltung der Schaltelemente dem jeweiligen Einsatzfall angepasst werden. Variations are given to the hand. In particular, the specific configuration of the switching elements can be adapted to the particular application.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
Hybridantriebsanordnung Hybrid propulsion system
Antriebswelle  drive shaft
Abtriebswelle  output shaft
erste elektrische Maschine first electric machine
Stator von 20  Stator of 20
Rotor von 20  Rotor of 20
zweite elektrische Maschine second electric machine
Stator von 30  Stator of 30
Rotor von 30  Rotor of 30
erstes Planetengetriebe first planetary gear
Hohlrad von 40  Ring gear of 40
Sonnenrad von 40  Sun wheel of 40
Steg von 40  Footbridge of 40
Planetenräder von 40  Planetary wheels of 40
zweites Planetengetriebe second planetary gear
Hohlrad von 50  Ring gear of 50
Sonnenrad von 50  Sun wheel of 50
Steg von 50  Footbridge of 50
Planetenräder von 50  Planetary wheels of 50
drittes Planetengetriebe third planetary gear
Hohlrad von 60  Ring gear of 60
Sonnenrad von 60  Sun wheel of 60
Steg von 60  Footbridge of 60
Planetenräder von 60  Planetary wheels of 60
erste Kupplung first clutch
zweite Kupplung second clutch
dritte Kupplung third clutch
erste Bremse first brake
zweite Bremse second brake
dritte Bremse third brake
vierte Bremse fourth brake

Claims

Patentansprüche claims
1. Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse und darin A hybrid drive assembly for a motor vehicle, comprising a housing and therein
wenigstens abschnittsweise enthalten  at least in sections
- eine eingangsseitige Antriebswelle (12),  an input-side drive shaft (12),
- eine ausgangsseitige Abtriebswelle (14),  an output-side output shaft (14),
- eine erste elektrische Maschine (20) mit einem gehäusefesten, äußeren Stator (22) und einem innenliegenden Rotor (24),  a first electric machine (20) having a housing-fixed outer stator (22) and an inner rotor (24),
- eine zweite elektrische Maschine (30) mit einem gehäusefesten, äußeren Stator (32) und einem innenliegenden Rotor (34), die der ersten elektrischen Maschine (20) axial benachbart angeordnet ist,  a second electric machine having a housing-fixed outer stator and an inner rotor arranged axially adjacent to the first electrical machine;
- ein erstes Planetengetriebe (40), umfassend ein Hohlrad (42), ein Sonnenrad (44) und einen mit dem Hohlrad (42) und dem Sonnenrad (44) kämmenden, drehbar auf einem Steg (46) montierten Satz von Planetenrädern (48), wobei das erste Planetengetriebe (40) die erste elektrischen Maschine (20) mit der Antriebswelle (12) und der  - A first planetary gear (40) comprising a ring gear (42), a sun gear (44) and a with the ring gear (42) and the sun gear (44) meshing, rotatably mounted on a web (46) set of planetary gears (48) wherein the first planetary gear (40), the first electric machine (20) with the drive shaft (12) and the
Abtriebswelle (14) koppelt,  Output shaft (14) couples,
- ein zweites Planetengetriebe (50), umfassend ein Hohlrad (52), ein Sonnenrad (54) und einen mit dem Hohlrad (52) und dem Sonnenrad (54) kämmenden, drehbar auf einem Steg (56) montierten Satz von Planetenrädern (58), wobei das zweite  - A second planetary gear (50) comprising a ring gear (52), a sun gear (54) and a with the ring gear (52) and the sun gear (54) meshing, rotatably mounted on a web (56) set of planetary gears (58) , where the second
Planetengetriebe (50) das erste Planetengetriebe mit der zweiten elektrische Maschine (30) koppelt, und  Planetary gear (50) couples the first planetary gear to the second electric machine (30), and
- ein drittes Planetengetriebe (60), umfassend ein Hohlrad (62), ein Sonnenrad (64) und einen mit dem Hohlrad (62) und dem Sonnenrad (64) kämmenden, drehbar auf einem Steg (66) montierten Satz von Planetenrädern (68), wobei das drittes Planetengetriebe (60) die zweite elektrische Maschine (30) mit der Abtriebswelle (14) koppelt, wobei  - A third planetary gear (60) comprising a ring gear (62), a sun gear (64) and with the ring gear (62) and the sun gear (64) meshing, rotatably mounted on a web (66) set of planetary gears (68) wherein the third planetary gear (60) couples the second electric machine (30) to the output shaft (14), wherein
- der Steg (46) des ersten Planetengetriebes (40) mit dem Hohlrad (52) des zweiten Planetengetriebes (50) fest verbunden ist,  - The web (46) of the first planetary gear (40) with the ring gear (52) of the second planetary gear (50) is fixedly connected,
- der Steg (56) des zweiten Planetengetriebes (50) mit dem Hohlrad (42) des ersten Planetengetriebes (40) fest verbunden ist,  - The web (56) of the second planetary gear (50) with the ring gear (42) of the first planetary gear (40) is fixedly connected,
- der Rotor (24) der ersten elektrischen Maschine (20) mit dem Sonnenrad (44) des ersten Planetengetriebes (40) fest verbunden ist und  - The rotor (24) of the first electric machine (20) with the sun gear (44) of the first planetary gear (40) is firmly connected and
- der Rotor (34) der zweiten elektrischen Maschine (30) mit dem Sonnenrad (64) des dritten Planetengetriebes (60) fest verbunden ist. - The rotor (34) of the second electric machine (30) with the sun gear (64) of the third planetary gear (60) is firmly connected.
2. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 1 , 2. hybrid drive arrangement according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Steg (46) des ersten Planetengetriebes (40) und das Hohlrad (52) des zweiten Planetengetriebes (50) gemeinsam mittels einer ersten Kupplung (70) mit der  the web (46) of the first planetary gear (40) and the ring gear (52) of the second planetary gear (50) together by means of a first clutch (70) with the
Abtriebswelle (14) verbindbar sind.  Output shaft (14) are connectable.
3. Hybridantriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, 3. hybrid drive arrangement according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Hohlrad (62) des dritten Planetengetriebes (60) mittels einer ersten Bremse (80) mit dem Gehäuse verbindbar ist.  the ring gear (62) of the third planetary gear (60) can be connected to the housing by means of a first brake (80).
4. Hybridantriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, 4. Hybrid drive arrangement according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Sonnenrad (54) des zweiten Planetengetriebes (50) mit dem Sonnenrad (64) des dritten Planetengetriebes (60) fest verbunden ist.  the sun gear (54) of the second planetary gear (50) is fixedly connected to the sun gear (64) of the third planetary gear (60).
5. Hybridantriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5. Hybrid drive arrangement according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Sonnenrad (54) des zweiten Planetengetriebes (50)  the sun gear (54) of the second planetary gear (50)
- mittels einer zweiten Bremse (82) mit dem Gehäuse verbindbar ist und  - By means of a second brake (82) is connectable to the housing and
- mittels einer zweiten Kupplung (72) mit dem Sonnenrad (64) des dritten  - By means of a second clutch (72) with the sun gear (64) of the third
Planetengetriebes (60) verbindbar ist.  Planetary gear (60) is connectable.
6. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 5, 6. hybrid drive assembly according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Antriebswelle (12) mittels einer dritten Kupplung (74) mit dem Sonnenrad (54) des zweiten Planetengetriebes (50) verbindbar ist.  the drive shaft (12) by means of a third clutch (74) with the sun gear (54) of the second planetary gear (50) is connectable.
7. Hybridantriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, 7. Hybrid drive arrangement according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Rotor (24) der ersten elektrischen Maschine (20) mittels einer dritten Bremse (89) mit dem Gehäuse verbindbar ist.  the rotor (24) of the first electric machine (20) can be connected to the housing by means of a third brake (89).
8. Hybridantriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, 8. Hybrid drive arrangement according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Antriebswelle (12) mittels einer vierten Bremse (86) mit dem Gehäuse verbindbar ist.  the drive shaft (12) can be connected to the housing by means of a fourth brake (86).
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