WO2012113687A1 - Getriebeeinheit - Google Patents

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WO2012113687A1
WO2012113687A1 PCT/EP2012/052560 EP2012052560W WO2012113687A1 WO 2012113687 A1 WO2012113687 A1 WO 2012113687A1 EP 2012052560 W EP2012052560 W EP 2012052560W WO 2012113687 A1 WO2012113687 A1 WO 2012113687A1
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WO
WIPO (PCT)
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planetary gear
gear
planetary
operating state
internal combustion
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/052560
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English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Bichler
Rene Scheucher
Original Assignee
Magna Powertrain Ag & Co Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Magna Powertrain Ag & Co Kg filed Critical Magna Powertrain Ag & Co Kg
Priority to CN2012800098831A priority Critical patent/CN103402804A/zh
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    • F16H37/084—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 differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
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    • F16H2200/203—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes
    • F16H2200/2064—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes using at least one positive clutch, e.g. dog clutch
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    • F16H3/48—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears
    • F16H3/52—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears
    • F16H3/54—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears one of the central gears being internally toothed and the other externally toothed
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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Definitions

  • the present invention relates to a transmission unit for a drive train of a motor vehicle, which has at least one internal combustion engine and a first electric machine (and preferably also a second electric machine).
  • Hybrid powertrains for motor vehicles which use both an internal combustion engine and one or more electric machines as the drive source, are characterized by a comparatively high degree of efficiency and the possibility of saving fuel.
  • additional functions can be provided, such as a low-noise and emission-free electric driving, an electric braking with recovery of braking energy (recuperation) or an increase in acceleration by combining the motors (electric boosting).
  • a drive power from the internal combustion engine is proportionally transmitted to an electric machine and to the drive wheels of the motor vehicle, or from the internal combustion engine and at least one electric machine to the drive wheels of the motor vehicle.
  • a gear unit of the drive train comprises a first planetary gear, which ultimately effective as summation.
  • the planetary gear includes at least a first link for coupling with the electric machine or one of a plurality of electric machines, a second link for receiving drive power from the engine, and a third link for outputting drive power.
  • a gear unit comprises a second, switchable planetary gear and a clutch for switching the second planetary gear between a first operating state and a second operating state.
  • the second planetary gear has at least a first link for coupling with the internal combustion engine, a second link for coupling with the second link of the first planetary gear, and a third link, the clutch coupling the third link of the second planetary gear. hold in the first operating state (preferably fixed to the housing) and in the second operating state with the first or the second member of the second planetary gear rotatably coupled (so-called blocked circulation).
  • the second member In the first operating state, the second member can roll on the retained third member. Thus, there is a translation between the first member coupled to the engine and the second member coupled to the first planetary gear, in particular a slow gear ratio. In the second operating state are two
  • Links of the second planetary gear rotatably coupled together i. the second planetary gear is locked and has a ratio of 1: 1.
  • the drive power of the internal combustion engine is thus output without speed conversion to the first planetary gear.
  • the first, the second and the third member of each planetary gear are preferably drivingly coupled together.
  • the third member of the first planetary gear may either itself form the output member of the gear unit or be drivably coupled to a separate output member. If necessary, the gangselement form an additional translation stage or reduction stage, for example in the form of a spur gear.
  • the second member of the first planetary gear and the second member of the second planetary gear are preferably rotatably coupled to each other.
  • a planet carrier of the first planetary gear and a planet carrier of the second planetary gear can be rotatably coupled together, so as to allow a torque transmission between the two planetary gears.
  • the first planetary gear may be configured to slowly translate a rotation of the third member relative to the first member.
  • the rotational speed of the output element of the first planetary gear can be reduced relative to the rotational speed of the first electric machine, so that the use of a small-volume, high-speed electric machine is possible.
  • the first member of the first planetary gear has a sun gear, the second member of the first planetary gear a planet carrier with planetary gears rotatably mounted thereon, and the third member of the first planetary gear, a ring gear, wherein the planet gears of the second member with the first member and the third member of the second planetary gear mesh.
  • the first planetary gear is five-membered and additionally has a fourth link for coupling to a second electric machine and a fifth link, which Together with the fourth member and the third member of the planetary gear set forms a reduction stage, which translates a rotation of the third member relative to the fourth member in the slow.
  • the fourth member of the first planetary gear may be a sun gear and the fifth member of the first planetary gear may include a stationary planetary carrier having planetary gears rotatably mounted thereon and meshing with the third member and the fourth member of the first planetary gear.
  • the two electric machines can be arranged coaxially with one another and coaxially with a drive shaft of the internal combustion engine in order to allow a compact construction of the drive train.
  • the second electric machine is larger than the first electric machine, that is, the reduction stage acts on the larger of the two electric machines.
  • the second planetary gear may be configured to slowly translate a rotation of the second member relative to the first member in the first operating condition.
  • the internal combustion engine can also be operated at low rotational speeds of the output element of the transmission unit in a working point that is favorable in terms of efficiency.
  • the first member of the second planetary gear may be a sun gear
  • the second member of the second planetary gear may be a planetary carrier with planetary gears rotatably mounted thereon and the third member of the second Planetary gear may have a ring gear, wherein the planetary gears of the second member mesh with the first member and the third member of the second planetary gear. Switching can be effected without interruption by coupling or fixing individual members of the second planetary gear.
  • FIG. 1 shows a simplified representation of a drive train of a motor vehicle, which has a transmission unit according to the invention.
  • a powertrain of a motor vehicle comprises a combustion engine 1 1, a first electric machine 13, a second electric machine 15 and an axle differential 17.
  • the first electric machine 13 and the second electric machine 15 are arranged coaxially with one another and coaxially with an output shaft 12 of the internal combustion engine 11 can be operated either as a motor or as a generator.
  • the second electric machine 15 is larger than the first electric machine 13.
  • the internal combustion engine 1 1, the first electric machine 13 and the second electric machine 15 are connected to one another via a gear unit 19.
  • a driven wheel 20 of the gear unit 19 is drivingly coupled to the axle differential 17 via a spur gear toothing (or a different traction drive or a belt drive) in order to drive power from the engine 1 1 and / or from the two electric machines 13, 15 to wheels 18 of the motor vehicle to be transmitted.
  • the transmission unit 19 comprises a first planetary gear 21, which acts as a summing gear, and a second planetary gear 23, which acts as a switchable speed-reducing gear stage.
  • the first planetary gear 21 is five-membered and has a first sun gear 25, a first planet carrier 27 with planetary gears 29 rotatably mounted thereon, a first ring gear 30, a second sun gear 31, a second planet carrier 33 with planetary gears 35 rotatably mounted thereon, and a second ring gear 37 on.
  • the planet gears 29 of the first planet carrier 27 mesh with the first sun gear 25 and with the first ring gear 30, while the planet gears 35 of the second planet carrier 33 with the second sun gear 31 and the second ring gear 37 mesh.
  • the first ring gear 30 and the second ring gear 37 may be formed in particular as a one-piece component, which has an external toothing and thereby forms the output gear 20.
  • the first sun gear 25 is rotatably coupled to the first electric machine 13, while the second sun gear 31 rotatably coupled to the second electric machine 15 rotatably.
  • the second planet carrier 33 is fixed to a housing-fixed element.
  • the first planet carrier 27 forms an input element of the first planetary gear 21 and receives mechanical drive power from the internal combustion engine 11.
  • the second, switchable planetary gear 23 is drivingly connected between the engine 1 1 and the first planetary gear 21, wherein the second planetary gear 23 is tripartite and a sun gear 43, a planetary carrier 45 having rotatably mounted thereon planetary gears 47 and a ring gear 49 includes. Via an element 50 for torsional vibration damping, the sun gear 43 of the second planetary gear 23 with the output shaft 12 of the internal combustion engine 1 1 can be coupled drive-effective. Furthermore, the planet carrier 45 of the second planetary Tengetriebes 23 rotatably connected to the first planet carrier 27 of the first planetary gear 21.
  • the ring gear 49 of the second planetary gear 23 is selectively connectable to the planetary carrier 45 of the second planetary gear 23 or to a housing-fixed element.
  • a first operating state or a second operating state of the second planetary gear 23 is set, as illustrated in FIG. 1 by arrows.
  • the first operating state in which the ring gear 49 of the second planetary gear 23 is held, the planetary gears 47 of the second planetary gear 23 roll on the held ring gear 49 and thus drive the planetary carrier 45 of the second planetary gear 23 and with this also the first planet carrier 27 of the first planetary gear 21 with respect to the output shaft 12 of the internal combustion engine 1 1 reduced speed.
  • the second planetary gear 23 rotates as a block and transmits the drive power of the internal combustion engine 1 1 with a gear ratio of one to the first planetary gear 21.
  • a control device not shown in FIG. 1 ensures that the second planetary gear 23 is selectively displaced into the first operating state or into the second operating state as a function of driving state parameters.
  • the switching is preferably carried out by the control device in such a way that the internal combustion engine 1 1, the first electric machine 13 and the second electric machine 15 can each be operated in a favorable working range with regard to the -motor or generator-efficiency.
  • the ready Position of two separate speed steps of the transmission unit 19 with different gear ratio it is possible to allow based on the entire driving range of the motor vehicle, a more efficient operation.
  • a fuel economy of the internal combustion engine 11 can be achieved. It is provided in the usual way by means of the two electric machines 13, 15 in each of the two driving levels a continuous driving with the possibility of recuperation and electric boosting.

Abstract

Eine Getriebeeinheit für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, welcher zumindest einen Verbrennungsmotor und eine erste Elektromaschine (sowie vorzugsweise auch eine zweite Elektromaschine) aufweist, umfasst ein erstes Planetengetriebe, ein zweites, umschaltbares Planetengetriebe und eine Kupplung zum Umschalten des zweiten Planetengetriebes zwisehen einem ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand. Das erste Planetengetriebe weist zumindest ein erstes Glied zum Koppeln mit der ersten Elektromaschine, ein zweites Glied zum Aufnehmen einer Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor und ein drittes Glied zum Ausgeben von Antriebsleistung auf. Das zweite Planetengetriebe weist zumindest ein erstes Glied zum Koppeln mit dem Verbrennungsmotor, ein zweites Glied zum Koppeln mit dem zweiten Glied des ersten Planetengetriebes und ein drittes Glied auf. In dem ersten Betriebszustand hält die Kupplung das dritte Glied des zweiten Planetengetriebes fest. In dem zweiten Betriebszustand koppelt die Kupplung das dritte Glied des zweiten Planetengetriebes mit dem ersten oder dem zweiten Glied des zweiten Planetengetriebes drehfest.

Description

Getriebeeinheit
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, welcher zumindest einen Verbrennungsmotor und eine erste Elektromaschine (sowie vorzugsweise auch eine zweite Elektromaschine) aufweist. Hybridantriebsstränge für Kraftfahrzeuge, welche als Antriebsquelle sowohl einen Verbrennungsmotor als auch eine oder mehrere Elektroma- schinen verwenden, zeichnen sich durch einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad und die Möglichkeit zur Kraftstoffeinsparung aus. Darüberhinaus können gegenüber Antriebssystemen mit einem Verbrennungsmo- tor als einziger Antriebsquelle zusätzliche Funktionen bereitgestellt werden, wie z.B. ein geräuscharmes und emissionsfreies elektrisches Fahren, ein elektrisches Bremsen mit Rückgewinnung von Bremsenergie (Rekupe- ration) oder eine Beschleunigungssteigerung durch Kombination der Motoren (elektrisches Boosten). Durch Verwendung einer zusätzlichen, d.h. einer zweiten Elektromaschine sind eine noch bessere Anpassung an den momentanen Leistungsbedarf und eine verbesserte Rekuperation möglich, insbesondere wenn die beiden Elektromaschinen unterschiedlich groß sind, d.h. für unterschiedliche Leistungen ausgelegt sind. Bei einem sogenannten leistungsverzweigenden Hybridantriebsstrang wird eine Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor anteilig an eine Elektromaschine und an die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs übertragen, oder von dem Verbrennungsmotor und zumindest einer Elektromaschine an die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs. Zu diesem Zweck umfasst eine Ge- triebeeinheit des Antriebsstrangs ein erstes Planetengetriebe, welches letztlich als Summiergetriebe wirksam ist. Das Planetengetriebe umfasst zumindest ein erstes Glied zum Koppeln mit der Elektromaschine oder einer von mehreren Elektromaschinen, ein zweites Glied zum Aufnehmen einer Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor und ein drittes Glied zum Ausgeben von Antriebsleistung. Mittels einer derartigen Getriebeeinheit kann insbesondere eine stufenlos einstellbare Übersetzung zwischen dem Verbrennungsmotor und den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs ermöglicht werden. Da jedoch der gesamte Fahrbereich des Kraftfahrzeugs durch ein und dieselbe Getriebekonfiguration abgedeckt wird, kann sich in bestimmten Fahrzuständen ein ineffizienter Betrieb des Verbrennungsmotors
und/oder der Elektromaschine(n) ergeben. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Getriebeeinheit der genannten Art bereitzustellen, welche einen effizienteren Betrieb des Verbrennungsmotors und/oder der Elektromaschine(n) und somit einen verbesserten Wirkungsgrad des Antriebssystems über den gesamten Fahrbereich des Kraftfahrzeugs gesehen ermöglicht.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Getriebeeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß umfasst eine Getriebeeinheit ein zweites, umschaltbares Planetengetriebe und eine Kupplung zum Umschalten des zweiten Planetengetriebes zwischen einem ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand. Das zweite Planetengetriebe weist zumindest ein erstes Glied zum Koppeln mit dem Verbrennungsmotor, ein zweites Glied zum Koppeln mit dem zweiten Glied des ersten Planetengetriebes und ein drit- tes Glied auf, wobei die Kupplung das dritte Glied des zweiten Planetenge- triebes in dem ersten Betriebszustand festhält (bevorzugt fix zum Gehäuse) und in dem zweiten Betriebszustand mit dem ersten oder dem zweiten Glied des zweiten Planetengetriebes drehfest koppelt (so genannter ver- blockter Umlauf) .
In dem ersten Betriebszustand kann das zweite Glied am festgehaltenen dritten Glied abrollen. Es findet somit eine Übersetzung zwischen dem mit dem Verbrennungsmotor gekoppelten ersten Glied und dem mit dem ersten Planetengetriebe gekoppelten zweiten Glied statt, insbesondere eine Übersetzung ins Langsame. In dem zweiten Betriebszustand sind zwei
Glieder des zweiten Planetengetriebes drehfest miteinander gekoppelt, d.h. das zweite Planetengetriebe ist verblockt und weist eine Übersetzung von 1 : 1 auf. Die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors wird somit ohne Drehzahlwandlung an das erste Planetengetriebe ausgegeben. Dadurch, dass durch Umschalten des zweiten Planetengetriebes ein Wechsel zwischen verschiedenen Übersetzungen möglich ist, kann unter Beibehaltung des stufenlosen Fahrbetriebs ein effizienterer Betrieb des Verbrennungsmotors und der Elektromaschine bezogen auf den gesamten Fahrbereich des Kraftfahrzeugs realisiert werden. Dies gilt unabhängig davon, ob die Elektromaschine als Motor oder als Generator betrieben wird.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben. Das erste, das zweite und das dritte Glied eines jeden Planetengetriebes sind vorzugsweise antriebswirksam miteinander gekoppelt. Das dritte Glied des ersten Planetengetriebes kann entweder selbst das Ausgangselement der Getriebeeinheit bilden oder mit einem separaten Ausgangselement antriebswirksam gekoppelt sein. Bei Bedarf kann das Aus- gangselement eine zusätzliche Übersetzungsstufe oder Untersetzungsstufe bilden, zum Beispiel in Form einer Stirnradverzahnung.
Das zweite Glied des ersten Planetengetriebes und das zweite Glied des zweiten Planetengetriebes sind vorzugsweise drehfest miteinander gekoppelt. Insbesondere können ein Planetenträger des ersten Planetengetriebes und ein Planetenträger des zweiten Planetengetriebes drehfest miteinander gekoppelt sein, um so eine Drehmomentübertragung zwischen den beiden Planetengetrieben zu ermöglichen.
Das erste Planetengetriebe kann insbesondere dazu konfiguriert sein, eine Rotation des dritten Glieds relativ zu dem ersten Glied ins Langsame zu übersetzen. Dadurch kann die Drehzahl des Ausgangselements des ersten Planetengetriebes gegenüber der Drehzahl der ersten Elektromaschine verringert werden, sodass die Verwendung einer kleinvolumigen, hochtou- rigen Elektromaschine möglich ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das erste Glied des ersten Planetengetriebes ein Sonnenrad, das zweite Glied des ersten Pla- netengetriebes einen Planetenträger mit hieran drehbar gelagerten Planetenrädern, und das dritte Glied des ersten Planetengetriebes ein Hohlrad auf, wobei die Planetenräder des zweiten Glieds mit dem ersten Glied und dem dritten Glied des zweiten Planetengetriebes kämmen. Diese Konfiguration ermöglicht eine zuverlässige Leistungsverzweigung oder Leistungs- summierung zwischen dem Verbrennungsmotor, der ersten Elektromaschine und den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das erste Planetengetriebe fünfgliedrig und weist zusätzlich ein viertes Glied zum Koppeln mit einer zweiten Elektromaschine und ein fünftes Glied auf, welches gemein- sam mit dem vierten Glied und dem dritten Glied des Planetengetriebes eine Untersetzungsstufe bildet, die eine Rotation des dritten Glieds relativ zu dem vierten Glied ins Langsame übersetzt. Eine derartige Konfiguration ermöglicht die Integration zweier Elektromaschinen in den Antriebsstrang, wobei z.B. ein Teil der mechanischen Leistung des Verbrennungsmotors mittels einer der Elektromaschinen in elektrische Leistung gewandelt wird und diese Leistung abzüglich der Wandlungsverluste durch die andere Elektromaschine wieder dem Antriebsstrang zugeführt wird. Das vierte Glied des ersten Planetengetriebes kann ein Sonnenrad und das fünfte Glied des ersten Planetengetriebes kann einen feststehenden Planetenträger mit hieran drehbar gelagerten Planetenrädern aufweisen, die mit dem dritten Glied und dem vierten Glied des ersten Planetengetriebes kämmen. Die beiden Elektromaschinen können in einer bevorzug- ten Ausführungsform koaxial zueinander und koaxial zu einer Antriebswelle des Verbrennungsmotors angeordnet sein, um eine kompakte Konstruktion des Antriebsstrangs zu ermöglichen. Vorzugsweise ist die zweite Elektromaschine größer als die erste Elektromaschine, d.h. die Untersetzungsstufe wirkt auf die größere der beiden Elektromaschinen.
Das zweite Planetengetriebe kann dazu konfiguriert sein, in dem ersten Betriebszustand eine Rotation des zweiten Glieds relativ zu dem ersten Glied ins Langsame zu übersetzen. Der Verbrennungsmotor kann hierdurch auch bei niedrigen Drehzahlen des Ausgangselements der Getriebe- einheit in einem hinsichtlich des Wirkungsgrads günstigen Arbeitspunkt betrieben werden.
Das erste Glied des zweiten Planetengetriebes kann ein Sonnenrad, das zweite Glied des zweiten Planetengetriebes kann einen Planetenträger mit hieran drehbar gelagerten Planetenrädern und das dritte Glied des zweiten Planetengetriebes kann ein Hohlrad aufweisen, wobei die Planetenräder des zweiten Glieds mit dem ersten Glied und dem dritten Glied des zweiten Planetengetriebes kämmen. Ein Umschalten kann unterbrechungsfrei durch Koppeln oder Festlegen einzelner Glieder des zweiten Planetenge - triebes erfolgen.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, welcher eine erfindungsgemäße Getriebeeinheit aufweist.
Ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst einen Verbrennungsmo- tor 1 1, eine erste Elektromaschine 13, eine zweite Elektromaschine 15 und ein Achsdifferential 17. Die erste Elektromaschine 13 und die zweite Elektromaschine 15 sind koaxial zueinander sowie koaxial zu einer Ausgangswelle 12 des Verbrennungsmotors 1 1 angeordnet und können wahlweise als Motor oder als Generator betrieben werden. Wie aus Fig. 1 her- vorgeht, ist die zweite Elektromaschine 15 größer als die erste Elektromaschine 13. Über eine Getriebeeinheit 19 sind der Verbrennungsmotor 1 1, die erste Elektromaschine 13 und die zweite Elektromaschine 15 miteinander verbunden. Ein Abtriebsrad 20 der Getriebeeinheit 19 ist beispielsweise über eine Stirnradverzahnung (oder einen andersartigen Zug- mitteltrieb bzw. ein Umschlingungstriebe) antriebswirksam mit dem Achsdifferential 17 gekoppelt, um so Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor 1 1 und/ oder von den beiden Elektromaschinen 13, 15 auf Räder 18 des Kraftfahrzeugs zu übertragen. Die Getriebeeinheit 19 umfasst ein erstes Planetengetriebe 21 , welches als Summiergetriebe wirkt, und ein zweites Planetengetriebe 23, welches als schaltbare drehzahlreduzierende Getriebestufe wirkt.
Das erste Planetengetriebe 21 ist fünfgliedrig und weist ein erstes Sonnen- rad 25, einen ersten Planetenträger 27 mit hieran drehbar gelagerten Planetenrädern 29, ein erstes Hohlrad 30, ein zweites Sonnenrad 31, einen zweiten Planetenträger 33 mit hieran drehbar gelagerten Planetenrädern 35 und ein zweites Hohlrad 37 auf. Die Planetenräder 29 des ersten Planetenträgers 27 kämmen mit dem ersten Sonnenrad 25 und mit dem ersten Hohlrad 30, während die Planetenräder 35 des zweiten Planetenträgers 33 mit dem zweiten Sonnenrad 31 und dem zweiten Hohlrad 37 kämmen. Das erste Hohlrad 30 und das zweite Hohlrad 37 können insbesondere als einstückiges Bauteil ausgebildet sein, welches eine Außenverzahnung aufweist und dadurch das Abtriebsrad 20 bildet. Das erste Sonnenrad 25 ist mit der ersten Elektromaschine 13 drehfest gekoppelt, während das zweite Sonnenrad 31 drehfest mit der zweiten Elektromaschine 15 drehfest gekoppelt ist. Der zweite Planetenträger 33 ist an einem gehäusefesten Element festgelegt. Der erste Planetenträger 27 bildet ein Eingangselement des ersten Planetengetriebes 21 und empfängt mechanische Antriebsleis- tung von dem Verbrennungsmotor 1 1.
Das zweite, umschaltbare Planetengetriebe 23 ist antriebsmäßig zwischen den Verbrennungsmotor 1 1 und das erste Planetengetriebe 21 geschaltet, wobei das zweite Planetengetriebe 23 dreigliedrig ist und ein Sonnenrad 43, einen Planetenträger 45 mit hieran drehbar gelagerten Planetenrädern 47 sowie ein Hohlrad 49 umfasst. Über ein Element 50 zur Torsions- schwingungsdämpfung ist das Sonnenrad 43 des zweiten Planetengetriebes 23 mit der Ausgangswelle 12 des Verbrennungsmotors 1 1 antriebswirksam koppelbar. Weiterhin ist der Planetenträger 45 des zweiten Plane- tengetriebes 23 drehfest mit dem ersten Planetenträger 27 des ersten Planetengetriebes 21 verbunden.
Mittels einer Umschaltkupplung 55 ist das Hohlrad 49 des zweiten Plane- tengetriebes 23 wahlweise mit dem Planetenträger 45 des zweiten Planetengetriebes 23 oder mit einem gehäusefesten Element verbindbar. Je nach Schaltzustand der Umschaltkupplung 55 ist ein erster Betriebszustand oder ein zweiter Betriebszustand des zweiten Planetengetriebes 23 eingestellt, wie dies in Fig. 1 durch Pfeile veranschaulicht ist. In dem ers- ten Betriebszustand, in welchem das Hohlrad 49 des zweiten Planetengetriebes 23 festgehalten ist, wälzen die Planetenräder 47 des zweiten Planetengetriebes 23 am festgehaltenen Hohlrad 49 ab und treiben so den Planetenträger 45 des zweiten Planetengetriebes 23 und mit diesem auch den ersten Planetenträger 27 des ersten Planetengetriebes 21 mit gegenüber der Ausgangswelle 12 des Verbrennungsmotors 1 1 verringerter Drehzahl an. In dem zweiten Betriebszustand der Getriebeeinheit 19, in welchem das Hohlrad 49 des zweiten Planetengetriebes 23 mit dem Planetenträger 45 des zweiten Planetengetriebes 23 drehfest gekoppelt ist, läuft das zweite Planetengetriebe 23 als Block um und überträgt die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 1 1 mit einem Übersetzungsverhältnis von Eins an das erste Planetengetriebe 21.
Eine in Fig. 1 nicht dargestellte Steuereinrichtung sorgt dafür, dass das zweite Planetengetriebe 23 in Abhängigkeit von Fahrzustandsparametern wahlweise in den ersten Betriebszustand oder in den zweiten Betriebszustand versetzt wird. Das Umschalten wird von der Steuereinrichtung vorzugsweise derart vorgenommen, dass der Verbrennungsmotor 1 1, die erste Elektromaschine 13 sowie die zweite Elektromaschine 15 jeweils hinsichtlich des - motorischen oder generatorischen - Wirkungsgrads in ei- nem günstigen Arbeitsbereich betrieben werden können. Durch die Bereit- Stellung von zwei separaten Fahrstufen der Getriebeeinheit 19 mit unterschiedlicher Übersetzung ist es möglich, bezogen auf den gesamten Fahrbereich des Kraftfahrzeugs einen effizienteren Betrieb zu ermöglichen. Hierdurch kann gegenüber Hybridantriebsstrang-Konfigurationen mit lediglich einer einzigen Fahrstufe insbesondere eine Kraftstoffersparnis des Verbrennungsmotors 1 1 erzielt werden. Dabei wird in gewohnter Weise mittels der beiden Elektromaschinen 13, 15 in jeder der beiden Fahrstufen ein stufenloser Fahrbetrieb mit der Möglichkeit der Rekuperation und des elektrischen Boostens bereitgestellt.
Bezugszeichenliste
1 1 Verbrennungsmotor
12 Ausgangswelle
13 erste Elektromaschine
15 zweite Elektromaschine
17 Achsdifferential
18 Rad
19 Getriebeeinheit
20 Abtriebsrad
21 erstes Planetengetriebe
23 zweites Planetengetriebe
25 erstes Sonnenrad
27 erster Planetenträger
29 Planetenrad
30 erstes Hohlrad
31 zweites Sonnenrad
33 zweiter Planetenträger
35 Planetenrad
37 zweites Hohlrad
43 Sonnenrad
45 Planetenträger
47 Planetenrad
49 Hohlrad
50 Torsionsschwingungsdämpfer
55 Umschaltkupplung

Claims

Patentansprüche
Getriebeeinheit ( 19) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, welcher zumindest einen Verbrennungsmotor ( 1 1) und eine erste Elektromaschine ( 13) aufweist, wobei die Getriebeeinheit ( 19) um- fasst:
ein erstes Planetengetriebe (21), welches zumindest ein erstes Glied (25) zum Koppeln mit der ersten Elektromaschine ( 13), ein zweites Glied (27) zum Aufnehmen einer Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor ( 1 1) und ein drittes Glied (30) zum Ausgeben von Antriebsleistung aufweist;
ein zweites, umschaltbares Planetengetriebe (23), welches zumindest ein erstes Glied (43) zum Koppeln mit dem Verbrennungsmotor ( 1 1), ein zweites Glied (45) zum Koppeln mit dem zweiten Glied (27) des ersten Planetengetriebes (21) und ein drittes Glied (49) aufweist; und
eine Kupplung (55) zum Umschalten des zweiten Planetengetriebes (23) zwischen einem ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand, wobei die Kupplung (55) das dritte Glied (49) des zweiten Planetengetriebes (23) in dem ersten Betriebszustand festhält und in dem zweiten Betriebszustand mit dem ersten oder dem zweiten Glied (43, 45) des zweiten Planetengetriebes (23) drehfest koppelt.
Getriebeeinheit nach Anspruch 1 , wobei das erste Planetengetriebe (21) dazu konfiguriert ist, eine Rotation des dritten Glieds (30) relativ zu dem ersten Glied (25) ins Langsame zu übersetzen. Getriebeeinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Glied (25) des ersten Planetengetriebes (21) ein Sonnenrad, das zweite Glied (27) des ersten Planetengetriebes (21) einen Planetenträger mit hieran drehbar gelagerten Planetenrädern (29), und das dritte Glied (30) des ersten Planetengetriebes (21) ein Hohlrad aufweist, wobei die Planetenräder (29) des zweiten Glieds (27) mit dem ersten Glied (25) und dem dritten Glied (30) des zweiten Planetengetriebes (23) kämmen. Getriebeeinheit nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Planetengetriebe (21) fünfgliedrig ist und zusätzlich ein viertes Glied (31) zum Koppeln mit einer zweiten Elektromaschi- ne ( 15) und ein fünftes Glied (33) aufweist, welches gemeinsam mit dem vierten Glied (31) und dem dritten Glied (30) des ersten Plane- tengetriebes (21) eine Untersetzungsstufe bildet, die eine Rotation des dritten Glieds (30) relativ zu dem vierten Glied (31) ins Langsame übersetzt.
Getriebeeinheit nach Anspruch 4, wobei das vierte Glied (31) des ersten Planetengetriebes (21) ein Sonnenrad und das fünfte Glied (33) des ersten Planetengetriebes (21) einen feststehenden Planetenträger mit hieran drehbar gelagerten Planetenrädern (35) aufweist, die mit dem dritten Glied (30) und dem vierten Glied (31) des ersten Planetengetriebes (21) kämmen.
Getriebeeinheit nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das zweite Planetengetriebe (23) dazu konfiguriert ist, in dem ersten Betriebszustand eine Rotation des zweiten Glieds (45) relativ zu dem ersten Glied (43) ins Langsame zu übersetzen. Getriebeeinheit nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Glied (43) des zweiten Planetengetriebes (23) ein Sonnenrad, das zweite Glied (45) des zweiten Planetengetriebes (23) einen Planetenträger mit hieran drehbar gelagerten Planetenrädern (47), und das dritte Glied (49) des zweiten Planetengetriebes (23) ein Hohlrad aufweist, wobei die Planetenräder (47) des zweiten Glieds (45) mit dem ersten Glied (43) und dem dritten Glied (49) des zweiten Planetengetriebes (23) kämmen.
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