WO2014090486A1 - Hybridantriebsanordnung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2014090486A1
WO2014090486A1 PCT/EP2013/073247 EP2013073247W WO2014090486A1 WO 2014090486 A1 WO2014090486 A1 WO 2014090486A1 EP 2013073247 W EP2013073247 W EP 2013073247W WO 2014090486 A1 WO2014090486 A1 WO 2014090486A1
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ring gear
brake
planetary gear
rotor
gear set
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PCT/EP2013/073247
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Norbert Scholz
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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    • F16H2037/105—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 at both ends of intermediate shafts characterised by number of modes or ranges, e.g. for compound gearing
    • F16H2037/107—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 at both ends of intermediate shafts characterised by number of modes or ranges, e.g. for compound gearing with switching means to provide three variator modes or ranges
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y10S903/904—Component specially adapted for hev
    • Y10S903/909—Gearing
    • Y10S903/91—Orbital, e.g. planetary gears
    • Y10S903/911—Orbital, e.g. planetary gears with two or more gear sets

Definitions

  • the invention relates to a hybrid drive assembly for motor vehicles.
  • Hybrid drive arrangements in the form of power-split transmissions are known to the person skilled in many designs. From DE 10 2005 038 287 A1 is a
  • Hybrid drive assembly having a first and a second electric machine are known, which are designed in internal rotor construction and each having an inner rotor and an outer housing fixed stator and both in the engine and in the
  • the two electrical machines are connected to each other via power electronics. About the power electronics electrical machines are further connected to an electrical energy storage.
  • An input shaft of the transmission is connectable to an internal combustion engine.
  • An output shaft of the transmission is connectable to a power take-off, which may in particular include a differential and the drive wheels.
  • the known arrangement further comprises two planetary gear sets.
  • the first planetary gearset comprises, as usual, a central sun, an outer ring gear and a web on which at least one set of planets, which on the one hand mesh with the sun and, on the other hand, with the ring gear, are rotatably arranged.
  • sun and sun or planet and planet are used synonymously, wherein in each case the corresponding functional element with the actual, usually designed as a spur gear and the associated shaft is meant.
  • the second planetary gear set has just such a structure.
  • the sun of the first planetary gear set is connected to the rotor of the second electric machine, its web is connected to the output shaft and its ring gear is connected via a first brake with the
  • Gearbox coupled.
  • the sun of the second planetary gear set is connected to the rotor of the first electric machine, its web is coupled on the one hand via a first clutch to the sun of the first planetary gear set and on the other hand via a second brake with the gear housing and its ring gear is connected to the input shaft.
  • connection is used here in the sense of a fixed connection
  • the term “coupled” in the context of the present description includes both fixed and also switchable or variable connections. Concretely, if the latter case is meant, the corresponding switching element, in particular a brake or a clutch, is usually stated explicitly. Conversely, if the former case is meant, the use of the term “coupled” in favor of the more concrete term “connected” is generally dispensed with. The use of the term “coupled” without specifying a concrete
  • Switching element thus indicates the concrete intended inclusion of both cases. This distinction is made solely in favor of better understanding and in particular for clarification, where the provision of a switchable or variable connection is mandatory instead of a usually easier to realize fixed connection.
  • the known device offers seven operating modes, namely three stepless,
  • a first and a second electric machine each having a rotor and a fixedly connected to a gear housing stator and are operable both in motor and generator operation and can be connected to each other via a power electronics and connected to an electrical energy storage, one to an internal combustion engine connectable input shaft and an output shaft connectable to an output train,
  • the drive arrangement according to the invention can be a total of eight operating modes, namely three stepless, power-split driving areas, a serial mode, two festivals and two pure electric driving areas realize.
  • the first mode is a stepless drive range in power split mode.
  • the first brake and the second clutch are closed and the second brake and the first clutch open.
  • the first planetary gearset acts as a pure translation stage of the moment from the second electric machine to the output shaft.
  • the first planetary gearset is decoupled due to the opened first clutch of the first electric machine and the other two planetary gear sets.
  • the third planetary gear set is essentially ineffective due to its free-running ring gear.
  • the second planetary set acts as
  • a second mode of operation is a stall in the parallel hybrid mode, which would correspond to a third gear at common gear ratios.
  • This mode is on closed first brake, closed first and second clutch and opened second brake realized. Due to the closed first clutch and closed first brake, the rotor of the first electric machine, the suns of the second and third planetary gear set and the ring gear of the first planetary gear set are fixed. Due to its shared ring gear of the third planetary gearset is switched substantially ineffective.
  • the second planetary set acts as a pure translation stage for the moment of the internal combustion engine on the output shaft.
  • the first planetary gearset acts as a pure gear ratio for the torque of the second electric machine acting in parallel on the output shaft.
  • a third mode of operation is a second stepless range in power split mode. This mode is realized when the first and second clutches are closed and the first and second brakes are open.
  • the second planetary gearset acts as
  • the first planetary gear set acts as a point of introduction for the moment of the second electric machine.
  • the power of the internal combustion engine does not have a double planetary gear set second planetary gear set with an increased number of
  • Teeth interventions but introduced via a designed as a simple planetary set second planetary gear set with a smaller number of lending operations, which means an efficiency advantage in the second power-split driving range.
  • a fourth mode of operation is another parallel hybrid event, which would correspond to a sixth gear at the usual gear ratio.
  • This mode is realized with closed second brake, closed first and second clutch and opened first brake. Due to the fixed by means of the second brake ring gear of the third planetary gearset this acts together with the second planetary gear set as solid
  • a fifth operating mode is another stepless driving range in power split mode. It is closed with the second brake and the first clutch and open realized first brake and second clutch. Due to the opened second clutch, the direct connection of the second planetary gear set to the output shaft is interrupted.
  • the rotor of the first electric machine with the translation of the third planetary gear set whose ring gear is fixed by means of the second brake, driven.
  • the torque of the input shaft is brought together via the closed first clutch and the torque of the second electric machine and directed to the output shaft.
  • a sixth operating mode is another stepless driving range, but this in serial hybrid mode. It is realized with the first and second brakes closed and the first and second clutches open. In this constellation, the second planetary gear set is essentially ineffective. The rotor of the first electric machine is on the basis of its held by means of the second brake ring gear as pure
  • Translation stage acting third planetary gear driven by the input shaft Their generated electrical energy is transmitted via the power electronics to the second electric machine which electrically drives the output shaft via the first planetary gearset.
  • a seventh operating mode is a purely electric driving range. This is realized with closed first and second brake, closed first clutch and opened second clutch. In this case, two waves are blocked in the third planetary gear set, namely the ring gear on the closed second brake and the sun on the closed first clutch and the closed first brake. Third and second planetary gear set and the input shaft are thus still.
  • the drive is purely electric from the second electric machine via the first planetary gear set, which acts as a pure translation stage due to its held by means of the first brake ring gear.
  • An eighth mode is another pure electric driving range in speed adding
  • the web of the first planetary gear set is coupled via a third clutch with the ring gear.
  • a second continuously variable driving range in serial hybrid mode with reduced speed of the second electric machine and another purely electric driving range with directly connected to the output shaft second electric machine.
  • a first additional Festgang in parallel hybrid mode which would correspond to a fourth gear in conventional transmission ratios, is realized with the first closed first and third clutch and opened first and second brake.
  • Another additional Festgang in parallel hybrid mode which would correspond to an eighth gear in conventional gear ratios, is realized with closed second brake, closed first and third clutch and opened first brake and second clutch.
  • the rotor of the second electric machine is coupled to the transmission housing via a third brake.
  • a first additional stall in parallel-hybrid mode which would correspond to a fifth gear in conventional gear ratios, is realized with the third brake closed, the first and second clutches closed, and the first and second brakes open.
  • Another Festgang in parallel hybrid mode which would correspond to a seventh gear with conventional gear ratio is realized with closed second and third brake, closed first clutch, opened first brake and opened second clutch.
  • the input shaft is coupled via a fourth clutch to the rotor of the second electrical machine. This results in two more
  • a first additional hard-drive in parallel-hybrid mode which would correspond to a second gear at the usual gear ratio, i. a Bergang in internal combustion engine underdrive operation, is realized with closed first brake, closed second and fourth clutch and opened second brake and opened first clutch.
  • Another fest in parallel-hybrid mode which corresponds to a fourth gear in conventional gear ratio is realized with the first, second and fourth clutch closed and opened first and second brake. It should be noted that in terms of its translation, this fourth gear substantially corresponds to the fourth gear realized by the use of the third clutch by means of the above-described first development of the invention. In embodiments that combines both mentioned developments, this gear is thus represented twice.
  • the output shaft is formed as a hollow shaft which surrounds the input shaft coaxially. This is necessary for transverse installation variants of the invention.
  • connection points of the input and the input can preferably be provided that connection points of the input and
  • this particular embodiment is possible only in the first three embodiments described above. In these is also an alternative, especially for
  • Figure 1 shows an embodiment of the invention in a first basic variant for the
  • FIG. 2 shows an embodiment of the invention in the first basic variant for the
  • Figure 3 shows an embodiment of the invention in a second basic variant for the
  • FIG. 4 shows an embodiment of the invention of the second basic variant for the
  • FIG. 5 shows an embodiment of the invention in a first extension of the arrangement of FIG. 1,
  • FIG. 6 shows an embodiment of the invention in a first extension of the arrangement of FIG. 2,
  • FIG. 7 shows an embodiment of the invention in a second extension of the arrangement of FIG. 1,
  • FIG. 8 shows an embodiment of the invention in a second extension of the arrangement of FIG. 2, FIG.
  • Figure 9 shows an embodiment of the invention in a third extension a
  • Figure 10 shows an embodiment of the invention in a third extension of a
  • Figure 1 1 shows an embodiment of the invention in a first alternative to the
  • Figure 12 shows an embodiment of the invention in a second alternative to the
  • FIG. 13 shows a first equivalent to the embodiment of FIG. 2,
  • FIG. 14 shows a first equivalent to the embodiment of FIG. 4,
  • FIG. 15 shows a first equivalent to the embodiment of FIG. 12,
  • FIG. 16 shows a second equivalent to the embodiment of FIG. 2,
  • FIG. 17 shows a second equivalent to the embodiment of FIG. 4,
  • FIG. 18 shows a second equivalent to the embodiment of FIG. 12.
  • FIG. 1 shows a first basic variant of the invention as an embodiment for longitudinal installation in a motor vehicle.
  • the input shaft and the output shaft 2 are arranged axially adjacent to each other. Not shown in the figures is a to the input shaft 1 directly or indirectly connectable internal combustion engine and to the output shaft 2 directly or indirectly connectable output train.
  • the drive arrangement shown has two electrical machines, namely the first electric machine 10 and the second electric machine 20, both of which are selectively operable in motor or generator mode.
  • Each of the electrical machines 10, 20 has a stator 1 1, 21 and a rotor 12, 22, wherein in the embodiment shown, both electric machines 10, 20 are constructed in internal rotor construction.
  • the planetary gear sets 100, 200, 300 each have a sun 1 10, 210, 310 and a ring gear 120, 220, 320th They further each have a web 130, 230, 330, on each of which at least one set of planet gears 131, 231, 331 are rotatably mounted and both with the associated sun 1 10, 210, 310 and with the respective associated ring gear 120, 220, 320 comb.
  • Housing is coupled, i. depending on the switching position of the brake 41, 42 fixed to the housing or is free to rotate from this.
  • the arrangement shown further comprises two clutches, namely a first clutch 51 and a second clutch 52, each of which two rotatable elements switchable coupled together so that they are depending on the switching position of the clutch 51, 52 fixed to each other or independently rotatable.
  • the sun 1 10 of the first planetary gear set 100 is connected to the rotor 22 of the second electric machine.
  • the planetary gearset 100 is coupled to the housing via the first brake 41, i. fixable on this. Furthermore, the ring gear 120 of the first planetary gearset 100 is coupled via a first clutch 51 to the rotor 12 of the first electric machine on the one hand and to the two suns 210, 310 of the second and third planetary gearset 200, 300 on the other hand.
  • the web 130 of the first planetary gearset 100 is connected on the one hand to the output shaft 2.
  • it is coupled via the second clutch 52 to the web 230 of the second planetary gearset.
  • Whose ring gear 220 is connected on the one hand to the input shaft 1.
  • it is connected to the web 330 of the third planetary gear set.
  • the web 230 of the second planetary gear set 200 is on the one hand with the web 130 of the first via the aforementioned second clutch 52
  • Planet set 100 coupled, which is connected to the output shaft 2.
  • the sun 210 of the second planetary gearset 200 is on the one hand with the rotor 12 of the first electrical
  • Interconnection is defined in different constellations can be realized, each offering for special applications in terms of front-wheel drive, rear-wheel drive, longitudinal installation and / or transverse installation.
  • Figure 2 shows one suitable for transverse installation
  • Figures 3 and 4 show a longitudinal installation constellation ( Figure 3) and a
  • FIGS. 5 and 6 each show a first extension of the first basic variant according to FIG. Figures 1 and 2.
  • the local circuits are extended by a third clutch 53 with which the web 130 and the ring gear 120 of the first planetary gear set 100 are coupled. This means that both elements can be fixed to each other, so that the first planetary gear set 100 rotates as a block when the third clutch 53 is closed. Concerning. the new modes of operation resulting from this extension are referred to the general part of the description above.
  • FIGS. 7 and 8 show a second extension of the basic variant according to FIG. Figures 1 and 2, which is alternatively or jointly with the previously explained first extension feasible.
  • the second extension is characterized by an additional, third brake 43, with which the rotor 23 of the second electric machine 20 can be fixed to the transmission housing. Bezgl. the resulting new modes of operation are referred to the general part of the description above.
  • the skilled artisan will recognize that the extensions described above in the same way also in connection with the second basic variant according to. Figures 3 and 4 are applicable. This applies to all constellations and axial element sequences that are used for
  • Figure 1 1 shows a first alternative to the basic variants 1 and 2 in transverse installation constellation gem.
  • Figure 12 shows a second alternative to the basic variants 1 and 2 in transverse installation constellation.
  • the sun 310 of the third planetary gear set 300 is also coupled to the housing via the second brake 42.
  • the ring gears 320, 220 of the third and second planetary gear set 300, 200 and their webs 330, 230 each short-circuited together, ie, firmly connected.
  • the two planetary gear sets 200, 300 do not act as a single planetary gear set
  • the third planetary gearset 300 is here provided with a double planetary gear set
  • the additional planetary gear set 332 on the one hand with the first planetary gear set 331 and on the other hand with the sun 310 meshes.
  • Figures 13-18 represent kinematic equivalents to the present invention.
  • the second brake 42 has been replaced by the attachment of a main shaft of the third planetary gear set 300 and the additional insertion of a clutch 42 'in the interconnection of another main shaft of the third set of gears 300.
  • the determination on the one hand and additional coupling 42 'on the other hand give the action of the second brake 42 equivalent effect, so that respect.

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Abstract

Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend - eine erste und eine zweite elektrische Maschine (10, 20), die jeweils einen Rotor (12, 22) und einen mit einem Getriebegehäuse fest verbundenen Stator (11, 21) aufweisen und sowohl im motorischen als auch im generatorischen Betrieb betreibbar sind und über eine Leistungselektronik miteinander verbindbar sowie an einen elektrischen Energiespeicher anschließbar sind, - eine an eine Verbrennungskraftmaschine anschließbare Eingangswelle (1) und eine an einen Abtriebsstrang anschließbare Ausgangswelle (2), - einen ersten Planetensatz (100), dessen Sonne (110) mit dem Rotor (22) der zweiten elektrischen Maschine (20) verbunden ist, dessen Steg (130) mit der Ausgangswelle (2) verbunden ist und dessen Hohlrad (120) über eine erste Bremse (41) mit dem Getriebegehäuse gekoppelt ist, - einen zweiten Planetensatz (200), dessen Sonne (210) einerseits über eine erste Kupplung (51) mit dem Hohlrad (120) des ersten Planetensatzes (100) gekoppelt und andererseits mit dem Rotor (12) der ersten elektrischen Maschine (10) verbunden ist, dessen Steg (230) über eine zweite Kupplung (52) mit dem Steg (130) des ersten Planetensatzes (100) gekoppelt ist und dessen Hohlrad (220) mit der Eingangswelle (1) verbunden ist, und - einen dritten Planetensatz (300), dessen Steg (330) mit der Eingangswelle (1) verbunden ist, wobei * entweder dessen Sonne (310) oder dessen Hohlrad (320) mit dem Rotor (12) der ersten elektrischen Maschine (10) verbunden ist und * entsprechend entweder dessen Hohlrad (320) oder dessen Sonne (310) über eine zweite Bremse (42) mit dem Getriebegehäuse gekoppelt ist oder dessen Sonne (310) über die zweite Bremse (42) mit dem Getriebegehäuse gekoppelt ist, wobei * entweder dessen Steg (330) oder dessen Hohlrad (320) mit der Eingangswelle (1) verbunden ist und * entsprechend entweder dessen Hohlrad (320) oder dessen Steg (330) mit dem Steg (230) des zweiten Planetensatzes (200) verbunden ist.

Description

Beschreibung
Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung bezieht sich auf eine Hybridantriebsanordnung für Kraftfahrzeuge.
Hybridantriebsanordnungen in Form leistungsverzweigter Getriebe sind dem Fachmann in vielfacher Ausgestaltung bekannt. Aus der DE 10 2005 038 287 A1 ist eine
Hybridantriebsanordnung mit einer ersten und einer zweiten elektrischen Maschine bekannt, die in Innenläuferbauweise ausgestaltet sind und jeweils einen innenliegenden Rotor und einen äußeren, gehäusefesten Stator aufweisen und sowohl im motorischen als auch im
generatorischen Betrieb betreibbar sind. Die beiden elektrischen Maschinen sind über eine Leistungselektronik miteinander verbunden. Über die Leistungselektronik sind die elektrischen Maschinen weiter an einen elektrischen Energiespeicher anschließbar. Eine Eingangswelle des Getriebes ist an eine Verbrennungskraftmaschine anschließbar. Eine Ausgangswelle des Getriebes ist an einen Abtriebsstrang anschließbar, der insbesondere ein Differenzial sowie die Antriebsräder umfassen kann. Die bekannte Anordnung umfasst weiter zwei Planetensätze. Der erste Planetensatz umfasst, wie üblich, eine zentrale Sonne, ein äußeres Hohlrad sowie einen Steg, auf dem wenigstens ein Satz Planeten, die einerseits mit der Sonne und andererseits mit dem Hohlrad kämmen, rotierbar angeordnet sind. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung werden die Begriffe Sonne und Sonnenrad bzw. Planet und Planetenrad synonym verwendet, wobei jeweils das entsprechende funktionale Element mit dem eigentlichen, üblicherweise als Stirnrad ausgebildeten Rad und der zugeordneten Welle gemeint ist. Der zweite Planetensatz weist einen ebensolchen Aufbau auf. Bei der bekannten Anordnung ist die Sonne des ersten Planetensatzes mit dem Rotor der zweiten elektrischen Maschine verbunden, sein Steg ist mit der Ausgangswelle verbunden und sein Hohlrad ist über eine erste Bremse mit dem
Getriebegehäuse gekoppelt. Die Sonne des zweiten Planetensatzes ist mit dem Rotor der ersten elektrischen Maschine verbunden, sein Steg ist einerseits über eine erste Kupplung mit der Sonne des ersten Planetensatzes und andererseits über eine zweite Bremse mit dem Getriebegehäuse gekoppelt und sein Hohlrad ist mit der Eingangswelle verbunden.
Der Begriff„verbunden" wird hier im Sinne einer festen Verbindung benutzt. Im Gegensatz dazu umfasst der Begriff„gekoppelt" im Rahmen der vorliegenden Beschreibung sowohl feste als auch schalt- oder variierbare Verbindungen. Ist konkret der letztere Fall gemeint, wird in der Regel das entsprechende Schaltelement, insbesondere eine Bremse oder eine Kupplung, explizit angegeben. Ist hingegen konkret der erstere Fall gemeint, wird in der Regel auf die Verwendung des Begriffs„gekoppelt" zu Gunsten des konkreteren Begriffs„verbunden" verzichtet. Die Verwendung des Begriffs„gekoppelt" ohne Angabe eines konkreten
Schaltelementes deutet somit auf den konkret beabsichtigten Einschluss beider Fälle hin. Diese Unterscheidung erfolgt allein zugunsten der besseren Verständlichkeit und insbesondere zur Verdeutlichung, wo das Vorsehen einer schalt- oder variierbaren Verbindung anstelle einer in der Regel leichter realisierbaren festen Verbindung zwingend erforderlich ist. Die obige
Definition des Begriffs„verbunden" ist daher keinesfalls so eng auszulegen, dass willkürlich zu Umgehungszwecken eingefügte Kupplungen aus seinem Wortsinn herausführten.
Die bekannte Vorrichtung bietet sieben Betriebsmodi, nämlich drei stufenlose,
leistungsverzweige Fahrbereiche, zwei feste Gänge (I xOverdrive und I xUnderdrive), einen rein elektrischen Fahrbereich und einen seriellen Fahrbereich. Es ist nicht möglich, sämtliche Fahrbereiche gleich effizient zu gestalten. Die Getriebeauslegung erfolgt daher so, dass der hauptsächlich verwendete Modus besonders effizient gestaltet wird. Durch zunehmende Fortschritte in der Elektrifizierung von Hybridantrieben verschieben sich jedoch die
Nutzungsanteile der unterschiedlichen Modi.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Struktur für eine
Hybridantriebsvorrichtung mit insgesamt verbessertem Wirkungsgrad zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend
eine erste und eine zweite elektrische Maschine, die jeweils einen Rotor und einen mit einem Getriebegehäuse fest verbundenen Stator aufweisen und sowohl im motorischen als auch im generatorischen Betrieb betreibbar sind und über eine Leistungselektronik miteinander verbindbar sowie an einen elektrischen Energiespeicher anschließbar sind, eine an eine Verbrennungskraftmaschine anschließbare Eingangswelle und eine an einen Abtriebsstrang anschließbare Ausgangswelle,
einen ersten Planetensatz, dessen Sonne mit dem Rotor der zweiten elektrischen
Maschine verbunden ist, dessen Steg mit der Ausgangswelle verbunden ist und dessen Hohlrad über eine erste Bremse mit dem Getriebegehäuse gekoppelt ist, einen zweiten Planetensatz, dessen Sonne einerseits über eine erste Kupplung mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes gekoppelt und andererseits mit dem Rotor der ersten elektrischen Maschine verbunden ist, dessen Steg über eine zweite Kupplung mit dem Steg des ersten Planetensatzes gekoppelt ist und dessen Hohlrad mit der Eingangswelle verbunden ist, und
- einen dritten Planetensatz,
dessen Steg mit der Eingangswelle verbunden ist, wobei
• entweder dessen Sonne oder dessen Hohlrad mit dem Rotor der ersten elektrischen Maschine verbunden ist und
• entsprechend entweder dessen Hohlrad oder dessen Sonne über eine zweite Bremse mit dem Getriebegehäuse gekoppelt ist
oder
dessen Sonne über die zweite Bremse mit dem Getriebegehäuse gekoppelt ist, wobei
• entweder dessen Steg oder dessen Hohlrad mit der Eingangswelle verbunden ist und
• entsprechend entweder dessen Hohlrad oder dessen Steg mit dem Steg des zweiten Planetensatzes verbunden ist.
Mit der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung lassen sich insgesamt acht Betriebsmodi, nämlich drei stufenlose, leistungsverzweigte Fahrbereiche, ein serieller Modus, zwei Festgänge und zwei rein elektrische Fahrbereiche, realisieren.
Der erste Modus ist ein stufenloser Fahrbereich in leistungsverzweigter Betriebsart. Hierzu sind die erste Bremse sowie die zweite Kupplung geschlossen und die zweite Bremse sowie die erste Kupplung geöffnet. Aufgrund der Festlegung seines Hohlrades über die erste Bremse wirkt der erste Planetensatz als reine Übersetzungsstufe des Momentes von der zweiten elektrischen Maschine auf die Ausgangswelle. Der ersten Planetensatz ist aufgrund der geöffneten ersten Kupplung von der ersten elektrischen Maschine und den beiden anderen Planetensätzen entkoppelt. Der dritte Planetensatz ist aufgrund seines freilaufenden Hohlrades im Wesentlichen wirkungslos geschaltet. Der zweite Planetensatz hingegen wirkt als
Verzweigungspunkt für das Moment der Verbrennungskraftmaschine einerseits über die zweite Kupplung zur Abtriebswelle und andererseits über seine Sonne zur ersten elektrischen
Maschine.
Ein zweiter Betriebsmodus ist ein Festgang in der parallelhybriden Betriebsart, der bei üblichen Getriebeübersetzungen einem dritten Gang entsprechen würde. Dieser Modus ist bei geschlossener erster Bremse, geschlossener erster und zweiter Kupplung sowie geöffneter zweiter Bremse realisiert. Aufgrund der geschlossenen ersten Kupplung und geschlossenen ersten Bremse sind der Rotor der ersten elektrischen Maschine, die Sonnen des zweiten und dritten Planetensatzes sowie das Hohlrad des ersten Planetensatzes festgelegt. Aufgrund seines freigegebenen Hohlrades ist der dritte Planetensatz dabei im Wesentlichen wirkungslos geschaltet. Der zweite Planetensatz wirkt hingegen als reine Übersetzungsstufe für das Moment der Verbrennungskraftmaschine auf die Ausgangswelle. Der erste Planetensatz wirkt als reine Übersetzungsstufe für das parallel an der Ausgangswelle angreifende Moment der zweiten elektrischen Maschine.
Ein dritter Betriebsmodus ist ein zweiter stufenloser Fahrbereich in leistungsverzweigter Betriebsart. Dieser Modus ist bei geschlossener erster und zweiter Kupplung sowie geöffneter erster und zweiter Bremse realisiert. Der zweite Planetensatz wirkt dabei als
Verzweigungsstelle für das Moment der Eingangswelle einerseits über die geschlossene zweite Kupplung zur Ausgangswelle und andererseits über seine Sonne zur ersten elektrischen Maschine. Der dritte Planetensatz ist aufgrund seines freigegebenen Hohlrades im
Wesentlichen wirkungslos. Der erste Planetensatz wirkt als Einleitungspunkt für das Moment der zweiten elektrischen Maschine. Im Gegensatz zu der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung wird die Leistung der Verbrennungskraftmaschine nicht über einen als Doppelplanetensatz ausgebildeten zweiten Planetensatz mit einer erhöhten Anzahl von
Verzahnungseingriffen, sondern über einen als einfacher Planetensatz ausgebildeten zweiten Planetensatz mit einer geringeren Anzahl an Verzahlungseingriffen eingeleitet, was einen Wirkungsgradvorteil im zweiten leistungsverzweigten Fahrbereich bedeutet.
Ein vierter Betriebsmodus ist ein weiterer Festgang in parallelhybrider Betriebsart, der bei üblicher Getriebeübersetzung einem sechsten Gang entsprechen würde. Dieser Modus ist realisiert bei geschlossener zweiter Bremse, geschlossener erster und zweiter Kupplung sowie geöffneter erster Bremse. Aufgrund des mittels der zweiten Bremse festgelegten Hohlrades des dritten Planetensatzes wirkt dieser zusammen mit dem zweiten Planetensatz als feste
Übersetzungsstufe für die Übertragung des Momentes von der Eingangswelle auf die
Ausgangswelle. Parallel dazu greift das Moment der zweiten elektrischen Maschine über den ersten Planetensatz an der Ausgangswelle an.
Ein fünfter Betriebsmodus ist ein weiterer stufenloser Fahrbereich in leistungsverzweigter Betriebsart. Er ist bei geschlossener zweiter Bremse und erster Kupplung sowie geöffneter erster Bremse und zweiter Kupplung realisiert. Aufgrund der geöffneten zweiten Kupplung ist die Direktanbindung des zweiten Planetensatzes auf die Ausgangswelle unterbrochen.
Stattdessen wird der Rotor der ersten elektrischen Maschine mit der Übersetzung des dritten Planetensatzes, dessen Hohlrad mittels der zweiten Bremse festgelegt ist, angetrieben. Im ersten Planetensatz werden das Moment der Eingangswelle über die geschlossene erste Kupplung sowie das Moment der zweiten elektrischen Maschine zusammengeführt und auf die Ausgangswelle geleitet.
Ein sechster Betriebsmodus ist ein weiterer stufenloser Fahrbereich, dieser jedoch in seriellhybrider Betriebsart. Er ist bei geschlossener erster und zweiter Bremse sowie geöffneter erster und zweiter Kupplung realisiert. In dieser Konstellation ist der zweite Planetensatz im Wesentlichen wirkungslos geschaltet. Der Rotor der ersten elektrischen Maschine wird über den aufgrund seines mittels der zweiten Bremse festgehaltenen Hohlrades als reine
Übersetzungsstufe wirkenden dritten Planetensatz von der Eingangswelle angetrieben. Deren generatorisch erzeugte elektrische Energie wird über die Leistungselektronik auf die zweite elektrische Maschine übertragen, die über den ersten Planetensatz die Ausgangswelle elektrisch antreibt.
Ein siebter Betriebsmodus ist ein rein elektrischer Fahrbereich. Dieser ist bei geschlossener erster und zweiter Bremse, geschlossener erster Kupplung und geöffneter zweiter Kupplung realisiert. Dabei sind im dritten Planetensatz zwei Wellen blockiert, nämlich das Hohlrad über die geschlossene zweite Bremse und die Sonne über die geschlossene erste Kupplung und die geschlossene erste Bremse. Dritter und zweiter Planetensatz sowie die Eingangswelle stehen somit still. Der Antrieb erfolgt rein elektrisch aus der zweiten elektrischen Maschine über den ersten Planetensatz, der auf Grund seines mittels der ersten Bremse festgehaltenen Hohlrades als reine Übersetzungsstufe wirkt.
Ein achter Modus ist ein weiterer rein elektrischer Fahrbereich in drehzahladdierender
Betriebsart. Er ist bei geschlossener erster Kupplung, geöffneter erster und zweiter Bremse sowie geöffneter zweiter Kupplung realisiert. In diesem Betriebsmodus arbeiten sowohl die erste als auch die zweite elektrische Maschine motorisch, wobei sich ihre Drehzahlen im ersten Planetensatz addieren.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Steg des ersten Planetensatzes über eine dritte Kupplung mit dessen Hohlrad gekoppelt ist. Hierdurch lassen sich zwei zusätzliche Festgänge im verbrennungsmotorischen Betrieb, ein zweiter stufenloser Fahrbereich in seriellhybrider Betriebsart mit reduzierter Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine und ein weiterer rein elektrischer Fahrbereich mit direkt an die Ausgangswelle angebundener zweiter elektrischer Maschine realisieren. Ein erster zusätzlicher Festgang in parallelhybrider Betriebsart, der bei üblichen Getriebeübersetzungen einem vierten Gang entsprechen würde, ist bei geschlossener erster zweiter und dritter Kupplung sowie geöffneter erster und zweiter Bremse realisiert. Ein weiterer zusätzlicher Festgang in parallelhybrider Betriebsart, der bei üblichen Getriebeübersetzungen einem achten Gang entsprechen würde, ist realisiert bei geschlossener zweiter Bremse, geschlossener erster und dritter Kupplung sowie geöffneter erster Bremse und zweiter Kupplung. Ein weiterer stufenloser Fahrbereich in seriellhybrider Betriebsart ist realisiert bei geschlossener erster und zweiter Bremse sowie geschlossener dritter Kupplung und geöffneter erster und zweiter Kupplung. Schließlich ist der zusätzliche elektrische Fahrbereich realisiert bei geschlossener erster und dritter Kupplung und geöffneter erster und zweiter Bremse sowie geöffneter zweiter Kupplung. Alle übrigen
Betriebsmodi lassen sich in der oben geschilderten Weise jeweils mit geöffneter dritter
Kupplung realisieren.
Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung, die alternativ oder zusätzlich eingesetzt werden kann, ist vorgesehen, dass der Rotor der zweiten elektrischen Maschine über eine dritte Bremse mit dem Getriebegehäuse gekoppelt ist. Hierdurch wird erreicht, dass die zweite elektrische Maschine im Overdrive-Bereich mittels der zusätzlichen dritten Bremse festgelegt werden kann. Hierdurch lassen sich zwei weitere Festgänge in verbrennungsmotorischem Betrieb sowie ein zusätzlicher rein elektrischer Fahrbereich realisieren. Ein erster zusätzlicher Festgang in parallelhybrider Betriebsart, der bei herkömmlichen Getriebeübersetzungen einem fünften Gang entsprechen würde, ist realisiert bei geschlossener dritter Bremse, geschlossener erster und zweiter Kupplung sowie geöffneter erster und zweiter Bremse. Ein weiterer Festgang in parallelhybrider Betriebsart, der bei herkömmlicher Getriebeübersetzung einem siebten Gang entsprechen würde ist realisiert bei geschlossener zweiter und dritter Bremse, geschlossener erster Kupplung, geöffneter erster Bremse sowie geöffneter zweiter Kupplung. Der zusätzliche, rein elektrische Fahrbereich ist realisiert bei geschlossener dritter Bremse, geschlossener erster Kupplung, geöffneter erster und zweiter Bremse sowie geöffneter zweiter Kupplung. Alle übrigen Betriebsmodi lassen sich in der oben geschilderten Weise, jeweils mit geöffneter dritter Bremse realisieren. Bei einer anderen, alternativ oder zusätzlich einsetzbaren Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Eingangswelle über eine vierte Kupplung mit dem Rotor der zweiten elektrischen Maschine gekoppelt ist. Hierdurch ergeben sich zwei weitere
verbrennungsmotorische Festgänge in parallelhybrider Betriebsart. Ein erster zusätzlicher Festgang in parallelhybrider Betriebsart, der bei üblicher Getriebeübersetzung einem zweiten Gang entsprechen würde, d.h. einem Bergang im verbrennungsmotorischen Underdrive- Betrieb, ist realisiert bei geschlossener erster Bremse, geschlossener zweiter und vierter Kupplung sowie geöffneter zweiter Bremse und geöffneter erster Kupplung. Ein weiterer Festgang in parallelhybrider Betriebsart, der bei herkömmlicher Getriebeübersetzung einem vierten Gang entspricht, ist realisiert bei geschlossener erster, zweiter und vierter Kupplung und geöffneter erster und zweiter Bremse. Man beachte, dass dieser vierte Gang im Hinblick auf seine Übersetzung im Wesentlichen dem mittels der oben geschilderten ersten Weiterbildung der Erfindung durch Einsatz der dritten Kupplung realisierten, vierten Gang entspricht. Bei Ausführungsformen, die beide genannten Weiterbildungen kombiniert, ist dieser Gang somit zweifach darstellbar.
Bei allen vorgenannten Ausführungsformen kann hinsichtlich der konstruktiven Anordnung vorgesehen sein, dass die Ausgangswelle als eine die Eingangswelle koaxial umgreifende Hohlwelle ausgebildet ist. Dies ist erforderlich für Quereinbauvarianten der Erfindung.
Bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass Anschlussstellen der Eingangs- und der
Ausgangswelle randständig auf einer gemeinsamen axialen Seite der Hybridantriebsanordnung liegen. Diese spezielle Ausgestaltung ist jedoch nur bei den ersten drei oben beschriebenen Ausführungsformen möglich. Bei diesen ist auch eine alternative, insbesondere für
Längseinbauvarianten der Erfindung vorgesehene Anordnung möglich, bei der vorgesehen ist, dass die Eingangswelle und die Ausgangswelle einander axial benachbart angeordnet sind und Anschlussstellen beider Wellen randständig auf entgegengesetzten axialen Seiten der
Hybridantriebsanordnung liegen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
Es zeigen: Figur 1 eine Ausführungsform der Erfindung in einer ersten Basisvariante für den
Längseinbau,
Figur 2 eine Ausführungsform der Erfindung in der ersten Basisvariante für den
Quereinbau,
Figur 3 eine Ausführungsform der Erfindung in einer zweiten Basisvariante für den
Längseinbau,
Figur 4 eine Ausführungsform der Erfindung der zweiten Basisvariante für den
Quereinbau,
Figur 5 eine Ausführungsform der Erfindung in einer ersten Erweiterung der Anordnung von Figur 1 ,
Figur 6 eine Ausführungsform der Erfindung in einer ersten Erweiterung der Anordnung von Figur 2,
Figur 7 eine Ausführungsform der Erfindung in einer zweiten Erweiterung der Anordnung von Figur 1 ,
Figur 8 eine Ausführungsform der Erfindung in einer zweiten Erweiterung der Anordnung von Figur 2,
Figur 9 eine Ausführungsform der Erfindung in einer dritten Erweiterung eine
modifizierten Anordnung gem. Figur 2,
Figur 10 eine Ausführungsform der Erfindung in einer dritten Erweiterung einer
modifizierten Anordnung gem. Figur 4,
Figur 1 1 eine Ausführungsform der Erfindung in einer ersten Alternative zu den
Anordnungen der Figuren 2 und 4,
Figur 12 eine Ausführungsform der Erfindung in einer zweiten Alternative zu den
Anordnungen der Figuren 2 und 4, Figur 13 ein erstes Äquivalent zur Ausführungsform von Figur 2,
Figur 14 ein erstes Äquivalent zur Ausführungsform von Figur 4,
Figur 15 ein erstes Äquivalent zur Ausführungsform von Figur 12,
Figur 16 ein zweites Äquivalent zur Ausführungsform von Figur 2,
Figur 17 ein zweites Äquivalent zur Ausführungsform von Figur 4,
Figur 18 ein zweites Äquivalent zur Ausführungsform von Figur 12.
Gleiche Bezugszeichen in den Figuren deuten auf gleiche oder analoge Bauteile hin.
Figur 1 zeigt eine erste Basisvariante der Erfindung als Ausführungsform für den Längseinbau in einem Kraftfahrzeug. Die Eingangswelle und die Ausgangswelle 2 sind einander axial benachbart angeordnet. Nicht dargestellt in den Figuren ist ein an die Eingangswelle 1 mittelbar oder unmittelbar anschließbarer Verbrennungsmotor sowie ein an die Ausgangswelle 2 mittelbar oder unmittelbar anschließbarer Abtriebsstrang.
Die gezeigte Antriebsanordnung weist zwei elektrische Maschinen, nämlich die erste elektrische Maschine 10 und die zweite elektrische Maschine 20 auf, die beide wahlweise im motorischen oder im generatorischen Betrieb betreibbar sind. Jede der elektrischen Maschinen 10, 20 weist einen Stator 1 1 , 21 und einen Rotor 12, 22 auf, wobei bei der gezeigten Ausführungsform beide elektrischen Maschinen 10, 20 in Innenläuferbauweise aufgebaut sind.
Weiter weist die gezeigte Anordnung drei Planetensätze auf, nämlich einen ersten Planetensatz 100, einen zweiten Planetensatz 200 und einen dritten Planetensatz 300. Die Planetensätze 100, 200, 300 haben jeweils eine Sonne 1 10, 210, 310 und ein Hohlrad 120, 220, 320. Sie weisen weiter jeweils einen Steg 130, 230, 330 auf, auf dem jeweils wenigstens ein Satz Planetenräder 131 , 231 , 331 drehbar gelagert sind und sowohl mit der zugeordneten Sonne 1 10, 210, 310 als auch mit dem jeweils zugeordneten Hohlrad 120, 220, 320 kämmen. Zudem weist die gezeigte Anordnung zwei Bremsen, nämlich eine erste Bremse 41 und eine zweite Bremse 42 auf, mit der ein jeweils angeschlossenes Element schaltbar mit dem
Gehäuse gekoppelt ist, d.h. je nach Schaltstellung der Bremse 41 , 42 am Gehäuse festgelegt oder frei von diesem rotierbar ist. Die gezeigte Anordnung weist weiter zwei Kupplungen auf, nämlich eine erste Kupplung 51 und eine zweite Kupplung 52, die jeweils zwei an sich rotierbare Elemente schaltbar miteinander koppeln, sodass diese je nach Schaltstellung der Kupplung 51 , 52 aneinander festgelegt oder unabhängig voneinander rotierbar sind.
Dieser grundsätzliche Aufbau und die Bezugszeichenzuordnung sind für alle
Ausführungsformen der Figuren 1 bis 1 1 gleich und sollen nachfolgend im Zusammenhang mit jeder Einzelfigur nicht wiederholt werden. Auch bei der Ausführungsform von Figur 12 ist er im Wesentlichen realisiert, wobei auf dortige Besonderheiten in Bezug auf einen doppelten Satz Planetenräder 331 , 332 des dritten Planetensatzes weiter unten eingegangen werden soll.
Bei der Ausführungsform von Figur 1 ist die Sonne 1 10 des ersten Planetensatzes 100 mit dem Rotor 22 der zweiten elektrischen Maschine verbunden. Das Hohlrad 120 des ersten
Planetensatzes 100 ist über die erste Bremse 41 mit dem Gehäuse gekoppelt, d.h. an diesem festlegbar. Weiter ist das Hohlrad 120 des ersten Planetensatzes 100 über eine erste Kupplung 51 mit einerseits dem Rotor 12 der ersten elektrischen Maschine und andererseits den beiden Sonnen 210, 310 des zweiten und dritten Planetensatzes 200, 300 gekoppelt. Der Steg 130 des ersten Planetensatzes 100 ist einerseits mit der Ausgangswelle 2 verbunden. Andererseits ist er über die zweite Kupplung 52 mit dem Steg 230 des zweiten Planetensatzes gekoppelt. Dessen Hohlrad 220 ist einerseits mit der Eingangswelle 1 verbunden. Andererseits ist es mit dem Steg 330 des dritten Planetensatzes verbunden. Der Steg 230 des zweiten Planetensatzes 200 ist über die bereits erwähnte zweite Kupplung 52 einerseits mit dem Steg 130 des ersten
Planetensatzes 100 gekoppelt, welcher mit der Ausgangswelle 2 verbunden ist. Die Sonne 210 des zweiten Planetensatzes 200 ist einerseits mit dem Rotor 12 der ersten elektrischen
Maschine sowie der Sonne 310 des dritten Planetensatzes 300 verbunden. Andererseits ist sie über die bereits erwähnte erste Kupplung 51 mit dem Hohlrad 120 des ersten Planetensatzes gekoppelt. Das Hohlrad des dritten Planetensatzes ist über die zweite Bremse 42 mit dem Gehäuse gekoppelt, d.h. an diesem festlegbar. Der Steg 330 des dritten Planetensatzes ist mit der Eingangswelle 1 sowie dem Hohlrad 220 des zweiten Planetensatzes 200 verbunden. Die Sonne 310 des dritten Planetensatzes ist mit dem Rotor 12 der ersten elektrischen Maschine sowie der Sonne 210 des zweiten Planetensatzes verbunden und über die bereits erwähnte erste Kupplung 51 mit dem Hohlrad 120 des ersten Planetensatzes gekoppelt. Diese Konfiguration wird nachfolgend als Basisvariante 1 angesprochen. Bzgl. der verschiedenen Schaltstellungen der Schaltelemente und der dadurch realisierbaren Betriebsmodi wird auf den obigen allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.
Der Fachmann wird verstehen, dass die Basisvariante 1 , die durch die oben erläuterte
Verschaltung definiert ist, in unterschiedlichen Konstellationen realisierbar ist, die sich jeweils für besondere Anwendungen hinsichtlich Frontantrieb, Hinterantrieb, Längseinbau und/oder Quereinbau anbieten. Figur 2 beispielsweise zeigt eine für den Quereinbau geeignete
Konstellation der Basisvariante 1 . Sie wird als besonders günstig angesehen, da sie mit (in Figur 2) von links nach rechts abnehmenden Radien verwirklicht werden kann, was zur Verwendung eines besonders bauraumgünstigen, konischen Getriebegehäuses genutzt werden kann. Man erkennt, dass die Ausgangswelle 2 hier als die Eingangswelle konzentrisch umgreifende Hohlwelle ausgebildet ist. Im Übrigen kann auf die obigen Erläuterungen verwiesen werden.
Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Längseinbaukonstellation (Figur 3) und eine
Quereinbaukonstellation (Figur 4) einer zweiten Basisvariante der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied zur ersten Basisvariante liegt allein in der Verschaltung des dritten Planetensatzes 300. Insbesondere sind die Anschlüsse der Sonne 310 und des Hohlrades 320 gegenüber der Basisvariante 1 vertauscht. Im Übrigen kann auf die obige Erläuterung verwiesen werden.
Die Figuren 5 und 6 zeigen jeweils eine erste Erweiterung der ersten Basisvariante gem. den Figuren 1 und 2. Die dortigen Schaltungen werden um eine dritte Kupplung 53 erweitert mit denen der Steg 130 und das Hohlrad 120 des ersten Planetensatzes 100 gekoppelt werden. Dies bedeutet, dass beide Elemente aneinander festgelegt werden können, sodass der erste Planetensatz 100 bei geschlossener dritter Kupplung 53 als Block umläuft. Bzgl. der sich durch diese Erweiterung ergebenden, neuen Betriebsmodi wird auf den obigen, allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.
Die Figuren 7 und 8 zeigen eine zweite Erweiterung der Basisvariante gem. den Figuren 1 und 2, die alternativ oder gemeinsam mit der zuvor erläuterten ersten Erweiterung realisierbar ist. Die zweite Erweiterung zeichnet sich aus durch eine zusätzliche, dritte Bremse 43, mit der der Rotor 23 der zweiten elektrischen Maschine 20 am Getriebegehäuse festlegbar ist. Bezgl. der sich daraus ergebenden neuen Betriebsmodi wird auf den obigen, allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen. Der Fachmann wird erkennen, dass die zuvor beschriebenen Erweiterungen in gleicher weise auch im Zusammenhang mit der zweiten Basisvariante gem. den Figuren 3 und 4 anwendbar sind. Dies gilt für sämtliche Konstellationen und axialen Elementenreihenfolgen, die zur
Realisierung der beiden Basisvarianten denkbar sind.
Das ist anders bei der in den Figuren 9 und 10 gezeigten, dritten Erweiterung, die sich bei beiden Basisvarianten nur in deren Quereinbau-Konstellation und mit getriebeeingangsseitig randständig, d.h. außerhalb des Ausgangswellenanschlusses angeordneter zweiter elektrischer Maschine 20 realisieren lässt. Diese Konstellation ist für die Basisvariante 1 in Figur 9 und für die Basisvariante 2 in Figur 10 dargestellt. Diese Konstellationen lassen sich um die vierte Kupplung 54 erweitern mit der der Rotor 22 der zweiten elektrischen Maschine 20 mit der Eingangswelle gekoppelt ist. Bzgl. der sich hieraus ergebenden zusätzlichen Betriebsmodi wird auf den obigen, allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.
Figur 1 1 zeigt eine erste Alternative zu den Basisvarianten 1 und 2 in Quereinbaukonstellation gem. Figur 2 bzw. Figur 4. Der Unterschied zur Anordnung gem. Figur 2 liegt in der
Verschaltung des dritten Planetensatzes 300. Insbesondere ist seine Sonne 310 anstelle seines Hohlrades 320 über die zweite Bremse 42 mit dem Getriebegehäuse gekoppelt. Das Hohlrad 320 ist dafür mit dem Steg 230 des zweiten Planetensatzes 200 verbunden. Die Verbindung des Steges 330 des dritten Planetensatzes mit dem Hohlrad 220 des zweiten Planetensatzes 200 bleibt bestehen. Hinsichtlich der durch die verschiedenen Schaltstellungen der
Schaltelemente realisierbaren Betriebsmodi ergibt sich keine substanzielle Änderung. Insofern kann diesbezüglich auf den obigen allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen werden.
Figur 12 zeigt eine zweite Alternative zu den Basisvarianten 1 und 2 in Quereinbaukonstellation gem. Figur 2 bzw. Figur 4. Vergleichbar der zuvor beschriebenen ersten Alternative gem. Figur 1 1 ist auch hier die Sonne 310 des dritten Planetensatzes 300 über die zweite Bremse 42 mit dem Gehäuse gekoppelt. Allerdings sind die Hohlräder 320, 220 des dritten und des zweiten Planetensatzes 300, 200 sowie deren Stege 330, 230 jeweils miteinander kurzgeschlossen, d.h. fest verbunden. Damit die beiden Planetensätze 200, 300 nicht wie ein einziger Planetensatz wirken, ist der dritte Planetensatz 300 hier mit einem doppelten Planetensatz versehen, wobei der zusätzliche Planetensatz 332 einerseits mit dem ersten Planetensatz 331 und andererseits mit der Sonne 310 kämmt. Auch hier kann bezüglich der realisierbaren Betriebsmodi auf den obigen, allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen werden. Der Fachmann wird erkennen, dass die oben beschriebenen Erweiterungen selbstverständlich auch auf die hier gezeigten Alternativen sowie auf andere, im Rahmen dieser Alternativen denkbaren Konstellationen anwendbar sind.
Die Figuren 13-18 stellen kinematisch gleichwertige Äquivalente zu der vorliegenden Erfindung dar. In all diesen Ausführungsformen ist die zweite Bremse 42 ersetzt worden durch die Festlegung einer Hauptwelle des dritten Planetensatzes 300 und die zusätzliche Einführung einer Kupplung 42' bei der Verschaltung einer anderen Hauptwelle des dritten Planetensatzes 300. Die Festlegung einerseits und zusätzliche Kupplung 42' andererseits ergeben eine der Wirkung der zweiten Bremse 42 äquivalente Wirkung, sodass bzgl. der resultierenden
Betriebsmodi mutatis mutandum auf die vorangehende Erläuterung, insbesondere auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen werden kann.
Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an
Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben.
Bezugszeichenliste
Eingangswelle
Ausgangswelle
erste elektrische Maschine
Stator von 10
Rotor von 10
zweite elektrische Maschine
Stator von 20
Rotor von 20
erste Bremse
zweite Bremse
Äquivalenzkupplung zu 42
dritte Bremse
erste Kupplung
zweite Kupplung
dritte Kupplung
vierte Kupplung
erster Planetensatz
Sonne von 00
Hohlrad von 100
Steg von 100
Planeten auf 130
zweiter Planetensatz
Sonne von 200
Hohlrad von 200
Steg von 200
Planeten auf 230
dritter Planetensatz
Sonne von 300
Hohlrad von 300
Steg von 300 Planeten auf 330
zweiter Planetensatz auf 330

Claims

Patentansprüche
1. Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend
- eine erste und eine zweite elektrische Maschine (10, 20), die jeweils einen Rotor (12, 22) und einen mit einem Getriebegehäuse fest verbundenen Stator (1 1 , 21 ) aufweisen und sowohl im motorischen als auch im generatorischen Betrieb betreibbar sind und über eine Leistungselektronik miteinander verbindbar sowie an einen elektrischen Energiespeicher anschließbar sind,
- eine an eine Verbrennungskraftmaschine anschließbare Eingangswelle (1 ) und eine an einen Abtriebsstrang anschließbare Ausgangswelle (2),
- einen ersten Planetensatz (100), dessen Sonne (1 10) mit dem Rotor (22) der zweiten elektrischen Maschine (20) verbunden ist, dessen Steg (130) mit der Ausgangswelle (2) verbunden ist und dessen Hohlrad (120) über eine erste Bremse (41 ) mit dem Getriebegehäuse gekoppelt ist,
- einen zweiten Planetensatz (200), dessen Sonne (210) einerseits über eine erste
Kupplung (51 ) mit dem Hohlrad (120) des ersten Planetensatzes (100) gekoppelt und andererseits mit dem Rotor (12) der ersten elektrischen Maschine (10) verbunden ist, dessen Steg (230) über eine zweite Kupplung (52) mit dem Steg (130) des ersten Planetensatzes (100) gekoppelt ist und dessen Hohlrad (220) mit der Eingangswelle (1 ) verbunden ist, und
- einen dritten Planetensatz (300),
dessen Steg (330) mit der Eingangswelle (1 ) verbunden ist, wobei
• entweder dessen Sonne (310) oder dessen Hohlrad (320) mit dem Rotor (12) der ersten elektrischen Maschine (10) verbunden ist und
• entsprechend entweder dessen Hohlrad (320) oder dessen Sonne (310) über eine zweite Bremse (42) mit dem Getriebegehäuse gekoppelt ist
oder
dessen Sonne (310) über die zweite Bremse (42) mit dem Getriebegehäuse gekoppelt ist, wobei
• entweder dessen Steg (330) oder dessen Hohlrad (320) mit der Eingangswelle (1 ) verbunden ist und • entsprechend entweder dessen Hohlrad (320) oder dessen Steg (330) mit dem Steg (230) des zweiten Planetensatzes (200) verbunden ist.
2. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Steg (130) des ersten Planetensatzes (100) über eine dritte Kupplung (53) mit dessen Hohlrad (120) gekoppelt ist.
3. Hybridantriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rotor (22) der zweiten elektrischen Maschine (20) über eine dritte Bremse (43) mit dem Getriebegehäuse gekoppelt ist.
4. Hybridantriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Eingangswelle (1 ) über ein vierte Kupplung (54) mit dem Rotor (22) der zweiten elektrischen Maschine (20) gekoppelt ist.
5. Hybridantriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Eingangswelle (1 ) und die Ausgangswelle (2) einander axial benachbart angeordnet sind und Anschlussstellen beider Wellen (1 , 2) randständig auf
entgegengesetzten axialen Seiten der Hybridantriebsanordnung liegen.
6. Hybridantriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausgangswelle (2) als eine die Eingangswelle (1 ) koaxial umgreifende Hohlwelle ausgebildet ist.
7. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 6, soweit rückbezogen auf einen der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass Anschlussstellen der Eingangs- und der Ausgangswelle (1 , 2) randständig auf einer gemeinsamen axialen Seite der Hybridantriebsanordnung liegen.
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