WO2016075334A1 - Drehmomentübertragungsvorrichtung sowie verfahren zu deren betrieb - Google Patents

Drehmomentübertragungsvorrichtung sowie verfahren zu deren betrieb Download PDF

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    • F16H3/44Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/724Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously using external powered electric machines
    • F16H3/725Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously using external powered electric machines with means to change ratio in the mechanical gearing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a torque transmission device, and a method of operating this torque transmission device.
  • the invention will be described in connection with a drive train of a motor vehicle, but the invention can also be used independently of motor vehicles.
  • the torque transmission device may have a plurality of different ratios or ratios, hereinafter referred to as common translations, for adapting the operating behavior of the internal combustion engine to requirements from the operation of the motor vehicle.
  • WO 2014/063980 A1 relates to a transmission and method for its operation.
  • the transmission is formed with a prime mover with a primary drive shaft having drive train, in particular for a vehicle, with a Ravigneaux planetary gear set with a two Clarradwellen, a bridge shaft and at least one Hohlradwelle having double planetary gear, and an upstream, designed as a reduction gear simple planetary gear set with the Gear elements sun gear, web and ring gear, wherein a first of the transmission elements of the simple planetary gear set is fixed to the housing.
  • the invention relates to a method for operating the transmission.
  • the US 8,246,500 B2 relates to a hybrid vehicle drive device with an internal combustion engine and an electric motor as drive power sources and in particular relates to downsizing the power transmission device and improving fuel economy.
  • DE 10 2006 044 885 A1 relates to hybrid power transmission trains with an engine, a transmission and two motor / generators and is characterized by a series hybrid mode and by a fixed gear ratio mode.
  • a first aspect of the invention relates to a torque transmission device, in particular for a motor vehicle, comprising an input shaft, which is rotatably connectable with an internal combustion engine, two planetary gear sets, an output shaft, an electric machine, a braking device and three disconnect couplings.
  • the first planetary gear set has, as first gear elements, at least one first planet gear for meshing with a first sun gear and with a first ring gear of the same first planetary gear set.
  • the first planetary gear set on a planet carrier for rotatably supporting at least one of the first planetary gears.
  • the second planetary gear set has as second gear elements at least one second planet gear for meshing with a second sun gear and with a second ring gear of the second planetary gear set. Further, the second planet gear is configured to mesh with one of the first planetary gears. At least one of the second planet gears is rotatably supported by the planet carrier of the first planetary gear set.
  • the drive shaft is designed to output a torque, in particular to an impeller of the motor vehicle, and is rotatably connected to one of the first transmission elements.
  • the braking device is designed for the releasable fixing or blocking of the second sun gear, in particular on a housing of the torque transmission device.
  • a first of the separating clutches (first separating clutch) is connected between the first sun gear and a first gear element not connected to the output shaft, in particular the first ring gear or the planet carrier.
  • a second of the disconnect clutches (second disconnect clutch) is configured to disconnect the input shaft with a first transmission element not connected to the output shaft.
  • a third of the disconnect clutches (third disconnect clutch) is configured for separable rotational connection of the input shaft with the second ring gear.
  • the electric machine is preferably connected between the first sun gear and the first rotary joint. In particular, the electric machine is rotatably connected to the first sun gear and can drive this.
  • a second aspect of the invention relates to a torque transmission device, in particular for a motor vehicle, comprising an input shaft which is rotatably connectable with an internal combustion engine, three planetary gear sets, an output shaft, an electric machine, a braking device and three disconnect couplings.
  • the first planetary gear set has, as first gear elements, at least one first planet gear for meshing with a first sun gear and with a first ring gear of the same first planetary gear set. Furthermore, the first planetary gear set has a planet carrier for movably supporting at least one of the first planetary gears.
  • the second planetary gear set has, as second gear elements, at least one second planet gear for meshing with a second sun gear and with a second ring gear of the second planetary gear set. At least one of the second planet gears is rotatably supported by the planet carrier of the first planetary gear set.
  • the third planetary gear set has as third gear elements at least a third planet gear for meshing with a third sun gear and at least a fifth planet gear for meshing with a third ring gear and for meshing with at least one of the third planetary gears.
  • the third sun gear is rotatably connected to the first sun gear and the third ring gear is rotatively connected to the second ring gear.
  • At least one of the third planet gears and at least one of the fifth planet gears are rotatably supported by the planet carrier of the first planetary gear set.
  • the drive shaft is designed to output a torque, in particular to an impeller of the motor vehicle, and is rotatably connected to one of the first transmission elements.
  • the braking device is designed for the releasable fixing or blocking of the second sun gear, in particular on a housing of the torque transmission device.
  • a first one of the separating clutches is preferably connected between the first sun gear and a first gear element not connected to the output shaft.
  • a second of the disconnect clutches is configured for separable rotational connection of the input shaft with a first transmission element not connected to the output shaft.
  • a third of the disconnect clutches is configured for separable rotational connection of the input shaft with the second ring gear.
  • the electric machine is connected between the input shaft and the first sun gear. In particular, the electric machine can drive the first sun gear.
  • the braking device By means of the braking device, the three separating clutches and the electric machine, one of eight different modes of the torque transmitting device can be selected or activated and the operating behavior of the internal combustion engine can be better adapted to requirements from the operation of the motor vehicle.
  • one of four modes with different ratios can be selected in which only the internal combustion engine can apply torque to the input shaft and the electric motor does not need to provide torque and rotate (conventional operation).
  • parallel hybrid mode the electric machine can deliver a drive torque in these operating modes (boost function) or record a moment (recuperation operation).
  • one of two operating modes can be selected, in which only the electric machine, at least indirectly, acts on the output shaft with a torque (electric operation).
  • the rotational speed and / or the direction of rotation of the rotor of the electric machine can be changed.
  • emissions of the internal combustion engine can be avoided and the high efficiency of the electric machine can be used.
  • one of two operating modes can be selected in which both the internal combustion engine and the electric machine output a torque (hybrid operation or electronic controlled CVT operation / eCVT).
  • the rotational speed and / or the direction of rotation of the rotor of the electric machine can be changed.
  • variable ratios can be achieved and, in particular, the internal combustion engine can be operated within a preferred speed range, in particular for improved efficiency.
  • an input shaft is to be understood as meaning a shaft which serves for the at least indirect rotational connection with an internal combustion engine which belongs to the same drive train of a motor vehicle or for receiving a torque from the internal combustion engine.
  • the input shaft is rotatably supported by a transmission housing of the torque transmitting device or mounted in the transmission housing.
  • a planetary gear set is to be understood as meaning a device which converts an input torque into an output torque (torque conversion) and has gear elements for this purpose.
  • the transmission elements include a sun gear, an internally toothed ring gear and at least one planet gear, which meshes with both the sun gear and the ring gear.
  • the planetary gear set 2, 3, 4, 5 or more planet gears, which mesh with the sun gear and the ring gear.
  • the planetary gear set as another transmission element on its own planet carrier, which serves for rotatably supporting the planetary gears.
  • the sun gear, the ring gear or the planet carrier can be acted upon with the input torque and the output torque can be tapped at a further transmission element, which is not acted upon by the input torque.
  • at least two of the planetary gear sets may share a planet carrier, which particularly preferably rotatably supports planets of both planetary gear sets.
  • a braking device is to be understood as a device which serves for releasably securing one of the gear elements, in particular the sun gear, the ring gear or the planet carrier, in particular on the gearbox.
  • the fixed transmission element can not rotate when the braking device is blocked during torque conversion. Alternatively, the transmission element can rotate when the brake device is open.
  • a disconnect clutch is to be understood as meaning a mechanical device having at least two clutch parts, wherein the two clutch parts are mechanically connected in a closed state of the disconnect clutch, in particular frictional or positive locking, and can rotate independently in an open state.
  • the two coupling parts each with a shaft, in particular cohesively, rotatably connected.
  • an output shaft is to be understood as meaning a shaft which serves for the at least indirect rotational connection with an impeller of the motor vehicle (drive wheel) to be driven in to move the motor vehicle, and which can be acted upon by a torque.
  • an electric machine is understood to mean an arrangement of stator and rotor which can interact electromagnetically with one another.
  • the stator in particular rotatably connectable with the transmission housing, the rotor act on the rotor with electromagnetic forces such that the rotor can deliver a torque, wherein the electric machine acts as an electric motor (engine operation).
  • the stator in particular rotatably connectable to the transmission housing, can be acted upon by the rotor by the rotor with electromagnetic forces such that the electric machine provide electrical energy can and acts as an electric generator (generator operation).
  • the stator may selectively bias the rotor to rotate in one of two opposite directions of rotation.
  • the electric machine is designed such that the rotational speed of the rotor can assume different values within a rotational speed interval.
  • the electric machine can act on a first transmission element with open first or second clutch instead of the internal combustion engine with a torque.
  • the second separating clutch is designed for the rotary connection of the input shaft to the planet carrier.
  • the second separating clutch is designed for the rotary connection of the input shaft to the first ring gear.
  • the second disconnect clutch is connected between the input shaft and the first disconnect clutch.
  • a torque transmission device according to the first or second aspect has a fourth planetary gear set, with at least one fourth planet gear for meshing with a fourth sun gear and with a fourth ring gear of the fourth planetary gear set, with a fourth planet carrier for rotatably supporting at least one of the fourth planetary gears wherein the input shaft is rotatably connectable to the fourth ring gear, in particular by means of the second separating clutch.
  • the fourth sun gear is rotationally connected to the transmission housing.
  • the fourth planetary carrier is connectable to the first sun gear, in particular by means of the first separating clutch.
  • the fourth planetary gear set is designed as a reduction or reduction gear to reduce the input speed.
  • the fourth planetary gear set is designed as a negative gear with reversal of the effective direction of the output torque. With the fourth planetary gear set, the spread of the available or switchable translations can be increased.
  • the fourth planet carrier is rotatably connected to the first disconnect clutch.
  • a motor vehicle has a torque transmission device according to the first or second aspect or according to one of the preferred refinements and an internal combustion engine, wherein preferably the torque transmission device is connected between the internal combustion engine and one of the drive wheels of the motor vehicle.
  • This preferred development can offer the advantage that the operating behavior of the internal combustion engine can be better adapted to requirements from the operation of the motor vehicle.
  • a preferred method for operating (operating) a torque transmission device according to the first or second aspect or according to one of the preferred embodiments comprises at least one of the following steps:
  • step S5 is performed such that the rotor of the electric machine can deliver a torque at different speeds and in one of two opposite directions of rotation.
  • the first disconnect clutch and the third disconnect clutch are closed for a first operating mode (BA1), a second actuation mode (BA2) with a second gear ratio closes the third disconnect clutch and the brake device is blocked, a third operating mode (BA1).
  • BA3 with a third gear ratio closes the second disconnect clutch and blocks the brake device
  • a fourth mode with a fourth gear ratio closes the second disconnect clutch and the third disconnect clutch
  • a fifth mode activates the electric machine and blocks the brake device, in particular at dormant internal combustion engine
  • a sixth operating mode (BA6) activates the electric machine and the first separating clutch is closed, in particular when the internal combustion engine is stationary
  • a seventh operating mode (BA7) activates the electric machine and the second separating clutch is closed, in particular wherein the internal combustion engine applies torque to the input shaft
  • an eighth mode activates the electric machine and the third disconnect clutch is closed, in particular wherein the internal combustion engine applies torque to the input shaft.
  • one of eight operating modes BA1 to BA8 can be selected.
  • the electric machine need not provide torque, and the engine applies torque to the input shaft.
  • the electric machine can deliver a drive torque in these operating modes (boost function) or record a moment (recuperation operation).
  • the electric machine indirectly acts on the output shaft with a torque and the internal combustion engine rests. In this case, the rotational speed and / or the direction of rotation of the rotor of the electric machine can be changed. In this case, emissions of the internal combustion engine can be avoided and the high efficiency of the electric machine can be used.
  • the operating modes BA5, BA6 differ by the respective translation.
  • both the internal combustion engine and the electric machine each output a torque.
  • the rotational speed and / or the direction of rotation of the rotor of the electric machine can be changed.
  • variable ratios can be achieved and, in particular, the internal combustion engine can be operated within a preferred speed range, in particular for improved efficiency.
  • a first gear element with open first disconnect clutch, opened first brake device and closed second or third disconnect clutch can be acted upon by the electric machine with a torque and at the same time a further transmission element of the internal combustion engine to be applied with a torque.
  • the internal combustion engine can be started by the electric machine when the first and second separating clutch are closed.
  • the internal combustion engine can be started with a closed third disconnect clutch.
  • a first operating mode (BA1) with a first gear ratio the third disconnect clutch is closed and the brake device is blocked
  • a second operating mode (BA2) with a second gearshift the first disconnect clutch and the third disconnect clutch closed
  • a third operating mode BA2) BA3 with a third gear ratio, the second disconnect clutch and the third disconnect clutch closed
  • a fourth mode (BA4) with a fourth ratio, the second disconnect clutch closed and the brake device blocked
  • a fifth mode (BA5) activates the electric machine and blocks the brake device
  • a sixth operating mode (BA6) activates the electric machine and the first separating clutch is closed, in particular when the internal combustion engine is at rest
  • a seventh operating mode (BA7) activates the electric machine and the second separating clutch is closed, in particular e, wherein the internal combustion engine, the torque applied to the input shaft
  • an eighth mode (BA8), the electric machine is activated and the third disconnect clutch is closed, in particular wherein the internal combustion engine, the input shaft is subjected to a torque.
  • the electric machine preferably does not provide any torque and the internal combustion engine acts on the input shaft with a torque (conventional or parallel hybrid operation). Likewise, the electric machine can deliver a drive torque in these operating modes (boost function) or record a moment (recuperation operation).
  • the braking device B1 By operating at least one of the three separating clutches C1, C2, C3 and / or the braking device B1 can preferably one of four different translations (1, 2, 3, 4) can be selected.
  • the electric machine indirectly acts on the output shaft with a torque and the internal combustion engine rests.
  • the rotational speed and / or the direction of rotation of the rotor of the electric machine can be changed.
  • emissions of the internal combustion engine can be avoided and the high efficiency of the electric machine can be used.
  • the operating modes BA5, BA6 differ by the respective translation.
  • both the internal combustion engine and the electric machine each output a torque.
  • the rotational speed and / or the direction of rotation of the rotor of the electric machine can be changed.
  • variable ratios can be achieved and, in particular, the internal combustion engine can be operated within a preferred speed range, in particular for improved efficiency.
  • a first transmission element can be acted upon by the electric machine with a torque and at the same time a further transmission element can be acted upon by the internal combustion engine with a torque.
  • the internal combustion engine can be started by the electric machine when the first and second separating clutch are closed.
  • the internal combustion engine can also be started with the third third clutch disconnected.
  • FIG. 2 schematically shows another torque transmission device according to the first aspect
  • FIG. 3 shows schematically a preferred development of the torque transmission device of FIG. 1,
  • FIG. 4 shows schematically a preferred development of the torque transmission device of FIG. 2,
  • FIG. 5 is a translation plan for eight different modes of the torque transmission device of FIG. 3,
  • FIG. 6 is a translation plan for eight different modes of the torque transmission device of FIG. 4,
  • FIG. 7 is a table showing the operation of the three separating clutches, the braking device and the electric machine for eight different operating modes of the torque transmission device of FIGS. 3, 5,
  • FIG. 9 shows schematically a torque transmission device according to a second aspect
  • FIG. 10 shows schematically another torque transmission device according to the second aspect.
  • 1 schematically shows a torque transmission device according to the first aspect of the invention, comprising an input shaft EW rotatably connected to an internal combustion engine, two planetary gear sets PGS1, PGS 2, an electric machine EM, an output shaft AW, a brake device B1 and three disconnect clutches C1, C2, C3.
  • the first planetary gear set PGS1 has, as first transmission elements, at least one first planetary gear P1 for meshing with a first sun gear S1 and with a first ring gear H1 of the same first planetary gear set.
  • the first planetary gear set PGS1 a planet carrier PC for rotatably supporting at least one of the first planet gears P1.
  • the second planetary gear set PGS2 has as second gear elements at least one second planetary gear P2 for meshing with a second sun gear S2 and with a second ring gear H2 of the second planetary gear set. Further, the second planetary gear P2 is configured to mesh with one of the first planet gears P1. At least one of the second planetary gears P2 is rotatably supported by the planet carrier PC of the first planetary gear set.
  • the drive shaft AW is designed to deliver a torque, in particular to an impeller of the motor vehicle, and is rotatably connected to the first ring gear H1.
  • the brake device B1 is configured for the releasable fixing or blocking of the second sun gear S2, in particular on a housing of the torque transmission device.
  • the first separating clutch C1 is connected between a first transmission element and the first sun gear S1.
  • the second separating clutch C2 is designed for the separable rotational connection of the input shaft EW with the planet carrier PC.
  • the third separating clutch C3 is designed for the separable rotational connection of the input shaft EW with the second ring gear H2.
  • the electric machine EM is connected between the first separating clutch C1 and the first sun gear S1, and can drive the first sun gear S1.
  • FIG. 2 schematically shows another torque transmission device according to the first aspect of the invention, comprising an input shaft EW rotatably connected to an internal combustion engine, two planetary gear sets PGS1, PGS 2, an electric machine EM, an output shaft AW, a brake device B1 and three disconnect clutches C1, C2, C3 ,
  • the first planetary gear set PGS1 has, as first transmission elements, at least one first planetary gear P1 for meshing with a first sun gear S1 and with a first ring gear H1 of the same first planetary gear set.
  • the first planetary gear set PGS1 a planet carrier PC for rotatably supporting at least one of the first planet gears P1.
  • the second planetary gear set PGS2 has as second gear elements at least one second planetary gear P2 for meshing with a second sun gear S2 and with a second ring gear H2 of the second planetary gear set.
  • the second planetary gear P2 is configured to mesh with one of the first planet gears P1. At least one of the second planetary gears P2 is rotatably supported by the planet carrier PC of the first planetary gear set.
  • the drive shaft AW is designed to deliver a torque, in particular to an impeller of the motor vehicle, and is rotatably connected to the planet carrier PC.
  • the brake device B1 is configured for the releasable fixing or blocking of the second sun gear S2, in particular on a housing of the torque transmission device.
  • the first separating clutch C1 is connected between a first transmission element and the first sun gear S1.
  • the second separating clutch C2 is designed for the separable rotational connection of the input shaft EW with the first ring gear H1.
  • the third separating clutch C3 is designed for the separable rotational connection of the input shaft EW with the second ring gear H2.
  • the electric machine EM is connected between the first separating clutch C1 and the first sun gear S1, and can drive the first sun gear S1.
  • this torque transmission device has a fourth planetary gear set PGS4, with at least one fourth planetary gear P4 for meshing with a fourth sun gear S4 and a fourth ring gear H4 of the fourth planetary gear set PGS4, with a fourth planet carrier PC4 for rotatably supporting at least one of the fourth planet gears P4, wherein the input shaft EW is rotatably connected to the fourth ring gear H4, in particular by means of the second separating clutch C2.
  • the fourth sun gear S4 is rotationally connected to the transmission housing.
  • the fourth planet carrier PC4 can preferably be connected to the first sun gear S1, in particular by means of the first separating clutch C1.
  • this torque transmission device has a fourth planetary gear set PGS4, with at least one fourth planetary gear P4 for meshing with a fourth sun gear S4 and with a fourth ring gear H4 of the fourth planetary gear set PGS4 a fourth planet carrier PC4 for rotatably supporting at least one of the fourth planet gears P4, wherein the input shaft EW is rotatably connected to the fourth ring gear H4, in particular by means of the second separating clutch C2.
  • the fourth sun gear S4 is rotationally connected to the transmission housing.
  • the fourth planet carrier PC4 can be connected to the first sun gear S1, in particular by means of the first separating clutch C1.
  • Fig. 5 shows a translation plan or so-called Kutzbach plan for an inventive transmission according to FIG. 3.
  • the horizontal axis is the wheel axis, which indicates the position and the radii of the gears.
  • the peripheral speed is given as a radial function of each wheel.
  • operating modes BA1 to BA4 with four ratios (1, 2, 3, 4) result from the actuation of the three separating clutches C1, C2, C3, the braking device B1 and the activation of the electric machine EM in some operating modes according to FIG the mode BA1 the shortest and the mode BA4 the longest translation.
  • E1, E2 denote the operating modes BA5, BA6, in which the electric machine EM alone provides the torque for the drive.
  • Fig. 6 shows a translation plan or so-called Kutzbach plan for an inventive transmission according to FIG. 4.
  • the horizontal axis is the wheel axis, which indicates the position and the radii of the gears.
  • the peripheral speed is given as a radial function of each wheel.
  • operating modes BA1 to BA4 with four ratios (1, 2, 3, 4) result from the actuation of the three separating clutches C1, C2, C3, the braking device B1 and the activation of the electric machine EM in some operating modes according to FIG the mode BA1 the shortest and the mode BA4 the longest translation at.
  • the operating modes BA5, BA6 with stationary internal combustion engine and activated electric machine EM are designated E1, E2.
  • FIG. 7 shows as a table a preferred actuation of the three separating clutches C1, C2, C3, the braking device B1 and the electric machine EM for eight different operating modes of the torque transmission device of FIGS. 3 and 5, in particular according to a preferred development of the operating method.
  • "x" means a closed separating clutch or a blocked braking device.
  • the electric machine EM does not have to provide any torque, and the internal combustion engine applies torque to the input shaft EW.
  • the three separating clutches C1, C2, C3 and / or the braking device B1 can be selected from four different translations.
  • the electric machine can deliver a drive torque in these operating modes (boost function) or record a moment (recuperation operation).
  • the electric machine alone acts on the output shaft indirectly with a torque and the internal combustion engine rests.
  • the rotational speed and / or the direction of rotation of the rotor of the electric machine can be changed.
  • emissions of the internal combustion engine can be avoided and the high efficiency of the electric machine can be used.
  • both the internal combustion engine and the electric machine each output a torque.
  • the rotational speed and / or the direction of rotation of the rotor of the electric machine can be changed.
  • variable ratios can be achieved and, in particular, the internal combustion engine can be operated within a preferred speed range, in particular for improved efficiency.
  • a first transmission element with open first disconnect clutch, opened first brake device and closed second and third disconnect clutch can be acted upon by the electric machine with a torque and at the same time a further transmission element of the internal combustion engine to be applied with a torque.
  • the internal combustion engine can be started by the electric machine when the first and second separating clutch are closed and, in particular, when the third separating clutch is open.
  • the internal combustion engine can also be started with the third third clutch disconnected.
  • 8 shows as a table a preferred actuation of the three separating clutches C1, C2, C3, the braking device B1 and the electric machine EM for eight different operating modes of the torque transmission device of FIGS. 4 and 6, in particular according to a preferred embodiment of the operating method.
  • "x" means a closed separating clutch or a blocked braking device.
  • the electric machine EM does not have to provide any torque, and the internal combustion engine applies torque to the input shaft EW.
  • the three separating clutches C1, C2, C3 and / or the braking device B1 can be selected from four different translations.
  • the electric machine can deliver a drive torque in these operating modes (boost function) or record a moment (recuperation operation).
  • the electric machine alone acts on the output shaft indirectly with a torque and the internal combustion engine rests. In this case, the rotational speed and / or the direction of rotation of the rotor of the electric machine can be changed. In this case, emissions of the internal combustion engine can be avoided and the high efficiency of the electric machine can be used.
  • both the internal combustion engine and the electric machine each output a torque.
  • the rotational speed and / or the direction of rotation of the rotor of the electric machine can be changed.
  • variable ratios can be achieved and, in particular, the internal combustion engine can be operated within a preferred speed range, in particular for improved efficiency.
  • a first gear element with open first disconnect clutch, opened first brake device and closed second and third disconnect clutch can be acted upon by the electric motor with a torque and At the same time a further transmission element of the internal combustion engine are subjected to a torque.
  • the internal combustion engine can be started by the electric machine when the first and second separating clutch are closed and, in particular, when the third separating clutch is open.
  • the internal combustion engine can also be started with the third third clutch disconnected.
  • FIGS 9 and 10 schematically show a torque transmission device according to the second aspect of the invention having an input shaft (EW) and a first planetary gear set (PGS1), which as first gear elements at least a first planetary gear (P1) for meshing with a first sun gear (S1) and with a first ring gear (H1) of the first planetary gear set and a planet carrier (PC) for rotatably supporting at least one of the first planet gears (P1).
  • EW input shaft
  • PPS1 first planetary gear set
  • PPS1 first planetary gear set
  • PC planet carrier
  • the torque transmission device preferably has a second planetary gear set (PGS2) having as second gear elements at least one second planetary gear (P2) for meshing with a second sun gear (S2) and with a second ring gear (H2) of the second planetary gear set, wherein at least one of the second Planet wheels (P2) is rotatably supported by the planet carrier (PC).
  • PPS2 second planetary gear set
  • PC planet carrier
  • this has a third planetary gear set (PGS3), which has as third gear elements at least a third planetary gear (P3) for meshing with a third sun gear (S3), at least a fifth planet gear (P5) for meshing with a third ring gear (H3) and at least one of the third planet gears (P3), the third sun gear (S3) being rotationally connected to the first sun gear (S1) and the third ring gear (H3) being rotationally connected to the second ring gear (H2), at least one of the third Planet wheels (P3) and at least one of the fifth planet gears (P5) are rotatably supported by the planet carrier (PC).
  • PPS3 third planetary gear set
  • PC planet carrier
  • an output shaft (AW) with one of the first transmission elements is hornverbindbar and a braking device (B1) is configured for releasably securing the second sun gear (S2).
  • a first separating clutch (C1) is preferably configured for the rotary connection of the first sun gear (S1) and one of the first gear elements (PC, H1), which in particular is not rotatably connected to the output shaft
  • a second separating clutch (C2) is preferably configured for the rotary connection of the input shaft with the aforementioned one of the first transmission elements (PC, H1)
  • a third separating clutch (C3) is preferably designed for the rotary connection of the input shaft (EW) with the second ring gear (H2).
  • An electric machine (EM) is preferably rotationally connected to the first sun gear (S1).
  • the input shaft is preferably connected to the second ring gear (H2) and the third ring gear (H3) via the third clutch (C3) and preferably to the first ring gear (H1) via the second clutch (C2). and the fourth ring gear (H4) rotatably connected.
  • the output shaft (AW) is rotatably connected to the first ring gear (H1).
  • the output shaft (AW) is rotatably connected to the planet carriers of the first, second and third planetary gear (PGS1, PGS2, PGS3).

Abstract

Drehmomentübertragungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Eingangswelle (EW), welche mit einer Brennkraftmaschine drehverbindbar ist, zwei Planetengetriebesätze (PGS1, PGS2), eine Abtriebswelle (AW), eine Elektromaschine (EM), eine Bremseinrichtung (B1) sowie drei Trennkupplungen (C1, C2, C3).

Description

Drehmomentübertragungsvorrichtung sowie Verfahren zu deren Betrieb
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, sowie ein Verfahren zum Betrieb dieser Drehmomentübertragungsvorrichtung. Die Erfindung wird im Zusammenhang mit einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs beschrieben, die Erfindung kann aber auch unabhängig von Kraftfahrzeugen Verwendung finden.
Betriebsintern bekannt sind Kraftfahrzeuge mit einem Antriebsstrang, welcher neben der Drehmomentübertragungsvorrichtung auch eine Brennkraftmaschine aufweist. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung kann mehrere verschiedene Übersetzungen oder Untersetzungen, nachfolgend gemeinsam Übersetzungen genannt, zur Anpassung des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine an Anforderungen aus dem Betrieb des Kraftfahrzeugs aufweisen.
Die WO 2014/063980 A1 betrifft ein Getriebe und Verfahren zu dessen Betreiben. Das Getriebe ist mit einem einen Primärantrieb mit einer Primärantriebswelle aufweisenden Antriebsstrang ausgebildet, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einem Ravigneaux-Planetensatz mit einem zwei Sonnenradwellen, eine Stegwelle und zumindest eine Hohlradwelle aufweisenden doppelten Planetengetriebe, und einem vorgeschalteten, als Reduktionsgetriebe ausgebildeten einfachen Planetensatz mit den Getriebeelementen Sonnenrad, Steg und Hohlrad, wobei ein erstes der Getriebeelemente des einfachen Planetensatzes gehäusefest ausgebildet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben des Getriebes.
Die US 8,246,500 B2 betrifft eine Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung mit einer Brennkraftmaschinen und einem Elektromotor als Antriebsleistungsquellen und betrifft insbesondere eine Verkleinerung der Leistungsübertragungseinrichtung und eine Verbesserung der Brennstoffwirtschaftlichkeit.
Die DE 10 2006 044 885 A1 betrifft Hybridkraftübertragungsstränge mit einer Maschine, einem Getriebe und zwei Motoren/Generatoren und ist durch eine Reihenhybrid-Betriebsart und durch eine Betriebsart mit festem Übersetzungsverhältnis charakterisiert.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, den Wirkungsgrad während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs weiter zu verbessern. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche gelöst. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Eingangswelle, welche mit einer Brennkraftmaschine drehverbindbar ist, zwei Planetengetriebesätze, eine Abtriebswelle, eine Elektromaschine, eine Bremseinrichtung sowie drei Trennkupplungen.
Der erste Planetengetriebesatz weist als erste Getriebeelemente wenigstens ein erstes Planetenrad auf zum Kämmen mit einem ersten Sonnenrad und mit einem ersten Hohlrad desselben ersten Planetengetriebesatzes. Weiter weist der erste Planetengetriebesatz einen Planetenträger zum drehbeweglichen Abstützen wenigstens eines der ersten Planetenräder auf.
Der zweite Planetengetriebesatz weist als zweite Getriebeelemente wenigstens ein zweites Planetenrad zum Kämmen mit einem zweiten Sonnenrad und mit einem zweiten Hohlrad des zweiten Planetengetriebesatzes. Weiter ist das zweite Planetenrad zum Kämmen mit einem der ersten Planetenräder ausgestaltet. Wenigstens eines der zweiten Planetenräder ist drehbeweglich vom Planetenträger des ersten Planetengetriebesatzes abgestützt. Die Antriebswelle ist zur Abgabe eines Drehmoments, insbesondere an ein Laufrad des Kraftfahrzeugs, ausgestaltet und ist mit einem der ersten Getriebeelemente drehverbindbar.
Die Bremseinrichtung ist zum lösbaren Festlegen bzw. Blockieren des zweiten Sonnenrads ausgestaltet, insbesondere an einem Gehäuse der Drehmomentübertragungsvorrichtung.
Eine erste der Trennkupplungen (erste Trennkupplung) ist zwischen das erste Sonnenrad und ein nicht mit der Abtriebswelle verbundenes erstes Getriebeelement, insbesondere das erste Hohlrad oder der Planetenträger, geschaltet. Eine zweite der Trennkupplungen (zweite Trennkupplung) ist ausgestaltet zur trennbaren Drehverbindung der Eingangswelle mit einem nicht mit der Abtriebswelle verbundenen ersten Getriebeelement. Eine dritte der Trennkupplungen (dritte Trennkupplung) ist ausgestaltet zur trennbaren Drehverbindung der Eingangswelle mit dem zweiten Hohlrad. Die Elektromaschine ist vorzugsweise zwischen das erste Sonnenrad und die erste Drehkupplung geschaltet. Insbesondere ist die Elektromaschine mit dem ersten Sonnenrad drehverbunden und kann dieses antreiben.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Eingangswelle, welche mit einer Brennkraftmaschine drehverbindbar ist, drei Planetengetriebesätze, eine Abtriebswelle, eine Elektromaschine, eine Bremseinrichtung sowie drei Trennkupplungen.
Der erste Planetengetriebesatz weist als erste Getriebeelemente wenigstens ein erstes Planetenrad zum Kämmen mit einem ersten Sonnenrad und mit einem ersten Hohlrad desselben ersten Planetengetriebesatzes auf. Weiter weist der erste Planetengetriebesatz einen Planetenträger zum beweglichen Abstützen wenigstens eines der ersten Planetenräder auf. Der zweite Planetengetriebesatz weist als zweite Getriebeelemente wenigstens ein zweites Planetenrad zum Kämmen mit einem zweiten Sonnenrad und mit einem zweiten Hohlrad des zweiten Planetengetriebesatzes auf. Wenigstens eines der zweiten Planetenräder ist drehbeweglich vom Planetenträger des ersten Planetengetriebesatzes abgestützt.
Der dritte Planetengetriebesatz weist als dritte Getriebeelemente wenigstens ein drittes Planetenrad zum Kämmen mit einem dritten Sonnenrad auf sowie wenigstens ein fünftes Planetenrad zum Kämmen mit einem dritten Hohlrad und zum Kämmen mit wenigstens einem der dritten Planetenräder. Das dritte Sonnenrad ist mit dem ersten Sonnenrad drehverbunden und das dritte Hohlrad ist mit dem zweiten Hohlrad drehverbunden. Wenigstens eines der dritten Planetenräder und wenigstens eines der fünften Planetenräder sind drehbeweglich vom Planetenträger des ersten Planetengetriebesatzes abgestützt. Die Antriebswelle ist zur Abgabe eines Drehmoments, insbesondere an ein Laufrad des Kraftfahrzeugs, ausgestaltet und ist mit einem der ersten Getriebeelemente drehverbindbar.
Die Bremseinrichtung ist zum lösbaren Festlegen bzw. Blockieren des zweiten Sonnenrads ausgestaltet, insbesondere an einem Gehäuse der Drehmomentübertragungsvorrichtung.
Eine erste der Trennkupplungen (erste Trennkupplung) ist vorzugsweise zwischen das erste Sonnenrad und ein nicht mit der Abtriebswelle verbundenes erstes Getriebeelement geschaltet. Eine zweite der Trennkupplungen (zweite Trennkupplung) ist zur trennbaren Drehverbindung der Eingangswelle mit einem nicht mit der Abtriebswelle verbundenen ersten Getriebeelement ausgestaltet. Eine dritte der Trennkupplungen (dritte Trennkupplung) ist zur trennbaren Drehverbindung der Eingangswelle mit dem zweiten Hohlrad ausgestaltet. Die Elektromaschine ist zwischen die Eingangswelle und das erste Sonnenrad geschaltet. Insbesondere kann die Elektromaschine das erste Sonnenrad antreiben.
Mittels der Bremseinrichtung, den drei Trennkupplungen und der Elektromaschine kann eine aus acht verschiedenen Betriebsarten der Drehmomentübertragungsvorrichtung ausgewählt bzw. aktiviert werden und das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine besser an Anforderungen aus dem Betrieb des Kraftfahrzeugs angepasst werden.
Insbesondere kann durch Betätigen der Bremseinrichtung und wenigstens einer der drei Trennkupplungen eine von vier Betriebsarten mit unterschiedlichen Übersetzungen ausgewählt werden, bei welchen lediglich die Brennkraftmaschine die Eingangswelle mit einem Drehmoment beaufschlagen kann und der Elektromotor kein Drehmoment bereitstellen muss und sich mit dreht (konventioneller Betrieb bzw. Parallelhybridbetrieb). Ebenso kann die Elektromaschine in diesen Betriebsarten ein Antriebsmoment abgeben (Boost- Funktion) oder ein Moment aufnehmen (Rekuperationsbetrieb).
Insbesondere kann durch Betätigen der Bremseinrichtung oder Schließen der ersten Trennkupplung bei aktivierter Elektromaschine eine von zwei Betriebsarten gewählt werden, bei welchen alleine die Elektromaschine die Abtriebswelle zumindest mittelbar mit einem Drehmoment beaufschlagt (Elektrobetrieb). Dabei kann die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors der Elektromaschine verändert werden. Dadurch können Emissionen der Brennkraftmaschine vermieden und der hohe Wirkungsgrad der Elektromaschine genutzt werden. Insbesondere kann bei gelöster Bremseinrichtung und Schließen entweder der zweiten oder der dritten Trennkupplung eine von zwei Betriebsarten ausgewählt werden, bei welchen sowohl die Brennkraftmaschine als auch die Elektromaschine jeweils ein Drehmoment abgeben (Hybridbetrieb bzw. elektronische gesteuerter CVT-Betrieb/eCVT). Dabei kann die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors der Elektromaschine verändert werden. Damit können variable Übersetzungen erreicht werden und insbesondere kann die Brennkraftmaschine innerhalb eines bevorzugten Drehzahlbereichs, insbesondere für verbesserten Wirkungsgrad, betrieben werden.
Durch größere Spreizung der Übersetzungen oder verbesserte Abstufung der Übersetzungen oder einer Wahl aus acht verschiedenen Betriebsarten der Drehmomentübertragungsvorrichtung kann das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine besser an Anforderungen aus dem Betrieb des Kraftfahrzeugs angepasst werden, wodurch der Wirkungsgrad verbessert werden kann und die zu Grunde liegende Aufgabe gelöst ist. Unter einer Eingangswelle ist im Sinne der Erfindung eine Welle zu verstehen, welche zur zumindest mittelbaren Drehverbindung mit einer Brennkraftmaschine, welche demselben Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zugehörig ist, bzw. zur Aufnahme eines Drehmoments von der Brennkraftmaschine dient. Vorzugsweise ist die Eingangswelle durch ein Getriebegehäuse der Drehmomentübertragungsvorrichtung drehbar abgestützt bzw. im Getriebegehäuse gelagert.
Unter einem Planetengetriebesatz ist im Sinne der Erfindung eine Einrichtung zu verstehen, welche der Wandlung eines Eingangsdrehmoments in ein Ausgangsdrehmoment (Drehmomentwandlung) dient und dazu Getriebeelemente aufweist. Zu den Getriebeelementen gehören ein Sonnenrad, ein innenverzahntes Hohlrad sowie wenigstens ein Planetenrad, welches sowohl mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmt. Vorzugsweise weist der Planetengetriebesatz 2, 3, 4, 5 oder mehr Planetenräder auf, welche jeweils mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen. Vorzugsweise weist der Planetengetriebesatz als weiteres Getriebeelement einen eigenen Planetenträger auf, welcher zum drehbeweglichen Abstützen der Planetenräder dient. Grundsätzlich können das Sonnenrad, das Hohlrad oder der Planetenträger mit dem Eingangsdrehmoment beaufschlagt werden und das Ausgangsdrehmoments kann an einem weiteren Getriebeelement abgegriffen werden, welches nicht mit dem Eingangsdrehmoment beaufschlagt ist. Vorzugsweise können sich wenigstens zwei der Planetengetriebesätze einen Planetenträger teilen, welcher besonders bevorzugt Planeten beider Planetengetriebesätze drehbeweglich abstützt.
Unter einer Bremseinrichtung ist im Sinne der Erfindung eine Einrichtung zu verstehen, welche zum lösbaren Festlegen eines der Getriebeelemente, insbesondere des Sonnenrads, des Hohlrads oder des Planetenträgers, insbesondere an dem Getriebegehäuse, dient. Das festgelegte Getriebeelement kann bei blockierter Bremseinrichtung während der Drehmomentwandlung nicht rotieren. Alternativ kann das Getriebeelement bei geöffneter Bremseinrichtung rotieren.
Unter einer Trennkupplung ist im Sinne der Erfindung eine mechanische Einrichtung mit wenigstens zwei Kupplungsteilen zu verstehen, wobei die beiden Kupplungsteile in einem Schließzustand der Trennkupplung miteinander mechanisch, insbesondere reibschlüssig oder formschlüssig, drehverbunden sind und in einem geöffneten Zustand unabhängig voneinander rotieren können. Vorzugsweise sind die beiden Kupplungsteile jeweils mit einer Welle, insbesondere stoffschlüssig, drehverbunden.
Unter einer Abtriebswelle ist im Sinne der Erfindung eine Welle zu verstehen, welche zur zumindest mittelbaren Drehverbindung mit einem zur Fortbewegung des Kraftfahrzeugs einzutreibenden Laufrad des Kraftfahrzeugs (Antriebsrad) dient, und dazu mit einem Drehmoment beaufschlagt werden kann.
Unter einer Elektromaschine ist im Sinne der Erfindung eine Anordnung aus Stator und Rotor zu verstehen, welche miteinander elektromagnetisch wechselwirken können. Vorzugsweise kann der, insbesondere mit dem Getriebegehäuse drehfest verbindbare, Stator den Rotor mit elektromagnetischen Kräften derart beaufschlagen, dass der Rotor ein Drehmoment abgeben kann, wobei die Elektromaschine als Elektromotor wirkt (Motorbetrieb). Alternativ kann der, insbesondere mit dem Getriebegehäuse drehfest verbindbare, Stator vom Rotor derart mit elektromagnetischen Kräften beaufschlagt werden, dass die Elektromaschine elektrische Energie bereitstellen kann und als elektrischer Generator wirkt (Generatorbetrieb). Der Stator kann den Rotor wahlweise zur Rotation in einer von zwei entgegengesetzten Drehrichtungen beaufschlagen. Die Elektromaschine ist derart ausgestaltet, dass die Drehzahl des Rotors verschiedene Werte innerhalb eines Drehzahlintervalls annehmen kann. Insbesondere kann die Elektromaschine ein erstes Getriebeelement bei geöffneter erster oder zweiter Trennkupplung anstelle der Brennkraftmaschine mit einem Drehmoment beaufschlagen.
Nachfolgend werden bevorzugte Weiterbildungen der Drehmomentübertragungseinrichtung beschrieben, die jeweils miteinander kombiniert werden können, soweit es nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die zweite Trennkupplung zur Drehverbindung der Eingangswelle mit dem Planetenträger ausgestaltet. Alternativ ist die zweite Trennkupplung zur Drehverbindung der Eingangswelle mit dem ersten Hohlrad ausgestaltet. Vorzugsweise ist die zweite Trennkupplung zwischen die Eingangswelle und die erste Trennkupplung geschaltet.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Abtriebswelle mit dem ersten Hohlrad drehverbunden. Alternativ ist die Abtriebswelle mit dem Planetenträger drehverbunden. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist eine Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt einen vierten Planetengetriebesatz auf, mit wenigstens einem vierten Planetenrad zum Kämmen mit einem vierten Sonnenrad und mit einem vierten Hohlrad des vierten Planetengetriebesatzes, mit einem vierten Planetenträger zum drehbeweglichen Abstützen wenigstens eines der vierten Planetenräder, wobei die Eingangswelle mit dem vierten Hohlrad drehverbindbar ist, insbesondere mittels der zweiten Trennkupplung. Vorzugsweise ist das vierte Sonnenrad mit dem Getriebegehäuse verdrehfest verbunden. Vorzugsweise ist der vierte Planetenträger mit dem ersten Sonnenrad verbindbar, insbesondere mittels der ersten Trennkupplung. Vorzugsweise ist der vierte Planetengetriebesatz als Reduziergetriebe oder Untersetzungsgetriebe zur Verringerung der Eingangsdrehzahl ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der vierte Planetengetriebesatz als Minusgetriebe mit Umkehr der Wirkrichtung des Ausgangsdrehmoments ausgebildet. Mit dem vierten Planetengetriebesatz kann die Spreizung der verfügbaren bzw. schaltbaren Übersetzungen vergrößert sein.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der vierte Planetenträger mit der ersten Trennkupplung drehverbunden. Diese Weiterbildung kann den Vorteil einer vergrößerten Spreizung der verfügbaren bzw. schaltbaren Übersetzungen bieten.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist ein Kraftfahrzeug eine Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt oder gemäß einer der bevorzugten Weiterbildungen sowie eine Brennkraftmaschine auf, wobei vorzugsweise die Drehmoment- Übertragungsvorrichtung zwischen die Brennkraftmaschine und eines der Antriebsräder des Kraftfahrzeugs geschaltet ist. Diese bevorzugte Weiterbildung kann den Vorteil bieten, dass das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine besser an Anforderungen aus dem Betrieb des Kraftfahrzeugs angepasst werden kann. Ein bevorzugtes Verfahren zum Betrieb (Betriebsverfahren) einer Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt oder gemäß einer der bevorzugten Weiterbildungen weist wenigstens einen der folgenden Schritte auf:
S-1 Betätigen der ersten Trennkupplung, S-2 Betätigen der zweiten Trennkupplung,
S-3 Betätigen der dritten Trennkupplung,
S-4 Betätigen der ersten Bremseinrichtung, S-5 Aktivieren der Elektromaschine.
Vorzugweise werden zum Wechsel der Übersetzung mehrere der vorgenannten Schritte zeitgleich durchgeführt.
Vorzugsweise erfolgt Schritt S5 derart, dass der Rotor der Elektromaschine ein Drehmoment bei unterschiedlichen Drehzahlen und bei einer von zwei entgegengesetzten Drehrichtungen abgeben kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Betriebsverfahrens wird für eine erste Betriebsart (BA1 ) mit einer ersten Übersetzung die erste Trennkupplung und die dritte Trennkupplung geschlossen, eine zweite Betriebsart (BA2) mit einer zweiten Übersetzung die dritte Trennkupplung geschlossen und die Bremseinrichtung blockiert, eine dritte Betriebsart (BA3) mit einer dritten Übersetzung die zweite Trennkupplung geschlossen und die Bremseinrichtung blockiert, eine vierte Betriebsart (BA4) mit einer vierten Übersetzung die zweite Trennkupplung und die dritte Trennkupplung geschlossen, eine fünfte Betriebsart (BA5) die Elektromaschine aktiviert und die Bremseinrichtung blockiert, insbesondere bei ruhender Brennkraftmaschine, eine sechste Betriebsart (BA6) die Elektromaschine aktiviert und die erste Trennkupplung geschlossen, insbesondere bei ruhender Brennkraftmaschine, eine siebte Betriebsart (BA7) die Elektromaschine aktiviert und die zweite Trennkupplung geschlossen, insbesondere wobei die Brennkraftmaschine die Eingangswelle mit einem Drehmoment beaufschlagt, eine achte Betriebsart (BA8) die Elektromaschine aktiviert und die dritte Trennkupplung geschlossen, insbesondere wobei die Brennkraftmaschine die Eingangswelle mit einem Drehmoment beaufschlagt. Auf diese Weise kann eine von acht Betriebsarten BA1 bis BA8 ausgewählt werden.
Bei den Betriebsarten BA1 bis BA4 muss die Elektromaschine kein Drehmoment bereitstellen und die Brennkraftmaschine beaufschlagt die Eingangswelle mit einem Drehmoment. Mit Betätigen wenigstens einer der drei Trennkupplungen C1 , C2, C3 und/oder der Bremseinrichtung B1 kann eine aus vier verschiedenen Übersetzungen (1 , 2, 3, 4) gewählt werden. Ebenso kann die Elektromaschine in diesen Betriebsarten ein Antriebsmoment abgeben (Boost-Funktion) oder ein Moment aufnehmen (Rekuperationsbetrieb). Bei den Betriebsarten BA5, BA6 beaufschlagt die Elektromaschine die Abtriebswelle mittelbar mit einem Drehmoment und die Brennkraftmaschine ruht. Dabei kann die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors der Elektromaschine verändert werden. Dabei können Emissionen der Brennkraftmaschine vermieden und der hohe Wirkungsgrad der Elektromaschine genutzt werden. Die Betriebsarten BA5, BA6 unterscheiden sich durch die jeweilige Übersetzung.
Bei den Betriebsarten BA7, BA8 geben sowohl die Brennkraftmaschine als auch die Elektromaschine jeweils ein Drehmoment ab. Dabei kann die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors der Elektromaschine verändert werden. Damit können variable Übersetzungen erreicht werden und insbesondere kann die Brennkraftmaschine innerhalb eines bevorzugten Drehzahlbereichs, insbesondere für verbesserten Wirkungsgrad, betrieben werden. Vorzugsweise kann ein erstes Getriebeelement bei geöffneter erster Trennkupplung, geöffneter erster Bremseinrichtung und geschlossener zweiter oder dritter Trennkupplung von der Elektromaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt werden und zeitgleich ein weiteres Getriebeelement von der Brennkraftmaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt werden.
In einer weiteren Betriebsart kann bei geschlossener erster und zweiter Trennkupplung die Brennkraftmaschine durch die Elektromaschine gestartet werden. Je nach Fahrbetrieb (Fahrzeuggeschwindigkeit, ausgewählte Übersetzung) kann die Brennkraftmaschine auch mit geschlossener dritter Trennkupplung gestartet werden.
Gemäß einer alternativen Weiterbildung des Betriebsverfahrens wird für eine erste Betriebsart (BA1 ) mit einer ersten Übersetzung die dritte Trennkupplung geschlossen und die Bremseinrichtung blockiert, eine zweite Betriebsart (BA2) mit einer zweiten Übersetzung die erste Trennkupplung und die dritte Trennkupplung geschlossen, eine dritte Betriebsart (BA3) mit einer dritten Übersetzung die zweite Trennkupplung und die dritte Trennkupplung geschlossen, eine vierte Betriebsart (BA4) mit einer vierten Übersetzung die zweite Trennkupplung geschlossen und die Bremseinrichtung blockiert, eine fünfte Betriebsart (BA5) die Elektromaschine aktiviert und die Bremseinrichtung blockiert, insbesondere bei ruhender Brennkraftmaschine, eine sechste Betriebsart (BA6) die Elektromaschine aktiviert und die erste Trennkupplung geschlossen, insbesondere bei ruhender Brennkraftmaschine, eine siebte Betriebsart (BA7) die Elektromaschine aktiviert und die zweite Trennkupplung geschlossen, insbesondere wobei die Brennkraftmaschine die Eingangswelle mit einem Drehmoment beaufschlagt, eine achte Betriebsart (BA8) die Elektromaschine aktiviert und die dritte Trennkupplung geschlossen, insbesondere wobei die Brennkraftmaschine die Eingangswelle mit einem Drehmoment beaufschlagt.
Auf diese Weise kann eine von acht Betriebsarten BA1 bis BA8 ausgewählt werden.
Bei den Betriebsarten BA1 bis BA4 stellt die Elektromaschine vorzugsweise kein Drehmoment bereit und die Brennkraftmaschine beaufschlagt die Eingangswelle mit einem Drehmoment (konventioneller bzw. Parallelhybrid-Betrieb). Ebenso kann die Elektromaschine in diesen Betriebsarten ein Antriebsmoment abgeben (Boost-Funktion) oder ein Moment aufnehmen (Rekuperationsbetrieb).
Mit Betätigen wenigstens einer der drei Trennkupplungen C1 , C2, C3 und/oder der Bremseinrichtung B1 kann dabei vorzugsweise eine aus vier verschiedenen Übersetzungen (1 , 2, 3, 4) gewählt werden.
Bei den Betriebsarten BA5, BA6 beaufschlagt die Elektromaschine die Abtriebswelle mittelbar mit einem Drehmoment und die Brennkraftmaschine ruht. Dabei kann die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors der Elektromaschine verändert werden. Dabei können Emissionen der Brennkraftmaschine vermieden und der hohe Wirkungsgrad der Elektromaschine genutzt werden. Die Betriebsarten BA5, BA6 unterscheiden sich durch die jeweilige Übersetzung.
Bei den Betriebsarten BA7, BA8 geben sowohl die Brennkraftmaschine als auch die Elektromaschine jeweils ein Drehmoment ab. Dabei kann die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors der Elektromaschine verändert werden. Damit können variable Übersetzungen erreicht werden und insbesondere kann die Brennkraftmaschine innerhalb eines bevorzugten Drehzahlbereichs, insbesondere für verbesserten Wirkungsgrad, betrieben werden. Vorzugsweise kann ein erstes Getriebeelement bei geöffneter erster oder zweiter Trennkupplung von der Elektromaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt werden und zeitgleich ein weiteres Getriebeelement von der Brennkraftmaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt werden.
In einer weiteren Betriebsart kann bei geschlossener erster und zweiter Trennkupplung die Brennkraftmaschine durch die Elektromaschine gestartet werden. Je nach Fahrbetrieb (Fahrzeuggeschwindigkeit, ausgewählte Übersetzung) kann die Brennkraftmaschine auch mit geschlossener dritter Trennkupplung gestartet werden. Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt:
Fig. 1 schematisch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt,
Fig. 2 schematisch eine weitere Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt,
Fig. 3 schematisch eine bevorzugte Weiterbildung der Drehmomentübertragungsvorrichtung der Fig. 1 ,
Fig. 4 schematisch eine bevorzugte Weiterbildung der Drehmomentübertragungsvorrichtung der Fig. 2,
Fig. 5 einen Übersetzungsplan für acht verschiedene Betriebsarten der Drehmomentübertragungsvorrichtung der Fig. 3,
Fig. 6 einen Übersetzungsplan für acht verschiedene Betriebsarten der Drehmomentübertragungsvorrichtung der Fig. 4,
Fig. 7 als Tabelle die Betätigung der drei Trennkupplungen, der Bremseinrichtung und der Elektromaschine für acht verschiedene Betriebsarten der Drehmomentübertragungsvorrichtung der Fig. 3, 5,
Fig. 8 als Tabelle eine alternative Betätigung der drei Trennkupplungen, der Bremseinrichtung und der Elektromaschine für acht verschiedene Betriebsarten der Drehmomentübertragungsvorrichtung der Fig. 4, 6
Fig. 9 schematisch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt,
Fig. 10 schematisch eine weitere Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt. Fig.1 zeigt schematisch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, aufweisend eine mit einer Brennkraftmaschine drehverbindbare Eingangswelle EW, zwei Planetengetriebesätze PGS1 , PGS 2, eine Elektromaschine EM, eine Abtriebswelle AW, eine Bremseinrichtung B1 sowie drei Trennkupplungen C1 , C2, C3.
Der erste Planetengetriebesatz PGS1 weist als erste Getriebeelemente wenigstens ein erstes Planetenrad P1 auf zum Kämmen mit einem ersten Sonnenrad S1 und mit einem ersten Hohlrad H1 desselben ersten Planetengetriebesatzes. Weiter weist der erste Planetengetriebesatz PGS1 einen Planetenträger PC zum drehbeweglichen Abstützen wenigstens eines der ersten Planetenräder P1 auf.
Der zweite Planetengetriebesatz PGS2 weist als zweite Getriebeelemente wenigstens ein zweites Planetenrad P2 zum Kämmen mit einem zweiten Sonnenrad S2 und mit einem zweiten Hohlrad H2 des zweiten Planetengetriebesatzes. Weiter ist das zweite Planetenrad P2 zum Kämmen mit einem der ersten Planetenräder P1 ausgestaltet. Wenigstens eines der zweiten Planetenräder P2 ist drehbeweglich vom Planetenträger PC des ersten Planetengetriebesatzes abgestützt.
Die Antriebswelle AW ist zur Abgabe eines Drehmoments, insbesondere an ein Laufrad des Kraftfahrzeugs, ausgestaltet und ist mit dem ersten Hohlrad H1 drehverbindbar.
Die Bremseinrichtung B1 ist zum lösbaren Festlegen bzw. Blockieren des zweiten Sonnenrads S2 ausgestaltet, insbesondere an einem Gehäuse der Drehmomentübertragungsvorrichtung. Die erste Trennkupplung C1 ist zwischen ein erstes Getriebeelement und das erste Sonnenrad S1 geschaltet. Die zweite Trennkupplung C2 ist ausgestaltet zur trennbaren Drehverbindung der Eingangswelle EW mit dem Planetenträger PC. Die dritte Trennkupplung C3 ist ausgestaltet zur trennbaren Drehverbindung der Eingangswelle EW mit dem zweiten Hohlrad H2. Die Elektromaschine EM ist zwischen die erste Trennkupplung C1 und das erste Sonnenrad S1 geschaltet und kann das erste Sonnenrad S1 antreiben.
Fig. 2 zeigt schematisch eine weitere Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, aufweisend eine mit einer Brennkraftmaschine drehverbindbare Eingangswelle EW, zwei Planetengetriebesätze PGS1 , PGS 2, eine Elektromaschine EM, eine Abtriebswelle AW, eine Bremseinrichtung B1 sowie drei Trennkupplungen C1 , C2, C3.
Der erste Planetengetriebesatz PGS1 weist als erste Getriebeelemente wenigstens ein erstes Planetenrad P1 auf zum Kämmen mit einem ersten Sonnenrad S1 und mit einem ersten Hohlrad H1 desselben ersten Planetengetriebesatzes. Weiter weist der erste Planetengetriebesatz PGS1 einen Planetenträger PC zum drehbeweglichen Abstützen wenigstens eines der ersten Planetenräder P1 auf. Der zweite Planetengetriebesatz PGS2 weist als zweite Getriebeelemente wenigstens ein zweites Planetenrad P2 zum Kämmen mit einem zweiten Sonnenrad S2 und mit einem zweiten Hohlrad H2 des zweiten Planetengetriebesatzes. Weiter ist das zweite Planetenrad P2 zum Kämmen mit einem der ersten Planetenräder P1 ausgestaltet. Wenigstens eines der zweiten Planetenräder P2 ist drehbeweglich vom Planetenträger PC des ersten Planetengetriebesatzes abgestützt.
Die Antriebswelle AW ist zur Abgabe eines Drehmoments, insbesondere an ein Laufrad des Kraftfahrzeugs, ausgestaltet und ist mit dem Planetenträger PC drehverbindbar. Die Bremseinrichtung B1 ist zum lösbaren Festlegen bzw. Blockieren des zweiten Sonnenrads S2 ausgestaltet, insbesondere an einem Gehäuse der Drehmomentübertragungsvorrichtung. Die erste Trennkupplung C1 ist zwischen ein erstes Getriebeelement und das erste Sonnenrad S1 geschaltet. Die zweite Trennkupplung C2 ist ausgestaltet zur trennbaren Drehverbindung der Eingangswelle EW mit dem ersten Hohlrad H1. Die dritte Trennkupplung C3 ist ausgestaltet zur trennbaren Drehverbindung der Eingangswelle EW mit dem zweiten Hohlrad H2.
Die Elektromaschine EM ist zwischen die erste Trennkupplung C1 und das erste Sonnenrad S1 geschaltet und kann das erste Sonnenrad S1 antreiben.
Fig. 3 zeigt schematisch eine bevorzugte Weiterbildung der Drehmomentübertragungsvorrichtung der Fig. 1. Zusätzlich weist diese Drehmomentübertragungsvorrichtung einen vierten Planetengetriebesatz PGS4 auf, mit wenigstens einem vierten Planetenrad P4 zum Kämmen mit einem vierten Sonnenrad S4 und mit einem vierten Hohlrad H4 des vierten Planetengetriebesatzes PGS4, mit einem vierten Planetenträger PC4 zum drehbeweglichen Abstützen wenigstens eines der vierten Planetenräder P4, wobei die Eingangswelle EW mit dem vierten Hohlrad H4 drehverbindbar ist, insbesondere mittels der zweiten Trennkupplung C2. Vorzugsweise ist das vierte Sonnenrad S4 mit dem Getriebegehäuse verdrehfest verbunden. Vorzugsweise ist der vierte Planetenträger PC4 mit dem ersten Sonnenrad S1 verbindbar, insbesondere mittels der ersten Trennkupplung C1. Fig. 4 zeigt schematisch eine bevorzugte Weiterbildung der Drehmomentübertragungsvorrichtung der Fig. 2. Abweichend weist diese Drehmomentübertragungsvorrichtung einen vierten Planetengetriebesatz PGS4 auf, mit wenigstens einem vierten Planetenrad P4 zum Kämmen mit einem vierten Sonnenrad S4 und mit einem vierten Hohlrad H4 des vierten Planetengetriebesatzes PGS4, mit einem vierten Planetenträger PC4 zum drehbeweglichen Abstützen wenigstens eines der vierten Planetenräder P4, wobei die Eingangswelle EW mit dem vierten Hohlrad H4 drehverbindbar ist, insbesondere mittels der zweiten Trennkupplung C2. Vorzugsweise ist das vierte Sonnenrad S4 mit dem Getriebegehäuse verdrehfest verbunden. Vorzugsweise ist der vierte Planetenträger PC4 mit dem ersten Sonnenrad S1 verbindbar, insbesondere mittels der ersten Trennkupplung C1.
Fig. 5 zeigt einen Übersetzungsplan oder sogenannten Kutzbachplan für ein erfindungsgemäßes Getriebe entsprechend der Fig. 3. Die horizontale Achse ist die Räderachse, welche die Lage und die Radien der Zahnräder angibt. Auf der vertikalen Achse ist die Umfangsgeschwindigkeit als radiale Funktion jedes Rades angegeben. Erfindungsgemäß ergeben sich Betriebsarten BA1 bis BA4 mit vier Übersetzungen (1 , 2, 3, 4) aus der Betätigung der drei Trennkupplungen C1 , C2, C3, der Bremseinrichtung B1 sowie der Aktivierung der Elektromaschine EM bei einigen Betriebsarten gemäß Fig. 7. Dabei bietet die Betriebsart BA1 die kürzeste und die Betriebsart BA4 die längste Übersetzung. Des Weiteren sind mit E1 , E2 die Betriebsarten BA5, BA6 bezeichnet, in welchen die Elektromaschine EM alleine das Drehmoment für den Antrieb bereitstellt.
Fig. 6 zeigt einen Übersetzungsplan oder sogenannten Kutzbachplan für ein erfindungsgemäßes Getriebe entsprechend der Fig. 4. Die horizontale Achse ist die Räderachse, welche die Lage und die Radien der Zahnräder angibt. Auf der vertikalen Achse ist die Umfangsgeschwindigkeit als radiale Funktion jedes Rades angegeben. Erfindungsgemäß ergeben sich Betriebsarten BA1 bis BA4 mit vier Übersetzungen (1 , 2, 3, 4) aus der Betätigung der drei Trennkupplungen C1 , C2, C3, der Bremseinrichtung B1 sowie der Aktivierung der Elektromaschine EM bei einigen Betriebsarten gemäß Fig. 8. Dabei bietet die Betriebsart BA1 die kürzeste und die Betriebsart BA4 die längste Übersetzung bei. Des Weiteren sind mit E1 , E2 die Betriebsarten BA5, BA6 mit ruhender Brennkraftmaschine und aktivierter Elektromaschine EM bezeichnet. Fig. 7 zeigt als Tabelle eine vorzugsweise Betätigung der drei Trennkupplungen C1 , C2, C3, der Bremseinrichtung B1 und der Elektromaschine EM für acht verschiedene Betriebsarten der Drehmomentübertragungsvorrichtung der Figuren 3 und 5, insbesondere entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung des Betriebsverfahrens. Dabei bedeutet„x" eine geschlossene Trennkupplung bzw. eine blockierte Bremseinrichtung. Bei den Betriebsarten BA1 bis BA4 muss die Elektromaschine EM kein Drehmoment bereitstellen und die Brennkraftmaschine beaufschlagt die Eingangswelle EW mit einem Drehmoment. Mit Betätigen der drei Trennkupplungen C1 , C2, C3 und/oder der Bremseinrichtung B1 kann eine aus vier verschiedenen Übersetzungen gewählt werden. Ebenso kann die Elektromaschine in diesen Betriebsarten ein Antriebsmoment abgeben (Boost- Funktion) oder ein Moment aufnehmen (Rekuperationsbetrieb).
Bei den Betriebsarten BA5, BA6 beaufschlagt alleine die Elektromaschine die Abtriebswelle mittelbar mit einem Drehmoment und die Brennkraftmaschine ruht. Dabei kann die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors der Elektromaschine verändert werden. Dabei können Emissionen der Brennkraftmaschine vermieden und der hohe Wirkungsgrad der Elektromaschine genutzt werden.
Bei den Betriebsarten BA7, BA8 geben sowohl die Brennkraftmaschine als auch die Elektromaschine jeweils ein Drehmoment ab. Dabei kann die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors der Elektromaschine verändert werden. Damit können variable Übersetzungen erreicht werden und insbesondere kann die Brennkraftmaschine innerhalb eines bevorzugten Drehzahlbereichs, insbesondere für verbesserten Wirkungsgrad, betrieben werden. Vorzugsweise kann ein erstes Getriebeelement bei geöffneter erster Trennkupplung, geöffneter erster Bremseinrichtung und geschlossener zweiter und dritter Trennkupplung von der Elektromaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt werden und zeitgleich ein weiteres Getriebeelement von der Brennkraftmaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt werden. In einer weiteren Betriebsart kann bei geschlossener erster und zweiter Trennkupplung und insbesondere bei geöffneter dritter Trennkupplung die Brennkraftmaschine durch die Elektromaschine gestartet werden. Je nach Fahrbetrieb (Fahrzeuggeschwindigkeit, ausgewählte Übersetzung) kann die Brennkraftmaschine auch mit geschlossener dritter Trennkupplung gestartet werden. Fig. 8 zeigt als Tabelle eine vorzugsweise Betätigung der drei Trennkupplungen C1 , C2, C3, der Bremseinrichtung B1 und der Elektromaschine EM für acht verschiedene Betriebsarten der Drehmomentübertragungsvorrichtung der Figuren 4und 6, insbesondere entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung des Betriebsverfahrens. Dabei bedeutet„x" eine geschlossene Trennkupplung bzw. eine blockierte Bremseinrichtung.
Bei den Betriebsarten BA1 bis BA4 muss die Elektromaschine EM kein Drehmoment bereitstellen und die Brennkraftmaschine beaufschlagt die Eingangswelle EW mit einem Drehmoment. Mit Betätigen der drei Trennkupplungen C1 , C2, C3 und/oder der Bremseinrichtung B1 kann eine aus vier verschiedenen Übersetzungen gewählt werden. Ebenso kann die Elektromaschine in diesen Betriebsarten ein Antriebsmoment abgeben (Boost- Funktion) oder ein Moment aufnehmen (Rekuperationsbetrieb). Bei den Betriebsarten BA5, BA6 beaufschlagt alleine die Elektromaschine die Abtriebswelle mittelbar mit einem Drehmoment und die Brennkraftmaschine ruht. Dabei kann die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors der Elektromaschine verändert werden. Dabei können Emissionen der Brennkraftmaschine vermieden und der hohe Wirkungsgrad der Elektromaschine genutzt werden.
Bei den Betriebsarten BA7, BA8 geben sowohl die Brennkraftmaschine als auch die Elektromaschine jeweils ein Drehmoment ab. Dabei kann die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors der Elektromaschine verändert werden. Damit können variable Übersetzungen erreicht werden und insbesondere kann die Brennkraftmaschine innerhalb eines bevorzugten Drehzahlbereichs, insbesondere für verbesserten Wirkungsgrad, betrieben werden. Vorzugsweise kann ein erstes Getriebeelement bei geöffneter erster Trennkupplung, geöffneter erster Bremseinrichtung und geschlossener zweiter und dritter Trennkupplung von der Elektromaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt werden und zeitgleich ein weiteres Getriebeelement von der Brennkraftmaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt werden.
In einer weiteren Betriebsart kann bei geschlossener erster und zweiter Trennkupplung und insbesondere bei geöffneter dritter Trennkupplung die Brennkraftmaschine durch die Elektromaschine gestartet werden. Je nach Fahrbetrieb (Fahrzeuggeschwindigkeit, ausgewählte Übersetzung) kann die Brennkraftmaschine auch mit geschlossener dritter Trennkupplung gestartet werden.
Fig. 9 und Fig. 10 zeigen schematisch eine Drehmoment- Übertragungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung mit einer Eingangswelle (EW) und einem ersten Planetengetriebesatz (PGS1 ), welcher als erste Getriebeelemente wenigstens ein erstes Planetenrad (P1 ) zum Kämmen mit einem ersten Sonnenrad (S1 ) und mit einem ersten Hohlrad (H1 ) des ersten Planetengetriebesatzes und einen Planetenträger (PC) zum drehbeweglichen Abstützen wenigstens eines der ersten Planetenräder (P1 ) aufweist.
Die Drehmomentübertragungseinrichtung weist vorzugsweise einen zweiten Planetengetriebesatz (PGS2) auf, welcher als zweite Getriebeelemente wenigstens ein zweites Planetenrad (P2) zum Kämmen mit einem zweiten Sonnenrad (S2) und mit einem zweiten Hohlrad (H2) des zweiten Planetengetriebesatzes aufweist, wobei wenigstens eines der zweiten Planetenräder (P2) drehbeweglich vom Planetenträger (PC) abgestützt ist.
Weiter vorzugsweise weist diese einen dritten Planetengetriebesatz (PGS3) auf, welcher als dritte Getriebeelemente wenigstens ein drittes Planetenrad (P3) zum Kämmen mit einem dritten Sonnenrad (S3) aufweist, wenigstens ein fünftes Planetenrad (P5) zum Kämmen mit einem dritten Hohlrad (H3) und wenigstens einem der dritten Planetenräder (P3), wobei das dritte Sonnenrad (S3) mit dem ersten Sonnenrad (S1 ) drehverbunden und das dritte Hohlrad (H3) mit dem zweiten Hohlrad (H2) drehverbunden ist, wobei wenigstens eines der dritten Planetenräder (P3) und wenigstens eines der fünften Planetenräder (P5) drehbeweglich vom Planetenträger (PC) abgestützt sind.
Weiter vorzugsweise ist eine Abtriebswelle (AW) mit einem der ersten Getriebeelemente drehverbindbar und eine Bremseinrichtung (B1 ) ist ausgestaltet zum lösbaren Festlegen des zweiten Sonnenrads (S2).
Eine erste Trennkupplung (C1 ) ist vorzugsweise ausgestaltet zur Drehverbindung des ersten Sonnenrads (S1 ) und eines der ersten Getriebeelemente (PC, H1 ), welches insbesondere nicht mit der Abtriebswelle drehverbunden ist, eine zweite Trennkupplung (C2) ist vorzugsweise ausgestaltet zur Drehverbindung der Eingangswelle mit dem vorgenannten einen der ersten Getriebeelemente (PC, H1 ), und eine dritte Trennkupplung (C3) ist vorzugsweise ausgestaltet zur Drehverbindung der Eingangswelle (EW) mit dem zweiten Hohlrad (H2). Eine Elektromaschine (EM) ist vorzugsweise mit dem ersten Sonnenrad (S1 ) drehverbunden.
Gemäß den Ausführungsbeispielen der Fig. 9 und 10 ist die Eingangswelle über die dritte Trennkupplung (C3) vorzugsweise mit dem zweiten Hohlrad (H2) und dem dritten Hohlrad (H3) und über die zweite Trennkupplung (C2) vorzugsweise mit dem ersten Hohlrad (H1 ) und dem vierten Hohlrad (H4) drehverbunden.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9 ist die Abtriebswelle (AW) mit dem ersten Hohlrad (H1 ) drehverbunden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 10 ist die Abtriebswelle (AW) mit den Planetenträgern des ersten, zweiten und dritten Planetengetriebes (PGS1 , PGS2, PGS3) drehverbunden.
Bezugszeichen
EW Eingangswelle
PGS1 erster Planetengetriebesatz
51 erstes Sonnenrad
P1 erstes Planetenrad
H1 erstes Hohlrad
PC Planetenträger
PGS2 zweiter Planetengetriebesatz
52 zweites Sonnenrad
P2 zweites Planetenrad
H2 zweites Hohlrad
AW Abtriebswelle
B1 Bremseinrichtung
C1 erste Trennkupplung
C2 zweite Trennkupplung
C3 dritte Trennkupplung PGS3 dritter Planetengetriebesatz
53 drittes Sonnenrad
P3 drittes Planetenrad
H3 drittes Hohlrad P5 fünftes Planetenrad
PGS4 vierter Planetengetriebesatz S4 viertes Sonnenrad
P4 viertes Planetenrad
H4 viertes Hohlrad
PC4 vierter Planetenträger EM Elektromaschine
1 , 2, 3, 4 Übersetzungen

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Drehmomentübertragungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: eine Eingangswelle (EW), einen ersten Planetengetriebesatz (PGS1 ), welcher als erste Getriebeelemente wenigstens ein erstes Planetenrad (P1 ) zum Kämmen mit einem ersten Sonnenrad (S1 ) und mit einem ersten Hohlrad (H1 ) des ersten Planetengetriebesatzes und einen Planetenträger (PC) zum drehbeweglichen Abstützen wenigstens eines der ersten Planetenräder (P1 ) aufweist, einen zweiten Planetengetriebesatz (PGS2), welcher als zweite Getriebeelemente wenigstens ein zweites Planetenrad (P2) zum Kämmen mit einem zweiten Sonnenrad (S2) und mit einem zweiten Hohlrad (H2) des zweiten Planetengetriebesatzes und zum Kämmen mit einem der ersten Planetenräder (P1 ) aufweist, wobei wenigstens eines der zweiten Planetenräder (P2) drehbeweglich vom Planetenträger (PC) abgestützt ist, eine Abtriebswelle (AW), welche mit einem der ersten Getriebeelemente drehverbindbar ist, eine Bremseinrichtung (B1 ), ausgestaltet zum lösbaren Festlegen des zweiten Sonnenrads (S2), eine erste Trennkupplung (C1 ), ausgestaltet zur Drehverbindung des ersten Sonnenrads (S1 ) und eines Getriebeelements A der ersten Getriebeelemente (PC, H1 ), welches insbesondere nicht mit der Abtriebswelle drehverbunden ist, eine zweite Trennkupplung (C2), ausgestaltet zur Drehverbindung der Eingangswelle (EW) mit dem Getriebeelement A (PC, H1 ), eine dritte Trennkupplung (C3), ausgestaltet zur Drehverbindung der Eingangswelle mit dem zweiten Hohlrad (H2), eine Elektromaschine (EM), welche mit dem ersten Sonnenrad (S1 ) drehverbunden ist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: eine Eingangswelle (EW), einen ersten Planetengetriebesatz (PGS1 ), welcher als erste Getriebeelemente wenigstens ein erstes Planetenrad (P1 ) zum Kämmen mit einem ersten Sonnenrad (S1 ) und mit einem ersten Hohlrad (H1 ) des ersten Planetengetriebesatzes und einen Planetenträger (PC) zum drehbeweglichen Abstützen wenigstens eines der ersten Planetenräder (P1 ) aufweist, einen zweiten Planetengetriebesatz (PGS2), welcher als zweite Getriebeelemente wenigstens ein zweites Planetenrad (P2) zum Kämmen mit einem zweiten Sonnenrad (S2) und mit einem zweiten Hohlrad (H2) des zweiten Planetengetriebesatzes aufweist, wobei wenigstens eines der zweiten Planetenräder (P2) drehbeweglich vom Planetenträger (PC) abgestützt ist, einen dritten Planetengetriebesatz (PGS3), welcher als dritte Getriebeelemente wenigstens ein drittes Planetenrad (P3) zum Kämmen mit einem dritten Sonnenrad (S3), wenigstens ein fünftes Planetenrad (P5) zum Kämmen mit einem dritten Hohlrad (H3) und wenigstens einem der dritten Planetenräder (P3) aufweist, wobei das dritte Sonnenrad (S3) mit dem ersten Sonnenrad (S1 ) drehverbunden und das dritte Hohlrad (H3) mit dem zweiten Hohlrad (H2) drehverbunden ist, wobei wenigstens eines der dritten Planetenräder (P3) und wenigstens eines der fünften Planetenräder (P5) drehbeweglich vom Planetenträger (PC) abgestützt sind, eine Abtriebswelle (AW), welche mit einem der ersten Getriebeelemente drehverbindbar ist, eine Bremseinrichtung (B1 ), ausgestaltet zum lösbaren Festlegen des zweiten Sonnenrads (S2), eine erste Trennkupplung (C1 ), ausgestaltet zur Drehverbindung des ersten Sonnenrads (S1 ) und eines Getriebeelements A der ersten Getriebeelemente (PC, H1 ), welches insbesondere nicht mit der Abtriebswelle (AW) drehverbunden ist, eine zweite Trennkupplung (C2), ausgestaltet zur Drehverbindung der Eingangswelle (EW) mit dem Getriebeelement A (PC, H1 ), eine dritte Trennkupplung (C3), ausgestaltet zur Drehverbindung der Eingangswelle mit dem zweiten Hohlrad (H2), und eine Elektromaschine (EM), welche mit dem ersten Sonnenrad (S1 ) drehverbunden ist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 2, wobei ein erstes Hohlrad (H1 ) und das zweite Hohlrad (H2) gegeneinander drehbeweglich sind.
Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Trennkupplung (C2) zur Drehverbindung der Eingangswelle mit dem Planetenträger (PC) ausgestaltet ist. Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abtriebswelle mit dem ersten Hohlrad (H1 ) drehverbunden ist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 , 2 oder 3, wobei die zweite Trennkupplung (C2) zur Drehverbindung der Eingangswelle mit dem ersten Hohlrad (H1 ) ausgestaltet ist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 , 2, 3 oder 6, wobei die Abtriebswelle mit dem Planetenträger (PC) drehverbunden ist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend einen vierten Planetengetriebesatz (PGS4), mit wenigstens einem vierten Planetenrad (P4) zum Kämmen mit einem vierten Sonnenrad (S4) und mit einem vierten Hohlrad (H4) des vierten Planetengetriebesatzes, mit einem vierten Planetenträger (PC4) zum drehbeweglichen Abstützen wenigstens eines der vierten Planetenräder (P4), wobei die Eingangswelle mit dem vierten Hohlrad (H4) drehverbindbar ist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der vierte Planetenträger (PC4) mit der ersten Trennkupplung (C1 ) drehverbunden ist.
Kraftfahrzeug mit einer Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Brennkraftmaschine.
Verfahren zum Betrieb einer Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, aufweisend wenigstens einen der folgenden Schritte:
S-1 Betätigen der ersten Trennkupplung (C1 ), und/oder
S-2 Betätigen der zweiten Trennkupplung (C2), und/oder S-3 Betätigen der dritten Trennkupplung (C3), und/oder
S-4 Betätigen der ersten Bremseinrichtung (B1 ), und/oder
S-5 Aktivieren der Elektromaschine (EM).
Verfahren gemäß Anspruch 1 1 , wobei für eine erste Betriebsart (BA1 ) mit einer ersten Übersetzung die erste Trennkupplung (C1 ) und die dritte Trennkupplung (C3) geschlossen werden, eine zweite Betriebsart (BA2) mit einer zweiten Übersetzung die dritte Trennkupplung (C3) geschlossen und die Bremseinrichtung (B1 ) blockiert werden, eine dritte Betriebsart (BA3) mit einer dritten Übersetzung die zweite Trennkupplung (C2) geschlossen und die Bremseinrichtung (B1 ) blockiert werden, eine vierte Betriebsart (BA4) mit einer vierten Übersetzung die zweite Trennkupplung (C2) und die dritte Trennkupplung (C3) geschlossen werden, eine fünfte Betriebsart (BA5) die Elektromaschine (EM) aktiviert und die Bremseinrichtung (B1 ) blockiert werden, eine sechste Betriebsart (BA6) die Elektromaschine (EM) aktiviert und die erste Trennkupplung (C1 ) geschlossen werden, eine siebte Betriebsart (BA7) die Elektromaschine (EM) aktiviert und die zweite Trennkupplung (C2) geschlossen werden, eine achte Betriebsart (BA8) die Elektromaschine (EM) aktiviert und die dritte Trennkupplung (C3) geschlossen werden. Verfahren gemäß Anspruch 1 1 , wobei für eine erste Betriebsart (BA1 ) mit einer ersten Übersetzung die dritte Trennkupplung (C3) geschlossen und die Bremseinrichtung (B1 ) blockiert werden, eine zweite Betriebsart (BA2) mit einer zweiten Übersetzung die erste Trennkupplung (C1 ) und die dritte Trennkupplung (C3) geschlossen werden, eine dritte Betriebsart (BA3) mit einer dritten Übersetzung die zweite Trennkupplung (C2) und die dritte Trennkupplung (C3) geschlossen werden, eine vierte Betriebsart (BA4) mit einer vierten Übersetzung die zweite Trennkupplung (C2) geschlossen und die Bremseinrichtung (B1 ) blockiert werden, eine fünfte Betriebsart (BA5) die Elektromaschine (EM) aktiviert und die Bremseinrichtung (B1 ) blockiert werden, eine sechste Betriebsart (BA6) die Elektromaschine (EM) aktiviert und die erste Trennkupplung (C1 ) geschlossen werden, eine siebte Betriebsart (BA7) die Elektromaschine (EM) aktiviert und die zweite Trennkupplung (C2) geschlossen werden, eine achte Betriebsart (BA8) die Elektromaschine (EM) aktiviert und die dritte Trennkupplung (C3) geschlossen werden.
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