WO2017092756A1 - Hybridgetriebe sowie fahrzeug mit dem hybridgetriebe - Google Patents

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WO2017092756A1
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hybrid transmission
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Andreas Kinigadner
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Definitions

  • the invention relates to a hybrid transmission for a vehicle, which has a primary and a secondary input shaft and an output shaft, a first and a second interface for connecting an internal combustion engine or an electric motor and a limited number of gear stages and switching devices.
  • the invention also relates to a vehicle with the hybrid transmission.
  • hybrid vehicles are used as traction motors, an electric motor and an internal combustion engine during operation in parallel or alternatively.
  • the powertrains of the hybrid vehicles usually have to provide operating modes that enable both a purely electromotive driving state, a purely internal combustion engine driving state and a hybrid driving state.
  • consideration must be given to the different characteristics of the internal combustion engine and electric motor.
  • document DE 10 2004 023 673 A1 discloses a drive train of a hybrid vehicle and a method for controlling the drive train.
  • the drive train has an internal combustion engine and an electric motor, which can be put into operative connection with one another and also with a downstream transmission via two separating clutches.
  • a hybrid transmission which is suitable and / or designed for a vehicle.
  • the vehicle is in particular a passenger car, a truck, a bus, etc.
  • the hybrid transmission forms the drive train in the vehicle.
  • the hybrid transmission forms the sole and exclusive driveline in the vehicle to apply a traction torque to the driven wheels of the vehicle.
  • the hybrid transmission has a primary and a secondary input shaft and an output shaft.
  • the terms "primary” and “secondary” are used in particular to distinguish the input waves and are not intended to limit the function of the input waves.
  • the hybrid transmission has a first interface for connecting an internal combustion engine and a second interface for connecting an electric motor.
  • the internal combustion engine and / or the electric motor form a component of the hybrid transmission.
  • the first and / or second interface can be real or constructive interfaces, alternatively they are designed as virtual interfaces, so that a section of a shaft can also be referred to as an interface.
  • the hybrid transmission has a first gear stage, wherein the first interface with the first gear stage is preferably permanently in operative connection and / or inseparably operatively and / or permanently connected.
  • the first gear stage may have any gear ratio, which is equal to 1 or equal to 1 in amount. It may be a single-stage gear stage, but preferably it is designed as a two-stage gear stage to adjust a direction of rotation in the hybrid transmission.
  • the hybrid transmission has a separating device, wherein the first interface is detachably coupled via the separating device to the primary input shaft.
  • a torque path between the first interface and the primary input shaft can be opened and closed by the separator.
  • the hybrid transmission has a second gear stage, wherein the primary input shaft via the second gear stage with the output shaft is operatively connected.
  • the primary input shaft is selectively operatively connectable to the output shaft.
  • the hybrid transmission has a first switching device for selective coupling of the primary input shaft to the second gear stage.
  • the second gear stage can be operatively connected to the primary input shaft or decoupled from it via the first switching device.
  • the hybrid transmission comprises a second switching device for selectively coupling the output shaft to the second gear stage.
  • the output shaft can be operatively connected or decoupled with the second gear stage.
  • the second gear stage is formed in one stage.
  • the hybrid transmission has a third gear stage, wherein the second interface is operatively connected via the third gear stage with the second gear stage.
  • the second gear stage and the third gear stage together form a double gear stage.
  • the gear stage it may be e.g. However, it can also be provided that the gear stage is formed only as a single wheel, which is in operative connection with the second gear stage.
  • the hybrid transmission has at least one first double gear stage, wherein the first dual gear stage allows an operative connection between the primary input shaft with the output shaft and / or an operative connection between the secondary input shaft and the output shaft.
  • the dual gear stage is a tricycle gear stage, with the three gears meshing with each other and associated with each shaft, primary input shaft, secondary input shaft, output shaft, one of the wheels.
  • the hybrid transmission has a third switching device, which is designed for selective coupling of the primary input shaft to the first double gear stage. In the case of the third switching device, the primary input shaft can thus be set or decoupled in operative connection with the first dual-gear stage.
  • the hybrid transmission has a fourth switching device, which serves for the selective coupling of the secondary input shaft to the first dual-gear stage.
  • the secondary input shaft can be connected to the first dual-gear stage in terms of drive or be decoupled therefrom.
  • the hybrid transmission represents a new approach to a powertrain in a hybrid vehicle.
  • the hybrid transmission comprises a second double-gear stage, wherein the primary input shaft and / or the secondary input shaft via the second double gear stage with the output shaft are operatively connected. It is provided that the third switching device is designed for selectively coupling the primary input shaft to the second dual-gear stage and the fourth switching device for selectively coupling the secondary input shaft to the second double-gear stage.
  • the following gears can be implemented via the hybrid transmission:
  • VKM Internal combustion engine also called internal combustion engine
  • E-machine also called electric motor
  • the third and the fourth switching device are designed as double switching devices, wherein by way of example the third switching device can switch a 3rd and 5th gear of the first and the second double gear stage, and the fourth shifting device can shift a 2nd and 4th gear of the first or the first gear second dual gear stage can switch.
  • the primary, the secondary input shaft and the output shaft are arranged parallel to each other. It is possible that the three waves lie in one plane. Alternatively, it is also possible that these form a triangle in axial plan view.
  • the hybrid transmission comprises a first coupling shaft for coupling the internal combustion engine. In particular, the forms first coupling shaft the first interface.
  • the first coupling shaft forms an input to the separator and is coaxial with the primary input shaft. With the coaxial arrangement of the first coupling shaft, a deflection of the moment in the torque path is avoided.
  • the first coupling shaft is arranged parallel to the primary input shaft and / or to the secondary input shaft and / or to the output shaft.
  • the hybrid transmission has a second coupling shaft for coupling the electric motor, wherein the second coupling shaft is arranged parallel to the primary input shaft and / or to the secondary input shaft and / or to the output shaft.
  • the separating device is designed as a friction clutch.
  • the internal combustion engine can be used for starting, since the required, lower starting torque can be transmitted rubbing by the friction clutch.
  • the separating device is designed as a dog clutch or more generally as a positive coupling. In this embodiment, starting via the internal combustion engine can not take place. Instead, the approach always takes place via the electric motor.
  • the separating device is designed as a freewheel device.
  • an automatic decoupling of the internal combustion engine from the primary input shaft can take place.
  • Another object of the invention relates to a vehicle with the electric motor and with the internal combustion engine, wherein the vehicle has a hybrid transmission, as described above or according to one of the preceding claims.
  • the internal combustion engine is connected via the first interface to the hybrid transmission, the electric motor is connected via the second interface to the hybrid transmission.
  • the hybrid transmission 1 shows a schematic representation of a hybrid transmission 1 for a vehicle 2 as an embodiment of the invention.
  • the hybrid transmission 1 is formed as a drive train for transmitting a traction torque to driven wheels 3a, b of the vehicle 2.
  • the hybrid transmission 1 has a first interface 4, via which an internal combustion engine 5 is coupled. Furthermore, the hybrid transmission 1 has a second interface 6, via which an electric motor 7 is coupled. Optionally, the internal combustion engine 5 and the electric motor 7 form part of the hybrid transmission 1.
  • the hybrid transmission 1 has a primary input shaft 8 and a secondary input shaft 9 and an output shaft 10.
  • a traction torque is transmitted from the internal combustion engine 5 and / or from the electric motor 7 to the output shaft 10 via the primary input shaft 8 and / or via the secondary input shaft 9.
  • the output shaft 10 is operatively connected to a differential device 11, which distributes the transmitted traction torque to the two driven wheels 3a, b of the vehicle 2 or, alternatively, to two driven axles of the vehicle 2.
  • the primary input shaft 8, the secondary input shaft 9 and the output shaft 10 may be in a plane as shown, with the output shaft 10 disposed between the primary input shaft 8 and the secondary input shaft 9. Alternatively, and according to the available space, the three shafts 8, 9, 10 may also be arranged in a triangle. However, they are always aligned parallel to each other.
  • the internal combustion engine 5 is connected via the first interface 4 to a first coupling shaft 12.
  • the first coupling shaft 12 is arranged coaxially and in alignment with the primary input shaft 8.
  • a separator K1 is arranged between the first coupling shaft 12 and the primary input shaft 8, a separator K1 is arranged.
  • the separator K1 serves to set the first coupling shaft 12 and the primary input shaft 8 in rotation with each other or alternatively decouple in the circumferential direction.
  • the separating device K1 may be formed as a friction clutch, as a dog clutch or as a freewheel device.
  • the first coupling shaft 12 also forms an input into a first gear stage 13, the first gear stage 13 having an input gear 13.1, an intermediate gear 13.2 and an output gear 13.3.
  • the input gear 13.1 is arranged on the first coupling shaft as a fixed wheel.
  • the intermediate 13.2 meshes with the input gear 13.1.
  • the output gear 13.3 is arranged on the secondary input shaft 9 as a fixed wheel.
  • the intermediate 13.2 meshes with the output gear 13.3.
  • the rotation axis of the intermediate gear 13.2 is arranged coaxially with the output shaft 10.
  • this is not absolutely necessary, but represents an exemplary embodiment.
  • the first coupling shaft 12 with the secondary input shaft 9 inseparable and / or non-detachably operatively connected.
  • the hybrid transmission 1 has a second transmission stage 14, which is designed as a single-stage transmission stage and makes it possible that the primary input shaft 8 is brought into operative connection with the output shaft 10.
  • the second gear 14 has an input gear 14.1, which is formed as a loose wheel on the primary input shaft 8 and an output gear 14.2, which is designed as a loose wheel on the output shaft 10.
  • the input gear 14.1 and the output gear 14.2 mesh with each other.
  • the hybrid transmission 1 has a first switching device S1, which makes it possible that the input gear 14.1 is set against rotation with the primary input shaft 8.
  • the first switching device S1 comprises a shift sleeve, which causes the rotationally fixed coupling between the input gear 14.1 and the primary input shaft 8.
  • the hybrid transmission 1 comprises a second switching device S2, which makes it possible to set the output gear 14.2 with the output shaft 10 rotationally fixed or decoupled.
  • the second switching device S2 also includes, for example, a shift sleeve for the rotationally fixed coupling of the output shaft 10 and the output gear 14.2.
  • the hybrid transmission 1 has a third gear stage 17.
  • the second interface 6 is coupled to a second coupling shaft 18 which forms an input to the third gear stage 17.
  • the third gear stage 17 has an input gear 17.1 and an output gear 17.2.
  • the input gear 17.1 is formed as a fixed gear on the second coupling shaft 18.
  • the input gear 17.1 meshes with the output gear 17.2. It should be noted that the input gear 17.1 and the output gear 17.2 of the first gear stage 13 and the input gear 14.1 and the output gear 14.2 of the second gear stage 14 lie in a common plane in this example , Thus, the second gear 14 and the third gear 17 together form a double gear.
  • the hybrid transmission 1 has a first double gear stage 19 and a second double gear stage 20.
  • the first dual gear stage 19 comprises a first input gear 19.1, which is formed as a loose wheel on the primary input shaft 8 and a second input gear 19.2, which is formed as a loose wheel on the input shaft 9 and an output gear 19.3, which as a fixed gear on the output shaft 10th is trained.
  • the first input gear 19.1 meshes with the output gear 19.3, the output gear 19.3 meshes with the second input 19.2.
  • the second dual-gear stage 20 has a first input gear 20.1, a second input gear 20.2 and an output gear 20.3.
  • the first input gear 20.1 is arranged as a loose wheel on the primary input shaft 8.
  • the second input wheel 20.2 is arranged as a loose wheel on the secondary input shaft 9.
  • the output gear 20.3 is arranged as a fixed gear on the output shaft 10.
  • the first input gear 20.1 meshes with the output gear 20.3.
  • the output gear 20.3 meshes with the second input gear 20.2.
  • the hybrid transmission 1 has a third shifting device S3 and a fourth shifting device S4.
  • the third switching device S3 can assume three switching positions: On the one hand, this can set the first input gear 19.1 of the first double gear stage 19 in a rotationally fixed manner with the primary input shaft 8; in a second switching position, the third switching device S3 can rotate the first input gear 20.1 of the second double gear stage 20 rotationally fixed with the primary gear Set input shaft 8.
  • the third shift position is a neutral position, so that both the first input gear 19.1 of the first dual gear stage 19 and the first input gear 20.1 of the second dual gear stage 20 as idler gear is decoupled from the primary input shaft 8.
  • the fourth switching device S4 can likewise assume three switching settings: in a first switching position, the fourth switching device S4 couples the second input gear 19.2 in a rotationally fixed manner to the secondary input shaft 9, in a second switching position the fourth switching device S4 couples the second input gear 20.2 in a rotationally fixed manner to the secondary input shaft 9.
  • the third shift position is a neutral position.
  • the hybrid transmission 1 can take the following different modes: T iih K 1tr en r cn g u
  • the 1. Gear is converted by closing the first and second switching devices S1 and 2.
  • a purely electromotive approach can be done from a standstill. Thereafter, the separator K1 can be closed and thus a hybrid state can be set.
  • the operative connection via the second and third gear stage 14, 17 is opened and instead the connection via the first double gear stage 19 between the secondary input shaft 9 and the output shaft 10 is closed.
  • the second gear can also be designed only combustion engine.
  • the separator K1 and the first switching device S1 can be closed, so that a hybrid state is set.
  • the operative connection is opened via the secondary input shaft 9 and the output shaft 10 and instead the connection via the first double gear stage 19 between the primary input shaft 8 and the output shaft 10 is closed.
  • the 3rd gear can be converted purely by electric motor, then the separator K1 is open. Alternatively, the separator K1 is closed, so that there is a hybrid state.
  • the operative connection is opened via the primary input shaft 8 and the output shaft 10 and instead the connection via the second double gear stage 20 between the secondary input shaft 9 and the output shaft 10 is closed.
  • the 4th gear is either purely internal combustion engine or - with closed separator K1 - designed as a hybrid state.
  • the operative connection is opened via the secondary input shaft 9 and the output shaft 10 and instead the connection via the second double gear stage 20 between the primary input shaft 8 and the output shaft 10 is closed.
  • the 5th gear can be implemented purely electric motor, then the separator K1 is open. Alternatively, the separator K1 is closed, so that there is a hybrid state.
  • a generator gear is possible, in which all switching devices S2, S3, S4, S5 are open except for the first switching device S1 and the separator K1 is closed.
  • a reverse gear can be implemented by the switching devices S2, S3, S4 and S5 and the separator K1 is opened and the switching device S1 is closed.
  • the separating device K1 can be replaced by a freewheel device.
  • a damping device in particular comprising a mass flywheel, can be used between the first interface 4 and the internal combustion engine 5.

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Abstract

Hybridgetriebe (1) für ein Fahrzeug (2) mit einer primären und mit einer sekundären Eingangswelle (8,9), mit einer Ausgangswelle (10), mit einer ersten Schnittstelle (4) zur Anbindung eines Verbrennungsmotors (5), mit einer zweiten Schnittstelle (6) zur Anbindung eines Elektromotors (7), mit einer ersten Getriebestufe (13), mit einer Trenneinrichtung (K1), wobei die erste Schnittstelle (4) über die Trenneinrichtung (K1) mit der primären Eingangswelle (8) lösbar gekoppelt ist und wobei die erste Schnittstelle (4) über die erste Getriebestufe (13) mit der sekundären Eingangswelle (9) wirkverbunden ist, mit einer zweiten Getriebestufe (14), wobei die primäre Eingangswelle (8) über die zweite Getriebestufe (14) mit der Ausgangswelle (10) wirkverbindbar ist, mit einer ersten Schalteinrichtung (S1) zur selektiven Ankopplung der primären Eingangswelle (8) an die zweite Getriebestufe (14), mit einer zweiten Schalteinrichtung (S2) zur selektiven Ankopplung der Ausgangswelle (10) an die zweite Getriebestufe (14), mit einer dritten Getriebestufe (17), wobei die zweite Schnittstelle (6) über die dritte Getriebestufe (17) mit der zweiten Getriebestufe (14) wirkverbunden ist, mit mindestens einer ersten.Doppelgetriebestufe (19), wobei die primäre ingangswelle (8) und/oder die sekundäre Eingangswelle (9) über die erste Doppelgetriebestufe (19) mit der Ausgangswelle (10) wirkverbindbar sind, mit einer dritten Schalteinrichtung (S3) zur selektiven Ankopplung der primären Eingangswelle (8) an die erste Doppelgetriebestufe (19), mit einer vierten Schalteinrichtung (S4) zur selektiven Ankopplung der sekundären Eingangswelle (9) an die erste Doppelgetriebestufe (19).

Description

Hybridgetriebe sowie Fahrzeug mit dem Hybridgetriebe
Die Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug, welches eine primäre und eine sekundäre Eingangswelle sowie eine Ausgangswelle, eine erste und eine zweite Schnittstelle zur Anbindung eines Verbrennungsmotors beziehungsweise eines Elektromotors sowie eine begrenzte Anzahl von Getriebestufen und Schalteinrichtungen aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit dem Hybridgetriebe.
Bei Hybridfahrzeugen werden als Traktionsmotoren ein Elektromotor und ein Verbrennungsmotor im Betrieb parallel oder alternativ eingesetzt. Die Antriebsstränge der Hybridfahrzeuge müssen meist Betriebsmodi bereitstellen, die sowohl einen rein elektromotorischen Fahrzustand, einen rein verbrennungsmotorischen Fahrzustand sowie einen Hybridfahrzustand ermöglichen. Bei der Auslegung der Antriebsstränge ist auf die unterschiedlichen Charakteristika von Verbrennungsmotor und Elektromotor Rücksicht zu nehmen.
Beispielsweise offenbart die Druckschrift DE 10 2004 023 673 A1 einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs sowie ein Verfahren zum Steuern des Antriebsstrangs. Der Antriebsstrang weist einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor auf, die über zwei Trennkupplungen miteinander und zudem mit einem nachgeschalteten Getriebe in Wirkverbindung gesetzt werden können. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welches eine Vielzahl von Betriebsarten aufweist und zugleich mit einer beschränkten Anzahl von Komponenten auskommt. Diese Aufgabe wird durch ein Hybridgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit dem Hybridgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren. Im Rahmen der Erfindung wird ein Hybridgetriebe vorgeschlagen, welches für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, einen Bus, etc. Das Hybridgetriebe bildet den Antriebsstrang in dem Fahrzeug. Vorzugsweise bildet das Hybridgetriebe den einzigen und ausschließlichen Antriebsstrang in dem Fahrzeug, um ein Traktionsmoment auf die angetriebenen Räder des Fahrzeugs zu bringen.
Das Hybridgetriebe weist eine primäre und eine sekundäre Eingangswelle sowie eine Ausgangswelle auf. Die Begriffe„primär" und „sekundär" werden insbesondere zur Unterscheidung der Eingangswellen benutzt und sollen die Funktion der Eingangswellen nicht einschränken. Ferner weist das Hybridgetriebe eine erste Schnittstelle zur Anbindung eines Verbrennungsmotors und eine zweite Schnittstelle zur Anbindung eines Elektromotors auf. Optional bilden der Verbrennungsmotor und/oder der Elektromotor eine Komponente des Hybridgetriebes. Die erste und/oder zweite Schnittstelle können reale oder konstruktive Schnittstellen sein, alternativ hierzu sind diese als virtuelle Schnittstellen ausgebildet, sodass auch ein Abschnitt einer Welle als eine Schnittstelle bezeichnet werden kann. Das Hybridgetriebe weist eine erste Getriebestufe auf, wobei die erste Schnittstelle mit der ersten Getriebestufe vorzugsweise dauerhaft in Wirkverbindung steht und/oder untrennbar und/oder unlösbar wirkverbunden ist. Die erste Getriebestufe kann ein beliebiges Übersetzungsverhältnis aufweisen, welches vom Betrag her gleich 1 oder ungleich 1 ist. Es kann sich um eine einstufige Getriebestufe handeln, vorzugsweise ist diese jedoch als eine zweistufige Getriebestufe ausgebildet, um eine Drehrichtung in dem Hybridgetriebe anzupassen.
Ferner weist das Hybridgetriebe eine Trenneinrichtung auf, wobei die erste Schnittstelle über die Trenneinrichtung mit der primären Eingangswelle lösbar gekoppelt ist. Insbesondere kann ein Momentenpfad zwischen der ersten Schnittstelle und der primären Eingangswelle durch die Trenneinrichtung geöffnet und geschlossen werden. Das Hybridgetriebe weist eine zweite Getriebestufe auf, wobei die primäre Eingangswelle über die zweite Getriebestufe mit der Ausgangswelle wirkverbindbar ist. Insbesondere ist die primäre Eingangswelle mit der Ausgangswelle selektiv wirkverbindbar. So weist das Hybridgetriebe eine erste Schalteinrichtung zur selektiven Ankopplung der primären Eingangswelle an die zweite Getriebestufe auf. Über die erste Schalteinrichtung kann somit die zweite Getriebestufe mit der primären Eingangswelle wirkverbunden werden oder von dieser entkoppelt werden. Ferner umfasst das Hybridgetriebe eine zweite Schalteinrichtung zur selektiven Ankopplung der Ausgangswelle an die zweite Getriebestufe. Somit kann über die zweite Schalteinrichtung die Ausgangswelle mit der zweiten Getriebestufe wirkverbunden oder entkoppelt werden. Vorzugsweise ist die zweite Getriebestufe einstufig ausgebildet.
Das Hybridgetriebe weist eine dritte Getriebestufe auf, wobei die zweite Schnittstelle über die dritte Getriebestufe mit der zweiten Getriebestufe wirkverbunden ist. Insbesondere bilden die zweite Getriebestufe und die dritte Getriebestufe zusammen eine Doppelgetriebestufe. Bei der dritten Getriebestufe kann es sich z.B. um eine einstufige Getriebestufe handeln, es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Getriebestufe nur als ein einziges Rad ausgebildet ist, welches in Wirkverbindung mit der zweiten Getriebestufe ist.
Das Hybridgetriebe weist mindestens eine erste Doppelgetriebestufe auf, wobei die erste Doppelgetriebestufe eine Wirkverbindung zwischen der primären Eingangswelle mit der Ausgangswelle und/oder eine Wirkverbindung zwischen der sekundären Eingangswelle mit der Ausgangswelle ermöglicht. Insbesondere ist die Doppelgetriebestufe eine Dreiradgetriebestufe, wobei die drei Räder miteinander kämmen und jeder Welle, primäre Eingangswelle, sekundäre Eingangswelle, Ausgangswelle, eines der Räder zugeordnet ist. Das Hybridgetriebe weist eine dritte Schalteinrichtung auf, welche zur selektiven Ankopplung der primären Eingangswelle an die erste Doppelgetriebestufe ausgebildet ist. Bei der dritten Schalteinrichtung kann somit die primäre Eingangswelle mit der ersten Doppelgetriebestufe in Wirkverbindung gesetzt oder entkoppelt werden. Ferner weist das Hybridgetriebe eine vierte Schalteinrichtung auf, welche zur selektiven Ankopplung der sekundären Eingangswelle an die erste Doppelgetriebestufe dient. Somit kann über die vierte Schalteinrichtung die sekundäre Eingangswelle an die erste Doppelgetriebestufe trieblich angebunden werden beziehungsweise davon entkoppelt werden.
Der Vorteil dieser Getriebearchitektur ist darin zu sehen, dass trotz der begrenzten Anzahl von Komponenten eine Vielzahl von Betriebszuständen erreichbar ist, die nachfolgend noch explizit dargestellt werden. Damit stellt das Hybridgetriebe einen neuen Ansatz für einen Antriebsstrang in einem Hybridfahrzeug dar.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst das Hybridgetriebe eine zweite Doppelgetriebestufe, wobei die primäre Eingangswelle und/oder die sekundäre Eingangswelle über die zweite Doppelgetriebestufe mit der Ausgangswelle wirkverbindbar sind. Es ist vorgesehen, dass die dritte Schalteinrichtung zur selektiven Ankopplung der primären Eingangswelle an die zweite Doppelgetriebestufe und die vierte Schalteinrichtung zur selektiven Ankopplung der sekundären Eingangswelle an die zweite Doppelgetriebestufe ausgebildet ist. Vorzugsweise können über das Hybridgetriebe die folgenden Gänge umgesetzt werden:
Figure imgf000006_0001
2. Gang X O X O X VKM/EM
3. Gang X O X X O VKM/EM
4. Gang X O X O X VKM/EM
5. Gang X O X X O VKM/EM
Generator X X O O O VKM/EM
R-Gang O O X O O EM
1 . Gang O (X) X O O EM
3. Gang O X O X O EM
5. Gang O X O X O EM
Mit:
VKM: Verbrennungskraftmaschine auch Verbrennungsmotor genannt
EM: E-Maschine auch Elektromotor genannt
O: Schalteinrichtung offen
X: Schalteinrichtung geschlossen
(): nicht zwingen notwendig/Zustand wahlfrei
Die dritte und die vierte Schalteinrichtung sind als Doppelschalteinrichtungen ausgebildet, wobei beispielhaft die dritte Schalteinrichtung einen 3. und einen 5. Gang der ersten bzw. der zweiten Doppelgetriebestufe schalten kann und die vierte Schalteinrichtung einen 2. und einen 4. Gang der ersten bzw. der zweiten Doppelgetriebestufe schalten kann. Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung der Erfindung sind die primäre, die sekundäre Eingangswelle und die Ausgangswelle parallel zueinander angeordnet. Es ist möglich, dass die drei Wellen in einer Ebene liegen. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass diese in axialer Draufsicht ein Dreieck bilden. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst das Hybridgetriebe eine erste Koppelwelle zur Ankopplung des Verbrennungsmotors. Insbesondere bildet die erste Koppelwelle die erste Schnittstelle. Die erste Koppelwelle bildet einen Eingang in die Trenneinrichtung und ist koaxial zu der primären Eingangswelle angeordnet. Mit der koaxialen Anordnung der ersten Koppelwelle wird eine Umlenkung des Moments im Momentenpfad vermieden. Vorzugsweise ist die erste Koppelwelle parallel zu der primären Eingangswelle und/oder zu der sekundären Eingangswelle und/oder zu der Ausgangswelle angeordnet.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Hybridgetriebe eine zweite Koppelwelle zur Ankopplung des Elektromotors auf, wobei die zweite Koppelwelle parallel zu der primären Eingangswelle und/oder zu der sekundären Eingangswelle und/oder zu der Ausgangswelle angeordnet ist.
Es ist prinzipiell möglich, dass die Trenneinrichtung als eine Reibkupplung ausgebildet ist. In dieser Ausgestaltung kann der Verbrennungsmotor zum Anfahren genutzt werden, da das benötigte, geringere Anfahrmoment durch die Reibkupplung reibend übertragen werden kann. Alternativ hierzu ist die Trenneinrichtung als eine Klauenkupplung oder allgemeiner gesprochen als eine formschlüssige Kupplung ausgebildet. In dieser Ausgestaltung kann ein Anfahren über den Verbrennungsmotor nicht erfolgen. Stattdessen erfolgt das Anfahren stets über den Elektromotor.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Trenneinrichtung als eine Freilaufeinrichtung ausgebildet. Damit kann eine automatische Entkopplung des Verbrennungsmotors von der primären Eingangswelle erfolgen. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit dem Elektromotor und mit dem Verbrennungsmotor, wobei das Fahrzeug ein Hybridgetriebe aufweist, wie dies zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Der Verbrennungsmotor ist über die erste Schnittstelle an dem Hybridgetriebe angebunden, der Elektromotor ist über die zweite Schnittstelle an dem Hybridgetriebe angebunden. Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figur. Dabei zeigt: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Hybridgetriebes als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Hybridgetriebe 1 für ein Fahrzeug 2 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Hybridgetriebe 1 ist als ein Antriebsstrang zur Übertragung eines Traktionsmoments auf angetriebene Räder 3a, b des Fahrzeugs 2 ausgebildet.
Das Hybridgetriebe 1 weist eine erste Schnittstelle 4 auf, über die ein Verbrennungsmotor 5 angekoppelt ist. Ferner weist das Hybridgetriebe 1 eine zweite Schnittstelle 6 auf, über die ein Elektromotor 7 angekoppelt ist. Optional bilden der Verbrennungsmotor 5 und der Elektromotor 7 einen Bestandteil des Hybridgetriebes 1 .
Das Hybridgetriebe 1 weist eine primäre Eingangswelle 8 und eine sekundäre Eingangswelle 9 sowie eine Ausgangswelle 10 auf. Über die primäre Eingangswelle 8 und/oder über die sekundäre Eingangswelle 9 wird ein Traktionsmoment von dem Verbrennungsmotor 5 und/oder von dem Elektromotor 7 an die Ausgangswelle 10 übertragen. Die Ausgangswelle 10 ist wirkverbunden mit einer Differentialeinrichtung 1 1 , welche das übertragene Traktionsmoment auf die zwei angetriebenen Räder 3a, b des Fahrzeugs 2 oder - alternativ - auf zwei angetriebene Achsen des Fahrzeugs 2 verteilt.
Die primäre Eingangswelle 8, die sekundäre Eingangswelle 9 und die Ausgangswelle 10 können - wie bildlich dargestellt - in einer Ebene liegen, wobei die Ausgangswelle 10 zwischen der primären Eingangswelle 8 und der sekundären Eingangswelle 9 angeordnet ist. Alternativ und entsprechend dem verfügbaren Bauraum können die drei Wellen 8, 9, 10 auch in einem Dreieck angeordnet sein. Sie sind jedoch stets parallel zueinander ausgerichtet. Der Verbrennungsmotor 5 ist über die erste Schnittstelle 4 mit einer ersten Koppelwelle 12 verbunden. Die erste Koppelwelle 12 ist koaxial und fluchtend zu der primären Eingangswelle 8 angeordnet. Zwischen der ersten Koppelwelle 12 und der primären Eingangswelle 8 ist eine Trenneinrichtung K1 angeordnet. Die Trenneinrichtung K1 dient dazu, die erste Koppelwelle 12 und die primäre Eingangswelle 8 drehfest miteinander zu setzen oder alternativ hierzu in Umlaufrichtung zu entkoppeln. Die Trenneinrichtung K1 kann als eine Reibungskupplung, als eine Klauenkupplung oder als eine Freilaufeinrichtung ausgebildet sein.
Die erste Koppelwelle 12 bildet zudem einen Eingang in eine erste Getriebestufe 13, wobei die erste Getriebestufe 13 ein Eingangsrad 13.1 , ein Zwischenrad 13.2 und ein Ausgangsrad 13.3 aufweist. Das Eingangsrad 13.1 ist auf der ersten Koppelwelle als Festrad angeordnet. Das Zwischenrad 13.2 kämmt mit dem Eingangsrad 13.1 . Das Ausgangsrad 13.3 ist auf der sekundären Eingangswelle 9 als Festrad angeordnet. Das Zwischenrad 13.2 kämmt mit dem Ausgangsrad 13.3. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Drehachse des Zwischenrads 13.2 koaxial zu der Ausgangswelle 10 angeordnet. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig, sondern stellt eine beispielhafte Ausführung dar. Über die erste Getriebestufe 13 ist die erste Koppelwelle 12 mit der sekundären Eingangswelle 9 untrennbar und/oder unlösbar wirkverbunden.
Das Hybridgetriebe 1 weist eine zweite Getriebestufe 14 auf, welche als einstufige Getriebestufe ausgebildet ist und es ermöglicht, dass die primäre Eingangswelle 8 mit der Ausgangswelle 10 in Wirkverbindung gebracht wird. Die zweite Getriebestufe 14 weist ein Eingangsrad 14.1 auf, welches als ein Losrad auf der primären Eingangswelle 8 ausgebildet ist sowie ein Ausgangsrad 14.2, welches als Losrad auf der Ausgangswelle 10 ausgebildet ist. Das Eingangsrad 14.1 und das Ausgangsrad 14.2 kämmen miteinander.
Das Hybridgetriebe 1 weist eine erste Schalteinrichtung S1 auf, welche es ermöglicht, dass das Eingangsrad 14.1 mit der primären Eingangswelle 8 drehfest gesetzt wird. Beispielsweise umfasst die erste Schalteinrichtung S1 eine Schaltmuffe, welche die drehfeste Kopplung zwischen dem Eingangsrad 14.1 und der primären Eingangswelle 8 bewirkt. Ferner umfasst das Hybridgetriebe 1 eine zweite Schalteinrichtung S2, welche es ermöglicht, das Ausgangsrad 14.2 mit der Ausgangswelle 10 drehfest zu setzen beziehungsweise zu entkoppeln. Die zweite Schalteinrichtung S2 umfasst ebenfalls zum Beispiel eine Schaltmuffe zur drehfesten Kopplung der Ausgangswelle 10 und dem Ausgangsrad 14.2.
Das Hybridgetriebe 1 weist eine dritte Getriebestufe 17 auf. Die zweite Schnittstelle 6 ist mit einer zweiten Koppelwelle 18 gekoppelt, welche einen Eingang in die dritte Getriebestufe 17 bildet. Die dritte Getriebestufe 17 weist ein Eingangsrad 17.1 und ein Ausgangsrad 17.2 auf. Das Eingangsrad 17.1 ist als ein Festrad auf der zweiten Koppelwelle 18 ausgebildet. Das Eingangsrad 17.1 kämmt mit dem Ausgangsrad 17.2. Das Ausgangsrad 17.2 kämmt mit dem Eingangsrad 14.1 der zweiten Getriebestufe 14. Es ist darauf hinzuweisen, dass das Eingangsrad 17.1 und das Ausgangsrad 17.2 der ersten Getriebestufe 13 und das Eingangsrad 14.1 und das Ausgangsrad 14.2 der zweiten Getriebestufe 14 in diesem Beispiel in einer gemeinsamen Ebene liegen. Damit bilden die zweite Getriebestufe 14 und die dritte Getriebestufe 17 gemeinsam eine Doppelgetriebestufe.
Das Hybridgetriebe 1 weist eine erste Doppelgetriebestufe 19 und eine zweite Doppelgetriebestufe 20 auf. Die erste Doppelgetriebestufe 19 umfasst ein erstes Eingangsrad 19.1 , welches als ein Losrad auf der primären Eingangswelle 8 ausgebildet ist und ein zweites Eingangsrad 19.2, welches als ein Losrad auf der Eingangswelle 9 ausgebildet ist sowie ein Ausgangsrad 19.3, welches als ein Festrad auf der Ausgangswelle 10 ausgebildet ist. Das erste Eingangsrad 19.1 kämmt mit dem Ausgangsrad 19.3, das Ausgangsrad 19.3 kämmt mit dem zweiten Eingangsrad 19.2.
Die zweite Doppelgetriebestufe 20 weist ein erstes Eingangsrad 20.1 , ein zweites Eingangsrad 20.2 sowie ein Ausgangsrad 20.3 auf. Das erste Eingangsrad 20.1 ist als ein Losrad auf der primären Eingangswelle 8 angeordnet. Das zweite Eingangsrad 20.2 ist als ein Losrad auf der sekundären Eingangswelle 9 angeordnet. Das Ausgangsrad 20.3 ist als ein Festrad auf der Ausgangswelle 10 angeordnet. Das erste Eingangsrad 20.1 kämmt mit dem Ausgangsrad 20.3. Das Ausgangsrad 20.3 kämmt mit dem zweiten Eingangsrad 20.2.
Das Hybridgetriebe 1 weist eine dritte Schalteinrichtung S3 und eine vierte Schalteinrichtung S4 auf. Die dritte Schalteinrichtung S3 kann drei Schaltpositionen einnehmen: Zum einen kann diese das erste Eingangsrad 19.1 der ersten Doppelgetriebestufe 19 drehfest mit der primären Eingangswelle 8 setzen, in einer zweiten Schaltstellung kann die dritte Schalteinrichtung S3 das erste Eingangsrad 20.1 der zweiten Doppelgetriebestufe 20 drehfest mit der primären Eingangswelle 8 setzen. Die dritte Schaltstellung ist eine Neutralstellung, sodass sowohl das erste Eingangsrad 19.1 der ersten Doppelgetriebestufe 19 als auch das erste Eingangsrad 20.1 der zweiten Doppelgetriebestufe 20 als Losrad entkoppelt von der primären Eingangswelle 8 ist.
Die vierte Schalteinrichtung S4 kann ebenfalls drei Schalteinstellungen einnehmen: In einer ersten Schaltstellung koppelt die vierte Schalteinrichtung S4 das zweite Eingangsrad 19.2 drehfest mit der sekundären Eingangswelle 9, in einer zweiten Schaltstellung koppelt die vierte Schalteinrichtung S4 das zweite Eingangsrad 20.2 drehfest mit der sekundären Eingangswelle 9. Die dritte Schaltstellung ist eine Neutralstellung. Mit dem geschilderten konstruktiven Aufbau kann das Hybridgetriebe 1 die folgenden unterschiedlichen Betriebsarten einnehmen: Tiih K1trennenrcngu
E Shl iih S1 tt t rsecaenrcngu
Zi Shliih S2ttteecaenrcngwu
1 . Gang X X X O O VKM/EM (im 1 .
Gang))
2. Gang X O X O di Shliih S3ttttrecaenrcngu X VKM/EM (im 1 .
Gang)
3. Gang X O X X O VKM/EM (im 1 .
i Shliih S4ttterecaenrcng vu Gang)
4. Gang X O X O X VKM/EM (im 1 .
Bkemerngu
Gang)
5. Gang X O X X O VKM/EM (im 1 .
Gang)
Generator X X O O O VKM/EM
R-Gang O O X O O EM
1 . Gang O X X O O EM
3. Gang O X O X O EM
5. Gang O X O X O EM
Weitere optionale Betriebsarten sind:
2. Gang X X 0 O X VKM/EM (im 2.
Gang)
3. Gang X X O X O VKM/EM (im 3. Gang)
4. Gang X X O O X VKM/EM (im 4.
Gang)
5. Gang X X O X O VKM/EM (im 5.
Gang)
Der 1 . Gang wird umgesetzt, indem die erste und die zweite Schalteinrichtung S1 und 2 geschlossen werden. Für den Fall, dass die Trenneinrichtung K1 geöffnet ist, kann ein rein elektromotorisches Anfahren aus dem Stand erfolgen. Danach kann die Trenneinrichtung K1 geschlossen werden und damit ein Hybridzustand eingestellt werden.
Für den 2. Gang wird die Wirkverbindung über die zweite und dritte Getriebestufe 14, 17 geöffnet und stattdessen die Verbindung über die erste Doppelgetriebestufe 19 zwischen der sekundären Eingangswelle 9 und der Ausgangswelle 10 geschlossen. Der zweite Gang kann auch nur verbrennungsmotorisch ausgestaltet sein. Zudem kann die Trenneinrichtung K1 und die erste Schalteinrichtung S1 geschlossen werden, so dass ein Hybridzustand eingestellt wird. Für den 3. Gang wird die Wirkverbindung über die sekundäre Eingangswelle 9 und der Ausgangswelle 10 geöffnet und stattdessen die Verbindung über die erste Doppelgetriebestufe 19 zwischen der primären Eingangswelle 8 und der Ausgangswelle 10 geschlossen. Der 3. Gang kann rein elektromotorisch umgesetzt werden, dann ist die Trenneinrichtung K1 geöffnet. Alternativ ist die Trenneinrichtung K1 geschlossen, so dass ein Hybridzustand vorliegt.
Bei dem 4. Gang wird die Wirkverbindung über die primäre Eingangswelle 8 und der Ausgangswelle 10 geöffnet und stattdessen die Verbindung über die zweite Doppelgetriebestufe 20 zwischen der sekundären Eingangswelle 9 und der Ausgangswelle 10 geschlossen. Der 4. Gang ist wahlweise rein verbrennungsmotorisch oder - bei geschlossener Trenneinrichtung K1 - als ein Hybridzustand ausgebildet. Bei dem 5. Gang wird wird die Wirkverbindung über die sekundäre Eingangswelle 9 und der Ausgangswelle 10 geöffnet und stattdessen die Verbindung über die zweite Doppelgetriebestufe 20 zwischen der primären Eingangswelle 8 und der Ausgangswelle 10 geschlossen. Der 5. Gang kann rein elektromotorisch umgesetzt werden, dann ist die Trenneinrichtung K1 geöffnet. Alternativ ist die Trenneinrichtung K1 geschlossen, so dass ein Hybridzustand vorliegt.
Ferner ist ein Generatorgang möglich, bei dem alle Schalteinrichtungen S2, S3, S4, S5 bis auf die erste Schalteinrichtung S1 geöffnet sind und die Trenneinrichtung K1 geschlossen ist. Ein Rückwärtsgang kann umgesetzt werden, indem die Schalteinrichtungen S2, S3, S4 und S5 sowie die Trenneinrichtung K1 geöffnet und die Schalteinrichtung S1 geschlossen ist. In einer abgewandelten Variante kann die Trenneinrichtung K1 durch eine Freilaufeinrichtung ersetzt werden. Optional kann zwischen der ersten Schnittstelle 4 und dem Verbrennungsmotor 5 eine Dämpfungseinrichtung, insbesondere umfassend ein Massenschwungrad, eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste
1 Hybridgetriebe
2 Fahrzeug
3a, b Räder
4 erste Schnittstelle
5 Verbrennungsmotor
6 zweite Schnittstelle
7 Elektromotor
8 primäre Eingangswelle
9 sekundäre Eingangswelle
10 Ausgangswelle
1 1 Differentialeinrichtung
12 erste Koppelwelle
13 erste Getriebestufe
13.1 Eingangsrad
13.2 Zwischenrad
13.3 Ausgangsrad
14 zweite Getriebestufe
14.1 Eingangsrad
14.2 Ausgangsrad
S1 erste Schalteinrichtung
S2 zweite Schalteinrichtung
17 dritte Getriebestufe
17.1 Eingangsrad
17.2 Ausgangsrad
19 erste Doppelgetriebestufe
19.1 erstes Eingangsrad
19.2 zweites Eingangsrad
19.3 Ausgangsrad
20 zweite Doppelgetriebestufe
20.1 erstes Eingangsrad zweites Eingangsrad Ausgangsrad dritte Schalteinrichtung vierte Schalteinrichtung Trenneinrichtung

Claims

Patentansprüche
1 . Hybridgetriebe (1 ) für ein Fahrzeug (2) mit einer primären und mit einer sekundären Eingangswelle (8,9), mit einer Ausgangswelle (10), mit einer ersten Schnittstelle (4) zur Anbindung eines Verbrennungsmotors (5), mit einer zweiten Schnittstelle (6) zur Anbindung eines Elektromotors (7), mit einer ersten Getriebestufe (13), mit einer Trenneinrichtung (K1 ), wobei die erste Schnittstelle (4) über die Trenneinrichtung (K1 ) mit der primären Eingangswelle (8) lösbar gekoppelt ist und wobei die erste Schnittstelle (4) über die erste Getriebestufe (13) mit der sekundären Eingangswelle (9) wirkverbunden ist, mit einer zweiten Getriebestufe (14), wobei die primäre Eingangswelle (8) über die zweite Getriebestufe (14) mit der Ausgangswelle (10) wirkverbindbar ist, mit einer ersten Schalteinrichtung (S1 ) zur selektiven Ankopplung der primären Eingangswelle (8) an die zweite Getriebestufe (14), mit einer zweiten Schalteinrichtung (S2) zur selektiven Ankopplung der Ausgangswelle (10) an die zweite Getriebestufe (14), mit einer dritten Getriebestufe (17), wobei die zweite Schnittstelle (6) über die dritte Getriebestufe (17) mit der zweiten Getriebestufe (14) wirkverbunden ist, mit mindestens einer ersten Doppelgetriebestufe (19), wobei die primäre Eingangswelle (8) und/oder die sekundäre Eingangswelle (9) über die erste Doppelgetriebestufe (19) mit der Ausgangswelle (10) wirkverbindbar sind, mit einer dritten Schalteinrichtung (S3) zur selektiven Ankopplung der primären Eingangswelle (8) an die erste Doppelgetriebestufe (19),
Tiih K1trennenrcngu
mit einer vierten Schalteinrichtung (S4) zur selektiven Ankopplung der sekundären Eingangswelle (9) an die erste Doppelgetriebestufe (19).
E Shliih S1tttrsecaenrcngu
2. Hybridgetriebe (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridgetriebe (1 ) eine zweite Doppelgetriebestufe (20) aufweist, wobei die primäre Eingangswelle (8) und/oder die sekundäre Eingangswelle (9) über die zweite
Zi Shliih S2ttteecaenrcngwu
Doppelgetriebestufe (20) mit der Ausgangswelle (10) wirkverbindbar sind, wobei die dritte Schalteinrichtung (S3) zur selektiven Ankopplung der primären Eingangswelle (8) und die vierte Schalteinrichtung (S4) zur selektiven Ankopplung der sekundären Eingangswelle (9) an die zweite Doppelgetriebestuf di Shliih S3tttterecaenrcngu (20) ausgebildet ist. 3. Hybridgetriebe (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridgetriebe (1 ) mindestens einen, einige oder allei Shliih S4ttterecaenrcng vu der nachfolgenden Betriebszustände einnehmen kann:
1 . Gang X X X O O
2. Gang X O X O X
3. Gang X O X X O
4. Gang X O X O X
5. Gang X O X X O
Generator X X O O O
R-Gang O O X O O
1 . Gang O X X O O
3. Gang O X O X O
5. Gang O X O X O
4. Hybridgetriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre, die sekundäre Eingangswelle und die Ausgangswelle (8, 9, 10) parallel zueinander angeordnet sind.
5. Hybridgetriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine erste Koppelwelle (12) zur Ankopplung des Verbrennungsmotors (5), wobei die erste Koppelwelle (12) einen Eingang in die Trenneinrichtung (K1 ) bildet und wobei die erste Koppelwelle (12) koaxial zu der primären Eingangswelle (8) angeordnet ist.
6. Hybridgetriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zweite Koppelwelle (18) zur Ankopplung des Elektromotors (7), wobei die zweite Koppelwelle (18) parallel zu der primären Eingangswelle (8) und/oder zu der sekundären Eingangswelle (9) und/oder zu der Ausgangswelle (10) angeordnet ist.
7. Hybridgetriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (K1 ) als eine Reibkupplung oder als eine Klauenkupplung ausgebildet ist.
8. Hybridgetriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (K1 ) als eine Freilaufeinrichtung ausgebildet ist.
9. Fahrzeug (2) mit einem Elektromotor (7) und mit einem Verbrennungsmotor (5), gekennzeichnet, durch ein Hybridgetriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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Cited By (2)

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