WO2019001709A1 - Getriebeanordnung für ein hybridfahrzeug - Google Patents

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WO2019001709A1
WO2019001709A1 PCT/EP2017/066085 EP2017066085W WO2019001709A1 WO 2019001709 A1 WO2019001709 A1 WO 2019001709A1 EP 2017066085 W EP2017066085 W EP 2017066085W WO 2019001709 A1 WO2019001709 A1 WO 2019001709A1
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electric machine
input shaft
drive torque
shaft
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PCT/EP2017/066085
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Theodor Gassmann
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Gkn Automotive Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a transmission arrangement for a hybrid vehicle having an internal combustion engine, a first electric machine and a second electric machine.
  • the second electric machine is used in particular for starting the internal combustion engine and at low speeds or low speeds of the hybrid vehicle (in particular less than 50 kilometers per hour) to be operated as a generator, ie for the conversion of kinetic energy into electrical energy.
  • it can be used as a generator for the serial hybrid mode.
  • the gear arrangement is used for the selective transmission of a drive torque of at least the first electric machine and / or the internal combustion engine to at least one drive shaft of the hybrid vehicle.
  • the drive shaft of the hybrid vehicle is disposed between the transmission assembly and the wheels of the hybrid vehicle.
  • Such transmission arrangements for hybrid vehicles with an internal combustion engine, a first electric machine and a second electric machine are known.
  • a disadvantage of such a gear arrangement is that the internal combustion engine does not start until after a certain speed due to the constant gear ratio of the hybrid vehicle (in particular starting from a speed of 50 kilometers per hour) can be switched on the drive shaft.To reach this speed a purely electrical driving manner is necessary.
  • the first electrical machine (and the battery) are designed.
  • it is an object of the present invention at least partially solve the problems described in connection with the prior art.
  • a transmission arrangement for a hybrid vehicle is to be proposed which can be adopted into an existing drive concept of a hybrid vehicle, with the least possible adaptation being necessary.
  • the transmission arrangement to enable a start of the hybrid vehicle with the internal combustion engine This could be a first electric machine with lower power for the hybrid vehicle used or better driving performance can be achieved.
  • a transmission arrangement for a hybrid vehicle with an internal combustion engine, a first electric machine and a second electric machine see, via the gear assembly at least a first drive torque of the internal combustion engine and a second drive torque of the first electric machine are transferable to at least one drive shaft of the hybrid vehicle wherein the gear assembly comprises at least the following components:
  • first transmission input shaft via which the first drive torque of the internal combustion engine can be introduced into the transmission arrangement
  • second transmission input shaft via which the second drive torque of the first electric machine can be introduced into the transmission arrangement
  • third transmission input shaft through which a third drive torque of the second electric machine can be introduced into the transmission assembly
  • a planetary gear comprising at least one ring gear, a planet carrier and a sun gear
  • first transmission input shaft is connected via the planetary gear to the third transmission input shaft and to the drive shaft.
  • first electric machine and the second electric machine can both be used (independently of each other) to provide a drive torque for the drive shaft, wherein both are also operable (independently of each other) as a generator.
  • the second electric machine is used here in particular for starting the internal combustion engine. Furthermore, it can be operated independently of the first electric machine as a generator, ie for the conversion of kinetic energy into electrical energy.
  • the generated electrical energy is supplied in particular to a memory of the hybrid vehicle (for example a battery) or to the first electric machine.
  • the planetary gear comprises at least one ring gear, a planet carrier and a sun gear.
  • a plurality of planetary gears are preferably arranged in a known manner, which are rotatably arranged on the planet carrier.
  • the first transmission input shaft is connected via the planetary gear to the third transmission input shaft and to the drive shaft.
  • each component of the first transmission input shaft, third transmission input shaft and drive shaft with each component of the ring gear, sun gear and planet carrier (Without the interposition of one of the components mentioned here) be connected.
  • At least two components of the planetary gear from the group ring gear, planet carrier and sun gear via a first clutch with each other rotatably connected, so that the ring gear, planet carrier and sun gear have a common speed.
  • the first clutch By the first clutch, the planetary gear is thus lockable.
  • the second transmission input shaft is connectable via a second clutch with the planetary gear.
  • connection partners can not solve without or with interrupted power transmission.
  • one connection partner gets in the way of the other.
  • a positive connection of two components is z. B. made via a clutch realized as a dog clutch.
  • Frictional (or non-positive) connections require a normal force on the surfaces to be joined together. Their mutual displacement is prevented as long as the counterforce caused by the static friction is not exceeded.
  • a frictional connection of two components is z. B. made via a clutch realized as a friction clutch.
  • the first and second clutches are not limited to a particular embodiment of a clutch.
  • the third transmission input shaft is preferably connected to the planetary gear via the ring gear.
  • the first transmission input shaft is connected via the sun gear with the planetary gear.
  • the drive shaft is a housing of a differential, wherein the differential has a first output shaft and a second output shaft, which are drivable via the housing.
  • the first output shaft and the second output shaft are part of an axis of the hybrid vehicle, wherein in each case one wheel of the hybrid vehicle can be driven via each of the output shafts.
  • the gear arrangement has a first gear ratio with a first transmission shaft, wherein the first gear ratio between the planetary gear and the drive shaft is arranged.
  • the (constant) first ratio is preferably formed by a plurality of gears, so that a first drive torque of the internal combustion engine can be transmitted to the drive shaft via a constant ratio.
  • the second transmission input shaft is connectable via a second clutch to the planetary gear, wherein the second clutch is preferably arranged on the first transmission shaft.
  • the second transmission input shaft is connected to the first electric machine and via a fixed ratio without coupling to the drive shaft.
  • the transmission arrangement has a second transmission with a second transmission shaft, wherein the second transmission between the second transmission input shaft and the drive shaft is arranged.
  • the (constant) second ratio is preferably formed by a plurality of gears, so that a second drive torque of the first electric machine via a constant translation to the drive shaft is transferable.
  • the second transmission input shaft is arranged between the planetary gear and the drive shaft.
  • the first drive torque and the third drive torque are always transmitted (if present) via the second transmission input shaft to the drive shaft.
  • the second transmission input shaft is connectable via a second clutch to the planetary gear, wherein the second transmission input shaft is directly connected to the drive shaft.
  • the second drive torque can be switched introduced into the planetary gear via the second clutch.
  • the first input torque and the third input torque can be switchably connected to the second transmission input shaft so that they can be transmitted to the input shaft via the second transmission input shaft.
  • a hybrid vehicle having an internal combustion engine, a first electric machine, a second electric machine and a transmission arrangement described here is proposed, wherein a first drive torque of the internal combustion engine is determined by the Netengetriebe is transferable to the drive shaft.
  • the explanations regarding the gear arrangement apply equally to the hybrid vehicle and vice versa.
  • the gearing arrangement is a (hybridized) multimode gearing operable by various operating methods.
  • the drive shaft is driven with a (possibly summed) fourth drive torque.
  • the drive shaft is driven exclusively by the first electric machine.
  • the first drive torque and the third drive torque are zero, so the internal combustion engine is not operated.
  • the internal combustion engine and the first transmission input shaft and the planetary gear are decoupled from the first electric machine. Any existing second clutch is open.
  • SM serial hybrid mode of operation
  • first drive torque corresponds to third drive torque
  • the internal combustion engine and the first transmission input shaft and the planetary gear are decoupled from the first electric machine. Any existing first clutch is closed, so that the planetary gear is locked. Any existing second clutch is open.
  • fourth drive torque is composed of first drive torque and second drive torque, plus or minus the third drive torque, if applicable), the Drive shaft of the first electric machine and the internal combustion engine and possibly driven by the second electric machine.
  • a CVT (continuously variable transmission) operating method (CVTM; internal combustion engine and first electric machine are connected to one another via a variable ratio; the second electric machine is driven by the internal combustion engine (eg. the internal combustion engine provides first drive torque plus or minus the third drive torque to the drive shaft; first electric machine provides second drive torque to the drive shaft; the first electric machine likewise operated as a generator), in which the drive shaft is driven by the first electric machine and the internal combustion engine and possibly by the second electric machine, wherein the power consumption / output of the second electric motor rule machine is operable as a generator, a speed difference between the internal combustion engine and the first electric machine is compensated.
  • CVTM continuously variable transmission operating method
  • a rotational speed of the drive shaft can be changed by the operation of the first electric machine (direction of rotation, rotational speed, second drive torque).
  • the internal combustion engine can be operated in an (for consumption) optimum operating point, wherein the required rotational speed and, if necessary, the drive torque required to achieve the required fourth drive torque additionally (or for reducing) by the first Electric machine is provided as a second drive torque and / or by the second electric machine as a third drive torque.
  • an electrical memory for. Example, a memory of the hybrid vehicle, during a driving operation of the hybrid vehicle over as Generator powered electric machines are charged.
  • the internal combustion engine is supported at low and medium speed ranges on the second electric machine and additionally operates the second electric machine as a generator.
  • the first electric machine is then in particular fed from the memory of the hybrid vehicle and supports the internal combustion engine, in which the first drive torque and the second drive torque (and possibly the third drive torque) are summed to the fourth drive torque.
  • a direct drive operating method (DM, internal combustion engine and first electric machine (and preferably second electric machine) are connected to each other via a constant gear ratio (possibly existing first clutch and second clutch are closed), the second electric
  • the engine and possibly the first electric machine is driven as a generator via the internal combustion engine as needed; the internal combustion engine provides a first input torque, minus or plus the second input torque and / or the third output drive input torque, respectively, where the input shaft is driven by the internal combustion engine and possibly additionally by the first electric machine and / or the second electric machine.
  • a second drive torque can be diverted via the first electric machine and a third drive torque can be diverted from the first drive torque of the internal combustion engine via the second electric machine.
  • the internal combustion engine and the first electric machine (and preferably second electric machine) are connected to each other via a constant translation.
  • the internal combustion engine becomes driven by the second electric machine and started (possibly existing first clutch is closed and second clutch open).
  • the drive shaft can be driven by the first electric machine.
  • the internal combustion engine and the first transmission input shaft and the planetary gear are decoupled from the first electric machine.
  • EMI state first electric machine Open: clutch open; Coupling connectable components rotate independently
  • GeschL clutch closed; components connected by coupling are connected to each other in a rotationally fixed manner
  • Respective component (VM, EMI, EM2) is operated (in the case of electrical machines so electrically energized)
  • Respective component (VM, EMI, EM2) is not operated.
  • Fig. 2 a second embodiment of a transmission assembly 1 in one
  • Fig. 1 shows a hybrid vehicle 2 with a first embodiment of a transmission assembly 1 in a side view.
  • the hybrid vehicle 2 includes an internal combustion engine 3, a first electric machine 4, a second electric machine 5 and a transmission assembly 1, wherein a first drive torque 6 of the internal combustion engine 3 can be transmitted to the drive shaft 8 via the planetary gear 13.
  • the gear arrangement 1 Via the gear arrangement 1, at least a first drive torque 6 of the internal combustion engine 3 and a second drive torque 7 of the first electric machine 4 are transmitted to the drive shaft 8 of the hybrid vehicle 2.
  • the gear arrangement 1 has a first transmission input shaft 9, via which the first drive torque 6 of the internal combustion engine 3 can be introduced into the transmission arrangement 1.
  • the gear arrangement 1 has a second transmission input shaft 10, via which the second drive torque 7 of the first electric machine 4 can be introduced into the transmission arrangement 1.
  • Via a third transmission input shaft 11 is a third drive torque
  • the gear assembly 1 further includes the drive shaft 8, and a planetary gear
  • the first electric machine 4 and the second electric machine 5 can both be used independently of each other to provide a drive torque 7, 12 for the drive shaft 8, both of which are also and independently operated as a generator.
  • the second electric machine 5 is used here just to start the internal combustion engine 3. Furthermore, it can be independent of the first electrical Machine 4 can be operated as a generator, so for the conversion of kinetic energy into electrical energy.
  • the generated electric power is supplied to a memory of the hybrid vehicle 2 (eg, a battery - not shown) or the first electric machine 4.
  • the first transmission input shaft 9 is connected via the planetary gear 13 to the third transmission input shaft 11 and to the drive shaft 8.
  • the first transmission input shaft 9 is connected via the sun gear 16 and the third transmission input shaft 11 via the ring gear 14 to the planetary gear 13.
  • the drive shaft 8 is connected via the planet carrier 15 with the planetary gear 13.
  • Ring gear 14 and planet carrier 15 of the planetary gear 13 are rotatably connected to each other via a first clutch 17, so that ring gear 14, planet carrier 15 and sun gear 16 have a common speed.
  • first clutch 17 the planetary gear 13 is thus lockable.
  • the second transmission input shaft 10 is connected via a second clutch 18 to the planetary gear 13.
  • the second clutch 18 is designed here as an electro-hydraulically actuated friction clutch.
  • the drive shaft 8 is designed as a housing 19 of a differential 20, wherein the differential 20 has a first output shaft 21 and a second output shaft 22, which are drivable via the housing 19.
  • the first output shaft 21 and the second output shaft 22 are part of an axis 28 of the hybrid vehicle 2, wherein in each case one wheel (not shown) of the hybrid vehicle 2 can be driven via each of the output shafts 21, 22.
  • the (constant) first gear ratio 23 is formed by a plurality of gears, so that a first drive torque 6 of the internal combustion engine 3 can be transmitted to the drive shaft 8 via a constant gear ratio.
  • the second transmission input shaft 10 is connected via the second clutch 18 to the planetary gear 13, wherein the second clutch 18 is disposed on the first transmission shaft 24.
  • the transmission assembly 1 comprises a second transmission 25 with a second transmission shaft 26, wherein the second transmission 25 between the second transmission input shaft 10 and the drive shaft 8 is arranged.
  • the (constant) second ratio 25 is preferably formed by a plurality of gears, so that a second drive torque 7 of the first electric machine 4 can be transmitted to the drive shaft 8 via a constant ratio.
  • fourth drive torque 27 corresponds to second drive torque 7
  • the drive shaft 8 is driven exclusively via the first electric machine 4.
  • the first drive torque 6 and the third drive torque 12 are in particular zero, that is, the internal combustion engine 3 is not operated.
  • the internal combustion engine 3 and the first transmission input shaft 9 and the planetary gear 13 are decoupled from the first electric machine 4 via the non-actuated second clutch 18.
  • fourth drive torque 27 corresponds to second drive torque 7
  • the drive shaft 8 is driven exclusively via the first electric machine 4.
  • the combustion engine 3, the second electric machine 5 operated as a generator first drive torque 6 corresponds to third drive torque 12
  • first drive torque 6 corresponds to third drive torque 12
  • the internal combustion engine 3 and the first transmission input shaft 9 and the planetary gear 13 are decoupled from the first electric machine 4 via the non-actuated second clutch 18.
  • fourth drive torque 27 is composed of first drive torque 6 and second drive torque 7, if necessary, plus or minus the third drive torque 12), the drive shaft 8 of the first electric machine 4 and the internal combustion engine 3 and possibly driven by the second electric machine 5.
  • CVT continuously variable transmission
  • internal combustion engine 3 and first electric machine 4 are connected to each other via a variable ratio of the planetary gear 13
  • the second electric machine 5 is driven by the internal combustion engine 3
  • the internal combustion engine 3 provides a first drive torque 6 for the drive shaft 8, plus or minus the third drive torque 12
  • the first electric machine 4 provides a second drive torque 7 to the drive shaft 8, and if necessary, the first electric machine 4 also becomes operated as a generator
  • the drive shaft 8 is driven by the first electric machine 4 and the internal combustion engine 3 and optionally by the second electric machine 5, wherein the power consumption / output of the second electric machine 5, which also is operable as a generator t, a speed difference between the internal combustion engine 3 and the first electric machine 4 can be compensated.
  • a rotational speed of the drive shaft 8 can be changed by the operation of the first electric machine 4 (direction of rotation, rotational speed, second drive torque 7).
  • the internal combustion engine 3 are operated in an optimal (for consumption) operating point, wherein the required speed and possibly to achieve the required fourth drive torque 27 additionally (or for reducing) required drive torque by the first electric Machine 4 is provided as the second drive torque 7 and / or by the second electric machine 5 as the third drive torque 12.
  • an electrical memory for.
  • a memory of the hybrid vehicle 2 during a driving operation of the hybrid vehicle 2 via the operated as a generator electric machines 4, 5 are loaded.
  • the internal combustion engine 3 is supported in low and medium speed ranges on the first electric machine 4 and additionally operates the second electric machine 5 as a generator.
  • the first electric machine 4 is then fed in particular from the memory of the hybrid vehicle 2 and supports the internal combustion engine 3 in which the first drive torque 6 and the second drive torque 7 (and possibly the third drive torque 12) to the fourth drive torque 27th be summed up.
  • the PM operation method there is a direct drive operation method (DM; internal combustion engine 3 and first electric machine 4 are connected to each other via a constant gear ratio; the second electric machine 5 and possibly the first electric machine 4 are driven by the internal combustion engine as needed
  • the internal combustion engine 3 provides a first drive torque 6, possibly minus or in addition to the second drive torque 7 and / or the third drive torque 12 for the drive shaft 8) in which the drive shaft 8 of the internal combustion engine 3 and possibly additionally operated by the first electric machine 4 and / or the second electric machine 5.
  • a second drive torque 7 can be diverted via the first electric machine 4 and a third drive torque 12 can be diverted from the first drive torque 6 of the internal combustion engine 3 via the second electric machine 5.
  • the internal combustion engine 3 and the first electric machine 4 are connected to each other via a constant gear ratio.
  • the constant ratio is realized by the closed first clutch 17 and the closed second clutch 18.
  • third drive torque 12 corresponds to the first drive torque 6
  • the internal combustion engine 3 is driven and started by the second electric machine 5.
  • the drive shaft 8 can be driven.
  • the internal combustion engine 3 and the first transmission input shaft 9 and the planetary gear 13 are decoupled from the first electric machine 4 by the non-actuated second clutch 18.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of a gear assembly 1 in a side view.
  • the first transmission input shaft 9 is connected via the planetary gear 13 to the third transmission input shaft 11 and to the drive shaft 8.
  • the first transmission input shaft 9 is connected via the sun gear 16 and the third transmission input shaft 11 via the ring gear 14 to the planetary gear 13.
  • the drive shaft 8 is connected via the planet carrier 15 with the planetary gear 13.
  • Ring gear 14 and planet carrier 15 of the planetary gear 13 are rotatably connected via a first clutch 17 with each other so that when actuated (closed) first clutch 17 ring gear 14, planet carrier 15 and sun gear 16 have a common speed.
  • the second transmission input shaft 10 is disposed between the planetary gear 13 and the drive shaft 8. In this case, the first drive torque 6 and the third drive torque 12 are always transmitted (if present) via the second transmission input shaft 10 to the drive shaft 8.
  • the second transmission input shaft 10 is connected via a second clutch 18 to the planetary gear 13, wherein the second transmission input shaft 10 is directly connected to the drive shaft 8.
  • the second drive torque 7 can be switched into the planetary gear 8 via the second clutch 18.
  • the first drive torque 6 and the third drive torque 12 (if present) can be switchably connected to the second transmission input shaft 10 so that they can be transmitted to the drive shaft 8 via the second transmission input shaft 10.
  • second clutch 18 When actuated (closed) second clutch 18 z. B. the first drive torque 6, starting from the internal combustion engine 3 via the planetary gear 13 to the second transmission input shaft 10 and transmitted via the second transmission input shaft 10 to the drive shaft 8.
  • the second clutch 18 is embodied here as an electrohydraulically operated friction clutch.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung (1) für ein Hybridfahrzeug (2) mit einer Verbrennungskraftmaschine (3), einer ersten elektrischen Maschine (4) sowie einer zweiten elektrischen Maschine (5), wobei über die Getriebeanordnung (1) zumindest ein erstes Antriebsdrehmoment (6) der Verbrennungskraftmaschine (3) und ein zweites Antriebsdrehmoment (7) der ersten elektrischen Maschine (4) auf zumindest eine Antriebswelle (8) des Hybridfahrzeugs (2) übertragbar sind, wobei die Getriebeanordnung (1) zumindest die folgenden Komponenten aufweist: (1) eine erste Getriebeeingangswelle (9), über die das erste Antriebsdrehmoment (6) der Verbrennungskraftmaschine (3) in die Getriebeanordnung (1) einleitbar ist; (2) eine zweite Getriebeeingangswelle (10), über die das zweite Antriebsdrehmoment (7) der ersten elektrischen Maschine (4) in die Getriebeanordnung (1) einleitbar ist; (3) eine dritte Getriebeeingangswelle (11), über die ein drittes Antriebsdrehmoment (12) der zweiten elektrischen Maschine (5) in die Getriebeanordnung einleitbar ist (4) die Antriebswelle (8); sowie (5) ein Planetengetriebe (13), umfassend zumindest ein Hohlrad14, einen Planetenträger (15) und ein Sonnenrad (16); wobei die erste Getriebeeingangswelle (9) über das Planetengetriebe (13) mit der dritten Getriebeeingangswelle (11) und mit der Antriebswelle (8) verbunden ist.

Description

Getriebeanordnung für ein Hybridfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für ein Hybridfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine, einer ersten elektrischen Maschine sowie einer zweiten elektrischen Maschine. Die zweite elektrische Maschine dient hier insbesondere zum Starten der Verbrennungskraftmaschine und um bei niedrigen Drehzahlen bzw. geringen Geschwindigkeiten des Hybridfahrzeuges (insbesondere weniger als 50 Kilometer pro Stunde) als Generator betrieben zu werden, also zur Umwandlung von Bewegungsenergie in elektrische Energie. Bevorzugt kann sie als Generator für den seriellen Hybridmodus verwendet werden. Die Getriebeanordnung dient der wahlweisen Übertragung eines Antriebsdrehmoments von zumindest der ersten elektrischen Maschine und/oder der Verbrennungskraftmaschine auf zumindest eine Antriebswelle des Hybridfahrzeugs. Die Antriebswelle des Hybridfahrzeugs ist zwischen der Getriebeanordnung und den Rä- dem des Hybridfahrzeugs angeordnet.
Derartige Getriebeanordnungen für Hybridfahrzeuge mit einer Verbrennungskraftmaschine, einer ersten elektrischen Maschine sowie einer zweiten elektrischen Maschine sind bekannt. Diese einfach aufgebauten Getriebeanordnungen weisen gerade kein (mehrgängiges Getriebe auf, so dass ein Antriebsdrehmoment der Verbrennungskraftmaschine mit einer einzigen, konstanten Übersetzung auf eine Antriebswelle übertragen wird. Ein Nachteil einer solchen Getriebeanordnung ist jedoch, dass die Verbrennungskraftmaschine aufgrund der konstanten Übersetzung erst ab einer bestimmten Geschwindigkeit des Hybridfahrzeuges (insbesondere ab einer Geschwindigkeit von 50 Kilometer pro Stunde) auf die Antriebswelle zugeschaltet werden kann. Bis zum Erreichen dieser Geschwindigkeit ist eine rein elektrische Fahrweise notwendig. Dementsprechend leistungsfähig sind die erste elektrische Maschine (und die Batterie) auszulegen. Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten Probleme wenigstens teilweise zu lösen. Es soll insbesondere eine Getriebeanordnung für ein Hybridfahrzeug vorgeschlagen werden, die in ein bestehendes Antriebskonzept eines Hybridfahr- zeuges übernommen werden kann, wobei möglichst geringe Anpassungen erforderlich sein sollten. Weiter soll die Getriebeanordnung ein Anfahren des Hybridfahrzeuges auch mit der Verbrennungskraftmaschine ermöglichen. Damit könnte eine erste elektrische Maschine mit geringerer Leistung für das Hybridfahrzeug eingesetzt oder eine bessere Fahrleistung erzielt werden.
Hierzu trägt eine Getriebeanordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Es wird eine Getriebeanordnung für ein Hybridfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine, einer ersten elektrischen Maschine sowie einer zweiten elektri- sehen Maschine vorgeschlagen, wobei über die Getriebeanordnung zumindest ein erstes Antriebsdrehmoment der Verbrennungskraftmaschine und ein zweites Antriebsdrehmoment der ersten elektrischen Maschine auf zumindest eine Antriebswelle des Hybridfahrzeugs übertragbar sind, wobei die Getriebeanordnung zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
(1) eine erste Getriebeeingangswelle, über die das erste Antriebsdrehmoment der Verbrennungskraftmaschine in die Getriebeanordnung einleitbar ist; (2) eine zweite Getriebeeingangswelle, über die das zweite Antriebsdrehmoment der ersten elektrischen Maschine in die Getriebeanordnung einleitbar ist; (3) eine dritte Getriebeeingangswelle, über die ein drittes Antriebsdrehmoment der zweiten elektrischen Maschine in die Getriebeanordnung einleitbar ist;
(4) die Antriebswelle, sowie
(5) ein Planetengetriebe, umfassend zumindest ein Hohlrad, einen Planetenträger und ein Sonnenrad;
wobei die erste Getriebeeingangswelle über das Planetengetriebe mit der dritten Getriebeeingangswelle und mit der Antriebswelle verbunden ist.
Die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine können insbesondere beide (unabhängig voneinander) zur Bereitstellung eines Antriebsdrehmomentes für die Antriebswelle genutzt werden, wobei beide ebenfalls (unabhängig voneinander) als Generator betreibbar sind.
Die zweite elektrische Maschine dient hier insbesondere zum Starten der Verbrennungskraftmaschine. Weiterhin kann sie unabhängig von der ersten elektrischen Maschine als Generator betrieben werden, also zur Umwandlung von Bewegungsenergie in elektrische Energie. Die erzeugte elektrische Energie wird insbesondere einem Speicher des Hybdridfahrzeugs (z. B. einer Batterie) oder der ersten elektrischen Maschine zugeführt.
Das Planetengetriebe umfasst insbesondere zumindest ein Hohlrad, ein Planetenträger und ein Sonnenrad. Zwischen dem Hohlrad und dem Sonnenrad sind in bekannter Weise bevorzugt eine Mehrzahl von Planetenrädern angeordnet, die auf dem Planetenträger drehbar angeordnet sind.
Die erste Getriebeeingangswelle ist über das Planetengetriebe mit der dritten Getriebeeingangswelle und mit der Antriebswelle verbunden. Dabei kann jede Komponente von erster Getriebeeingangswelle, dritter Getriebeeingangswelle und Antriebswelle mit jeder Komponente von Hohlrad, Sonnenrad und Planetenträger (ohne die Zwischenschaltung einer der hier genannten Komponenten) verbunden sein.
Insbesondere sind zumindest zwei Komponenten des Planetengetriebes aus der Gruppe Hohlrad, Planetenträger und Sonnenrad über eine erste Kupplung miteinander drehfest verbindbar, so dass Hohlrad, Planetenträger und Sonnenrad eine gemeinsame Drehzahl aufweisen. Durch die erste Kupplung ist das Planetengetriebe also sperrbar.
Bevorzugt ist die zweite Getriebeeingangswelle über eine zweite Kupplung mit dem Planetengetriebe verbindbar.
Insbesondere sind zumindest über die erste Kupplung zwei Komponenten (der Gruppe Hohlrad, Planetenträger und Sonnenrad) miteinander reibschlüssig oder formschlüssig verbindbar.
Formschlüssige Verbindungen entstehen durch das Ineinandergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern. Dadurch können sich die Verbindungspartner auch ohne oder bei unterbrochener Kraftübertragung nicht lösen. Anders ausgedrückt ist bei einer formschlüssigen Verbindung der eine Verbindungspartner dem anderen im Weg. Eine formschlüssige Verbindung zweier Komponenten wird z. B. über eine als Klauenkupplung realisierte Kupplung hergestellt.
Reibschlüssige (oder auch kraftschlüssige) Verbindungen setzen eine Normal- Kraft auf die miteinander zu verbindenden Flächen voraus. Ihre gegenseitige Verschiebung ist verhindert, solange die durch die Haftreibung bewirkte Gegen- Kraft nicht überschritten wird. Eine reibschlüssige Verbindung zweier Komponenten wird z. B. über eine als Reibungskupplung realisierte Kupplung hergestellt. Die erste und die zweite Kupplung sind nicht auf eine spezielle Ausführungsform einer Kupplung beschränkt.
Bevorzugt ist die dritte Getriebeeingangswelle über das Hohlrad mit dem Plane- tengetriebe verbunden.
Insbesondere ist die erste Getriebeeingangswelle über das Sonnenrad mit dem Planetengetriebe verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Antriebswelle ein Gehäuse eines Differentials, wobei das Differential eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle aufweist, die über das Gehäuse antreibbar sind. Insbesondere sind die erste Abtriebswelle und die zweite Abtriebswelle Bestandteil einer Achse des Hybridfahrzeuges, wobei über jede der Abtriebswellen jeweils ein Rad des Hyb- ridfahrzeuges antreibbar ist.
Insbesondere weist die Getriebeanordnung eine erste Übersetzung mit einer ersten Übersetzungswelle auf, wobei die erste Übersetzung zwischen dem Planetengetriebe und der Antriebswelle angeordnet ist. Die (konstante) erste Übersetzung wird bevorzugt durch eine Mehrzahl von Zahnrädern gebildet, so dass ein erstes Antriebsdrehmoment der Verbrennungskraftmaschine über eine konstante Übersetzung auf die Antriebswelle übertragbar ist.
Bevorzugt ist die zweite Getriebeeingangswelle über eine zweite Kupplung mit dem Planetengetriebe verbindbar, wobei die zweite Kupplung bevorzugt auf der ersten Übersetzungswelle angeordnet ist. Die vorstehenden Ausführungen zu der zweiten Kupplung gelten hier gleichermaßen. Insbesondere ist die zweite Getriebeeingangswelle mit der ersten elektrischen Maschine und über eine feste Übersetzung ohne Kupplung mit der Antriebswelle verbunden. Insbesondere weist die Getriebeanordnung eine zweite Übersetzung mit einer zweiten Übersetzungswelle auf, wobei die zweite Übersetzung zwischen der zweiten Getriebeeingangswelle und der Antriebswelle angeordnet ist. Die (konstante) zweite Übersetzung wird bevorzugt durch eine Mehrzahl von Zahnrädern gebildet, so dass ein zweites Antriebsdrehmoment der ersten elektrischen Maschine über eine konstante Übersetzung auf die Antriebswelle übertragbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die zweite Getriebeeingangswelle zwischen dem Planetengetriebe und der Antriebswelle angeordnet. Insbesondere wird dabei das erste Antriebsdrehmoment und das dritte Antriebsdrehmoment immer (falls vorhanden) über die zweite Getriebeeingangswelle auf die Antriebswelle übertragen.
Bevorzugt ist die zweite Getriebeeingangswelle über eine zweite Kupplung mit dem Planetengetriebe verbindbar, wobei die zweite Getriebeeingangswelle unmit- telbar mit der Antriebswelle verbunden ist. Insbesondere kann also über die zweite Kupplung das zweite Antriebsdrehmoment schaltbar in das Planetengetriebe eingeleitet werden. Weiter können das erste Antriebsdrehmoment und das dritte Antriebsdrehmoment (falls vorhanden) schaltbar mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden werden, so dass sie über die zweite Getriebeeingangswelle auf die Antriebswelle übertragen werden können.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Hybridfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine, einer ersten elektrischen Maschine, einer zweiten elektrischen Maschine sowie mit einer hier beschriebenen Getriebeanordnung vorgeschlagen, wo- bei ein erstes Antriebsdrehmoment der Verbrennungskraftmaschine über das Pla- netengetriebe auf die Antriebswelle übertragbar ist. Die Ausführungen zu der Getriebeanordnung gelten gleichermaßen für das Hybridfahrzeug und umgekehrt.
Die Getriebeanordnung stellt ein (hybridisiertes) Multimode-Getriebe dar, das mit verschiedenen Betriebsverfahren betreibbar ist. Dabei wird die Antriebswelle mit einem (ggf. aufsummierten) vierten Antriebsdrehmoment angetrieben.
In einem elektromotorischen Betriebsverfahren (EM; viertes Antriebsdrehmoment entspricht zweitem Antriebsdrehmoment) wird die Antriebswelle ausschließlich über die erste elektrische Maschine angetrieben. Das erste Antriebsdrehmoment und das dritte Antriebsdrehmoment betragen insbesondere Null, die Verbrennungskraftmaschine wird also nicht betrieben. Insbesondere sind dabei die Verbrennungskraftmaschine und die erste Getriebeeingangswelle sowie das Planetengetriebe von der ersten elektrischen Maschine abgekoppelt. Eine ggf. vorhandene zweite Kupplung ist geöffnet.
In einem seriellen Hybrid-Betriebsverfahren (SM; viertes Antriebsdrehmoment entspricht zweitem Antriebsdrehmoment) wird die Antriebswelle ausschließlich über die erste elektrische Maschine angetrieben. Weiter wird über die Verbren- nungskraftmaschine die zweite elektrische Maschine als Generator betrieben (erstes Antriebsdrehmoment entspricht drittem Antriebsdrehmoment). Insbesondere sind dabei die Verbrennungskraftmaschine und die erste Getriebeeingangswelle sowie das Planetengetriebe von der ersten elektrischen Maschine abgekoppelt. Eine ggf. vorhandene erste Kupplung ist geschlossen, so dass das Planetengetriebe gesperrt ist. Eine ggf. vorhandene zweite Kupplung ist geöffnet.
In einem parallelen Hybrid-Betriebsverfahren (PM; viertes Antriebsdrehmoment setzt sich aus erstem Antriebsdrehmoment und zweitem Antriebsdrehmoment zusammen; ggf. zu- oder abzüglich dem dritten Antriebsdrehmoment) wird die Antriebswelle von der ersten elektrischen Maschine und der Verbrennungskraftmaschine sowie ggf. von der zweiten elektrischen Maschine angetrieben.
Dabei liegt bei dem PM-Betriebsverfahren zum einen ein CVT- (continuously variable transmission) Betriebsverfahren (CVTM; Verbrennungskraftmaschine und erste elektrische Maschine sind miteinander über eine variable Übersetzung verbunden; die zweite elektrische Maschine wird über die Verbrennungskraftmaschine angetrieben (sind also z. B. über das Planetengetriebe miteinander gekoppelt, wobei eine ggf. vorhandene erste Kupplung geöffnet ist); die Verbrennungs- kraftmaschine stellt erstes Antriebsdrehmoment zu- oder abzüglich des dritten Antriebsdrehmoments für die Antriebswelle bereit; erste elektrische Maschine stellt zweites Antriebsdrehmoment für die Antriebswelle bereit; ggf. wird die erste elektrische Maschine ebenfalls als Generator betrieben) vor, bei dem die Antriebswelle von der ersten elektrischen Maschine und der Verbrennungskraftma- schine sowie ggf. von der zweiten elektrischen Maschine angetrieben wird, wobei über die Leistungsaufnahme/ -abgäbe der zweiten elektrischen Maschine, die auch als Generator betreibbar ist, eine Drehzahldifferenz zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der ersten elektrischen Maschine kompensierbar ist. Im CVT- Betriebsverfahren kann also eine Drehzahl der Antriebswelle durch den Betrieb der ersten elektrischen Maschine (Drehrichtung, Drehzahl, zweites Antriebsdrehmoment) verändert werden. Dadurch kann insbesondere in einem bestimmten Drehzahlbereich der Antriebswelle die Verbrennungskraftmaschine in einem (für den Verbrauch) optimalen Betriebspunkt betrieben werden, wobei die geforderte Drehzahl und ggf. das zum Erreichen des geforderten vierten Antriebsdrehmo- ments zusätzlich (oder zum Reduzieren) benötigte Antriebsdrehmoment durch die erste elektrische Maschine als zweites Antriebsdrehmoment und/oder durch die zweite elektrische Maschine als drittes Antriebsdrehmoment bereitgestellt wird.
Im CVT-Betriebsverfahren kann ein elektrischer Speicher, z. B. ein Speicher des Hybridfahrzeugs, während eines Fahrbetriebs des Hybridfahrzeugs über die als Generator betriebenen elektrischen Maschinen geladen werden. Im CVT- Betriebsverfahren stützt sich die Verbrennungskraftmaschine in niedrigen und mittleren Geschwindigkeitsbereichen an der zweiten elektrischen Maschine ab und betreibt zusätzlich die zweite elektrische Maschine als Generator. Bei höheren Geschwindigkeiten wird die erste elektrische Maschine dann insbesondere aus dem Speicher des Hybridfahrzeugs gespeist und unterstützt die Verbrennungskraftmaschine, in dem das erste Antriebsdrehmoment und das zweite Antriebsdrehmoment (und ggf. das dritte Antriebsdrehmoment) zu dem vierten Antriebsdrehmoment summiert werden.
Zum anderen liegt bei dem PM-Betriebsverfahren ein Direktantrieb- Betriebsverfahren (DM; Verbrennungskraftmaschine und erste elektrische Maschine (sowie bevorzugt zweite elektrische Maschine) sind miteinander über eine konstante Übersetzung verbunden (ggf. vorhandene erste Kupplung und zweite Kupplung sind geschlossen); die zweite elektrische Maschine und ggf. die erste elektrische Maschine wird je nach Bedarf über die Verbrennungskraftmaschine als Generator angetrieben; die Verbrennungskraftmaschine stellt ein erstes Antriebsdrehmoment ggf. abzüglich oder zuzüglich des zweiten Antriebsdrehmoments und/ oder des dritten Antriebsdrehmoments für die Antriebswelle bereit) vor, bei dem die Antriebswelle von der Verbrennungskraftmaschine und ggf. zusätzlich von der ersten elektrischen Maschine und/ oder der zweiten elektrischen Maschine angetrieben wird. Ggf. kann über die erste elektrische Maschine ein zweites Antriebsdrehmoment und über die zweite elektrische Maschine ein drittes Antriebsdrehmoment von dem ersten Antriebsdrehmoment der Verbrennungskraftmaschi- ne abgezweigt werden. Die Verbrennungskraftmaschine und die erste elektrische Maschine (sowie bevorzugt zweite elektrische Maschine) sind miteinander über eine konstante Übersetzung verbunden.
In einem Elektrostart-Betriebsverfahren (eStart; drittes Antriebsdrehmoment ent- spricht dem ersten Antriebsdrehmoment) wird die Verbrennungskraftmaschine von der zweiten elektrischen Maschine angetrieben und gestartet (ggf. vorhandene erste Kupplung ist geschlossen und zweite Kupplung geöffnet). Über die erste elektrische Maschine kann die Antriebswelle dabei angetrieben werden. Dabei sind die Verbrennungskraftmaschine und die erste Getriebeeingangswelle sowie das Planetengetriebe von der ersten elektrischen Maschine abgekoppelt.
Im Folgenden werden für eine bevorzugte Ausgestaltung der Getriebeanordnung die Schaltzustände der einzelnen Kupplungen für das jeweilige Betriebsverfahren angegeben:
Figure imgf000012_0001
EM: elektromotorisches Betriebsverfahren
SM: serielles Betriebsverfahren
PM: paralleles Betriebsverfahren
CVTM: CVT-Betriebsverfahren
DM: Direktantrieb-Betriebsverfahren
1. Kuppl. : Schaltzustand der ersten Kupplung
2. Kuppl: Schaltzustand der zweiten Kupplung
VM: Zustand Verbrennungskraftmaschine
EM2: Zustand zweite elektrische Maschine
EMI : Zustand erste elektrische Maschine Offen: Kupplung offen; durch Kupplung verbindbare Komponenten drehen voneinander unabhängig
GeschL: Kupplung geschlossen; durch Kupplung verbundene Komponenten sind miteinander drehfest verbunden
Ein: Jeweilige Komponente (VM, EMI, EM2) wird betrieben (im Fall der elektrischen Maschinen also elektrisch bestromt)
Aus: Jeweilige Komponente (VM, EMI, EM2) wird nicht betrieben.
Es wird darauf hingewiesen, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste", „zweite",„dritte",...) im Wesentlichen nur zur Unterscheidung gleicher/ähnlicher Bauteile/Prozesse/Kenngrößen genutzt werden. Soweit es nicht explizit anders angegeben ist, müssen diese Zahlwörter keine Reihenfolge oder Abhängigkeit der Bauteile/Prozesse/Kenngrößen bedingen. Die Erfindung, sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen schematisch: Fig. 1 : ein Hybridfahrzeug mit einer ersten Ausführungsvariante einer Getriebeanordnung 1 in einer Seitenansicht; und
Fig. 2: eine zweite Ausführungsvariante einer Getriebeanordnung 1 in einer
Seitenansicht. Fig. 1 zeigt ein Hybridfahrzeug 2 mit einer ersten Ausführungsvariante einer Getriebeanordnung 1 in einer Seitenansicht. Das Hybridfahrzeug 2 umfasst eine Verbrennungskraftmaschine 3, eine erste elektrische Maschine 4, eine zweite elektrische Maschine 5 sowie eine Getriebeanordnung 1, wobei ein erstes An- triebsdrehmoment 6 der Verbrennungskraftmaschine 3 über das Planetengetriebe 13 auf die Antriebswelle 8 übertragbar ist.
Über die Getriebeanordnung 1 wird zumindest ein erstes Antriebsdrehmoment 6 der Verbrennungskraftmaschine 3 und ein zweites Antriebsdrehmoment 7 der ersten elektrischen Maschine 4 auf die Antriebswelle 8 des Hybridfahrzeugs 2 übertragen. Die Getriebeanordnung 1 weist eine erste Getriebeeingangswelle 9 auf, über die das erste Antriebsdrehmoment 6 der Verbrennungskraftmaschine 3 in die Getriebeanordnung 1 einleitbar ist. Weiter weist die Getriebeanordnung 1 eine zweite Getriebeeingangswelle 10 auf, über die das zweite Antriebsdrehmo- ment 7 der ersten elektrischen Maschine 4 in die Getriebeanordnung 1 einleitbar ist. Über eine dritte Getriebeeingangswelle 11 ist ein drittes Antriebsdrehmoment
12 der zweiten elektrischen Maschine 5 in die Getriebeanordnung 1 einleitbar. Die Getriebeanordnung 1 weist weiter die Antriebswelle 8, sowie ein Planetengetriebe
13 mit zumindest einem Hohlrad 14, einem Planetenträger 15 und einem Sonnen- rad 16 auf, wobei die erste Getriebeeingangswelle 9 über das Planetengetriebe 13 mit der dritten Getriebeeingangswelle 11 und mit der Antriebswelle 8 verbunden ist.
Die erste elektrische Maschine 4 und die zweite elektrische Maschine 5 können beide unabhängig voneinander zur Bereitstellung eines Antriebsdrehmomentes 7, 12 für die Antriebswelle 8 genutzt werden, wobei beide ebenfalls und auch unabhängig voneinander als Generator betreibbar sind.
Die zweite elektrische Maschine 5 dient hier gerade zum Starten der Verbren- nungskraftmaschine 3. Weiterhin kann sie unabhängig von der ersten elektrischen Maschine 4 als Generator betrieben werden, also zur Umwandlung von Bewegungsenergie in elektrische Energie. Die erzeugte elektrische Energie wird einem Speicher des Hybdridfahrzeugs 2 (z. B. einer Batterie - nicht gezeigt) oder der ersten elektrischen Maschine 4 zugeführt.
Die erste Getriebeeingangswelle 9 ist über das Planetengetriebe 13 mit der dritten Getriebeeingangswelle 11 und mit der Antriebswelle 8 verbunden. Die erste Getriebeeingangswelle 9 ist über das Sonnenrad 16 und die dritte Getriebeeingangswelle 11 über das Hohlrad 14 mit dem Planetengetriebe 13 verbunden. Die An- triebswelle 8 ist über den Planententräger 15 mit dem Planetengetriebe 13 verbunden.
Hohlrad 14 und Planetenträger 15 des Planetengetriebes 13 sind über eine erste Kupplung 17 miteinander drehfest verbindbar, so dass Hohlrad 14, Planetenträger 15 und Sonnenrad 16 eine gemeinsame Drehzahl aufweisen. Durch die erste Kupplung 17 ist das Planetengetriebe 13 also sperrbar.
Die zweite Getriebeeingangswelle 10 ist über eine zweite Kupplung 18 mit dem Planetengetriebe 13 verbindbar.
Die zweite Kupplung 18 ist hier als elektro hydraulisch betätigte Reibungskupplung ausgeführt.
Die Antriebswelle 8 ist als ein Gehäuse 19 eines Differentials 20 ausgeführt, wo- bei das Differential 20 eine erste Abtriebswelle 21 und eine zweite Abtriebswelle 22 aufweist, die über das Gehäuse 19 antreibbar sind. Die erste Abtriebswelle 21 und die zweite Abtriebswelle 22 sind Bestandteil einer Achse 28 des Hybridfahrzeuges 2, wobei über jede der Abtriebswellen 21 , 22 jeweils ein Rad (nicht gezeigt) des Hybridfahrzeuges 2 antreibbar ist. Weiter weist die Getriebeanordnung 1 eine erste Übersetzung 23 mit einer ersten Übersetzungswelle 24 auf, wobei die erste Übersetzung 23 zwischen dem Planetengetriebe 13 und der Antriebswelle 8 angeordnet ist. Die (konstante) erste Übersetzung 23 wird durch eine Mehrzahl von Zahnrädern gebildet, so dass ein erstes Antriebsdrehmoment 6 der Verbrennungskraftmaschine 3 über eine konstante Übersetzung auf die Antriebswelle 8 übertragbar ist.
Die zweite Getriebeeingangswelle 10 ist über die zweite Kupplung 18 mit dem Planetengetriebe 13 verbindbar, wobei die zweite Kupplung 18 auf der ersten Übersetzungswelle 24 angeordnet ist.
Die Getriebeanordnung 1 umfasst eine zweite Übersetzung 25 mit einer zweiten Übersetzungswelle 26, wobei die zweite Übersetzung 25 zwischen der zweiten Getriebeeingangswelle 10 und der Antriebswelle 8 angeordnet ist. Die (konstante) zweite Übersetzung 25 wird bevorzugt durch eine Mehrzahl von Zahnrädern gebildet, so dass ein zweites Antriebsdrehmoment 7 der ersten elektrischen Maschine 4 über eine konstante Übersetzung auf die Antriebswelle 8 übertragbar ist.
In einem elektromotorischen Betriebsverfahren (EM; viertes Antriebsdrehmoment 27 entspricht zweitem Antriebsdrehmoment 7) wird die Antriebswelle 8 ausschließlich über die erste elektrische Maschine 4 angetrieben. Das erste Antriebsdrehmoment 6 und das dritte Antriebsdrehmoment 12 betragen insbesondere Null, die Verbrennungskraftmaschine 3 wird also nicht betrieben. Insbesondere sind dabei die Verbrennungskraftmaschine 3 und die erste Getriebeeingangswelle 9 sowie das Planetengetriebe 13 von der ersten elektrischen Maschine 4 über die nicht betätigte zweite Kupplung 18 abgekoppelt.
In einem seriellen Hybrid-Betriebsverfahren (SM; viertes Antriebsdrehmoment 27 entspricht zweitem Antriebsdrehmoment 7) wird die Antriebswelle 8 ausschließ- lieh über die erste elektrische Maschine 4 angetrieben. Weiter wird über die Ver- brennungskraftmaschine 3 die zweite elektrische Maschine 5 als Generator betrieben (erstes Antriebsdrehmoment 6 entspricht drittem Antriebsdrehmoment 12). Insbesondere sind dabei die Verbrennungskraftmaschine 3 und die erste Getriebeeingangswelle 9 sowie das Planetengetriebe 13 von der ersten elektrischen Ma- schine 4 über die nicht betätigte zweite Kupplung 18 abgekoppelt.
In einem parallelen Hybrid-Betriebsverfahren (PM; viertes Antriebsdrehmoment 27 setzt sich aus erstem Antriebsdrehmoment 6 und zweitem Antriebsdrehmoment 7 zusammen; ggf. zu- oder abzüglich dem dritten Antriebsdrehmoment 12) wird die Antriebswelle 8 von der ersten elektrischen Maschine 4 und der Verbrennungskraftmaschine 3 sowie ggf. von der zweiten elektrischen Maschine 5 angetrieben.
Dabei liegt bei dem PM-Betriebsverfahren zum einen ein CVT- (continuously variable transmission) Betriebsverfahren (CVTM; Verbrennungskraftmaschine 3 und erste elektrische Maschine 4 sind miteinander über eine variable Übersetzung des Planetengetriebes 13 verbunden; die zweite elektrische Maschine 5 wird über die Verbrennungskraftmaschine 3 angetrieben; die Verbrennungskraftmaschine 3 stellt ein erstes Antriebsdrehmoment 6 zu- oder abzüglich des dritten Antriebs- drehmoments 12 für die Antriebswelle 8 bereit; die erste elektrische Maschine 4 stellt ein zweites Antriebsdrehmoment 7 für die Antriebswelle 8 bereit; ggf. wird die erste elektrische Maschine 4 ebenfalls als Generator betrieben) vor, bei dem die Antriebswelle 8 von der ersten elektrischen Maschine 4 und der Verbrennungskraftmaschine 3 sowie ggf. von der zweiten elektrischen Maschine 5 ange- trieben wird, wobei über die Leistungsaufnahme/ -abgäbe der zweiten elektrischen Maschine 5, die auch als Generator betreibbar ist, eine Drehzahldifferenz zwischen der Verbrennungskraftmaschine 3 und der ersten elektrischen Maschine 4 kompensierbar ist. Im CVT-Betriebsverfahren kann also eine Drehzahl der Antriebswelle 8 durch den Betrieb der ersten elektrischen Maschine 4 (Drehrichtung, Drehzahl, zweites Antriebsdrehmoment 7) verändert werden. Dadurch kann ins- besondere in einem bestimmten Drehzahlbereich der Antriebswelle 8 die Verbrennungskraftmaschine 3 in einem (für den Verbrauch) optimalen Betriebspunkt betrieben werden, wobei die geforderte Drehzahl und ggf. das zum Erreichen des geforderten vierten Antriebsdrehmoment 27 zusätzlich (oder zum Reduzieren) benötigte Antriebsdrehmoment durch die erste elektrische Maschine 4 als zweites Antriebsdrehmoment 7 und/oder durch die zweite elektrische Maschine 5 als drittes Antriebsdrehmoment 12 bereitgestellt wird.
Im CVT-Betriebsverfahren kann ein elektrischer Speicher, z. B. ein Speicher des Hybridfahrzeugs 2, während eines Fahrbetriebs des Hybridfahrzeugs 2 über die als Generator betriebenen elektrischen Maschinen 4, 5 geladen werden. Im CVT- Betriebsverfahren stützt sich die Verbrennungskraftmaschine 3 in niedrigen und mittleren Geschwindigkeitsbereichen an der ersten elektrischen Maschine 4 ab und betreibt zusätzlich die zweite elektrische Maschine 5 als Generator. Bei höhe- ren Geschwindigkeiten wird die erste elektrische Maschine 4 dann insbesondere aus dem Speicher des Hybridfahrzeugs 2 gespeist und unterstützt die Verbrennungskraftmaschine 3 in dem das erste Antriebsdrehmoment 6 und das zweite Antriebsdrehmoment 7 (und ggf. das dritte Antriebsdrehmoment 12) zu dem vierten Antriebsdrehmoment 27 summiert werden.
Zum anderen liegt bei dem PM-Betriebsverfahren ein Direktantrieb- Betriebsverfahren (DM; Verbrennungskraftmaschine 3 und erste elektrische Maschine 4 sind miteinander über eine konstante Übersetzung verbunden; die zweite elektrische Maschine 5 und ggf. die erste elektrische Maschine 4 wird je nach Bedarf über die Verbrennungskraftmaschine 3 als Generator angetrieben; die Verbrennungskraftmaschine 3 stellt ein erstes Antriebsdrehmoment 6 ggf. abzüglich oder zuzüglich des zweiten Antriebsdrehmoments 7 und/ oder des dritten Antriebsdrehmoments 12 für die Antriebswelle 8 bereit) vor, bei dem die Antriebswelle 8 von der Verbrennungskraftmaschine 3 und ggf. zusätzlich von der ersten elektrischen Maschine 4 und/ oder der zweiten elektrischen Maschine 5 angetrie- ben wird. Ggf. kann über die erste elektrische Maschine 4 ein zweites Antriebsdrehmoment 7 und über die zweite elektrische Maschine 5 ein drittes Antriebsdrehmoment 12 von dem ersten Antriebsdrehmoment 6 der Verbrennungskraftmaschine 3 abgezweigt werden. Die Verbrennungskraftmaschine 3 und die erste elektrische Maschine 4 sind miteinander über eine konstante Übersetzung verbunden. Die konstante Übersetzung wird durch die geschlossene erste Kupplung 17 und die geschlossene zweite Kupplung 18 realisiert.
In einem Elektrostart-Betriebsverfahren (eStart; drittes Antriebsdrehmoment 12 entspricht dem ersten Antriebsdrehmoment 6) wird die Verbrennungskraftmaschine 3 von der zweiten elektrischen Maschine 5 angetrieben und gestartet. Über die erste elektrische Maschine 4 kann die Antriebswelle 8 dabei angetrieben werden. Dabei sind die Verbrennungskraftmaschine 3 und die erste Getriebeeingangswelle 9 sowie das Planetengetriebe 13 von der ersten elektrischen Maschine 4 durch die nicht betätigte zweite Kupplung 18 abgekoppelt.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsvariante einer Getriebeanordnung 1 in einer Seitenansicht. Auf die Ausführungen zu Fig. 1 wird verwiesen. Die erste Getriebeeingangswelle 9 ist über das Planetengetriebe 13 mit der dritten Getriebeein- gangswelle 11 und mit der Antriebswelle 8 verbunden. Die erste Getriebeeingangswelle 9 ist über das Sonnenrad 16 und die dritte Getriebeeingangswelle 11 über das Hohlrad 14 mit dem Planetengetriebe 13 verbunden. Die Antriebswelle 8 ist über den Planententräger 15 mit dem Planetengetriebe 13 verbunden. Hohlrad 14 und Planetenträger 15 des Planetengetriebes 13 sind über eine erste Kupplung 17 miteinander drehfest verbindbar, so dass bei betätigter (geschlossener) erster Kupplung 17 Hohlrad 14, Planetenträger 15 und Sonnenrad 16 eine gemeinsame Drehzahl aufweisen. Durch die erste Kupplung 17 ist das Planetengetriebe 13 also sperrbar. Die zweite Getriebeeingangswelle 10 ist zwischen dem Planetengetriebe 13 und der Antriebswelle 8 angeordnet. Dabei wird das erste Antriebsdrehmoment 6 und das dritte Antriebsdrehmoment 12 immer (falls vorhanden) über die zweite Getriebeeingangswelle 10 auf die Antriebswelle 8 übertragen.
Die zweite Getriebeeingangswelle 10 ist über eine zweite Kupplung 18 mit dem Planetengetriebe 13 verbindbar, wobei die zweite Getriebeeingangswelle 10 unmittelbar mit der Antriebswelle 8 verbunden ist. Über die zweite Kupplung 18 kann das zweite Antriebsdrehmoment 7 schaltbar in das Planetengetriebe 8 einge- leitet werden. Weiter können das erste Antriebsdrehmoment 6 und das dritte Antriebsdrehmoment 12 (falls vorhanden) schaltbar mit der zweiten Getriebeeingangswelle 10 verbunden werden, so dass sie über die zweite Getriebeeingangswelle 10 auf die Antriebswelle 8 übertragen werden können. Bei betätigter (geschlossener) zweiter Kupplung 18 wird z. B. das erste Antriebsdrehmoment 6 ausgehend von der Verbrennungskraftmaschine 3 über das Planetengetriebe 13 auf die zweite Getriebeeingangswelle 10 und über die zweite Getriebeeingangswelle 10 auf die Antriebswelle 8 übertragen.
Die zweite Kupplung 18 ist hier als elektro hydraulisch betätigte Reibungskupp- lung ausgeführt.
Bezugszeichenliste
1 Getriebeanordnung
2 Hybridfahrzeug
3 Verbrennungskraftmaschine
4 erste elektrische Maschine
5 zweite elektrische Maschine
6 erstes Antriebsdrehmoment
7 zweites Antriebsdrehmoment
8 Antriebswelle
9 erste Getriebeeingangswelle
10 zweite Getriebeeingangswelle
1 1 dritte Getriebeeingangswelle
12 drittes Antriebsdrehmoment
13 Planetengetriebe
14 Hohlrad
15 Planetenträger
16 Sonnenrad
17 erste Kupplung
18 zweite Kupplung
19 Gehäuse
20 Differential
21 erste Abtriebswelle
22 zweite Abtriebswelle
23 erste Übersetzung
24 erste Übersetzungswelle
25 zweite Übersetzung
26 zweite Übersetzungswelle
27 viertes Antriebsdrehmoment
28 Achse

Claims

Patentansprüche
1. Getriebeanordnung (1) für ein Hybridfahrzeug (2) mit einer Verbrennungskraftmaschine (3), einer ersten elektrischen Maschine (4) sowie einer zweiten elektrischen Maschine (5), wobei über die Getriebeanordnung (1) zumindest ein erstes Antriebsdrehmoment (6) der Verbrennungskraftmaschine (3) und ein zweites Antriebsdrehmoment (7) der ersten elektrischen Maschine (4) auf zumindest eine Antriebswelle (8) des Hybridfahrzeugs (2) übertragbar sind, wobei die Getriebeanordnung (1) zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
(1) eine erste Getriebeeingangswelle (9), über die das erste Antriebsdrehmoment (6) der Verbrennungskraftmaschine (3) in die Getriebeanordnung (1) einleitbar ist;
(2) eine zweite Getriebeeingangswelle (10), über die das zweite Antriebsdrehmoment (7) der ersten elektrischen Maschine (4) in die Getriebeanordnung (1) einleitbar ist;
(3) eine dritte Getriebeeingangswelle (11), über die ein drittes Antriebsdrehmoment (12) der zweiten elektrischen Maschine (5) in die Getriebeanordnung (1) einleitbar ist;
(4) die Antriebswelle (8); sowie
(5) ein Planetengetriebe (13), umfassend zumindest ein Hohlrad (14), einen Planetenträger (15) und ein Sonnenrad (16);
wobei die erste Getriebeeingangswelle (9) über das Planetengetriebe (13) mit der dritten Getriebeeingangswelle (11) und mit der Antriebswelle (8) verbunden ist.
2. Getriebeanordnung (1) nach Patentanspruch 1, wobei zumindest zwei Komponenten des Planetengetriebes (13) aus der Gruppe Hohlrad (14), Planetenträger (15) und Sonnenrad (16) über eine erste Kupplung (17) miteinander drehfest verbindbar sind, so dass Hohlrad (14), Planetenträger (15) und Sonnenrad (16) eine gemeinsame Drehzahl aufweisen.
3. Getriebeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wo- bei die zweite Getriebeeingangswelle (10) über eine zweite Kupplung (18) mit dem Planetengetriebe (13) verbindbar ist.
4. Getriebeanordnung (1) nach Patentanspruch 2 oder 3, wobei zumindest über die erste Kupplung (17) zwei der Komponenten (14, 15, 16) miteinander reib- schlüssig oder formschlüssig verbindbar sind.
5. Getriebeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die dritte Getriebeeingangswelle (11) über das Hohlrad (14) mit dem Planetengetriebe (13) verbunden ist.
6. Getriebeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die erste Getriebeeingangswelle (9) über das Sonnenrad (16) mit dem Planetengetriebe (13) verbunden ist.
7. Getriebeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Antriebswelle (8) ein Gehäuse (19) eines Differentials (20) ist, wobei das Differential (20) eine erste Abtriebswelle (21) und eine zweite Abtriebswelle (22) aufweist, die über das Gehäuse (19) antreibbar sind.
8. Getriebeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Getriebeanordnung (1) eine erste Übersetzung (23) mit einer ersten Übersetzungswelle (24) aufweist, wobei die erste Übersetzung (23) zwischen dem Planetengetriebe (13) und der Antriebswelle (8) angeordnet ist.
9. Getriebeanordnung (1) nach Patentanspruch 8, wobei die zweite Getriebeeingangswelle (10) über eine zweite Kupplung (18) mit dem Planetengetriebe (13) verbindbar ist, wobei die zweite Kupplung (18) auf der ersten Übersetzungswelle (24) angeordnet ist.
10. Getriebeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Getriebeanordnung (1) eine zweite Übersetzung (25) mit einer zweiten Übersetzungswelle (26) aufweist, wobei die zweite Übersetzung (25) zwischen der zweiten Getriebeeingangswelle (10) und der Antriebswelle (8) an- geordnet ist.
11. Getriebeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 1 bis 8, wobei die zweite Getriebeeingangswelle (10) zwischen dem Planetengetriebe (13) und der Antriebswelle (8) angeordnet ist.
12. Getriebeanordnung (1) nach Patentanspruch 11, wobei die zweite Getriebeeingangswelle (10) über eine zweite Kupplung (18) mit dem Planetengetriebe (13) verbindbar ist, wobei die zweite Getriebeeingangswelle (10) unmittelbar mit der Antriebswelle (8) verbunden ist.
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