WO2019114855A1 - Getriebeeinrichtung mit nebenaggregatanbindung für einen hybriden antriebsstrang; sowie antriebsstrang - Google Patents

Getriebeeinrichtung mit nebenaggregatanbindung für einen hybriden antriebsstrang; sowie antriebsstrang Download PDF

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WO2019114855A1
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WO
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shaft
transmission device
input shaft
transmission
gear
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PCT/DE2018/100909
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English (en)
French (fr)
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Pierre-Yves Berthelemy
Patrick Wisbar
Holger Witt
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Definitions

  • the invention relates to a transmission device for a drive train of a hybrid motor vehicle, such as a hybrid car, truck, bus or other commercial vehicles, with a first input shaft which can be operatively connected to an internal combustion engine and which is operatively connected or operatively connected to an electric motor , Second input shaft, an output shaft and a plurality of, between the first input shaft, the second input shaft and the output shaft arranged, with each other in meshed gear teeth having, switchable gear ratios.
  • a multi-speed transmission is realized by the transmission device, which is provided by its partly mutually operatively connected toothing components with a plurality of the different gears translate translation stages.
  • the invention relates to a (hybrid) powertrain with this transmission device.
  • DE 10 2010 024 165 A1 discloses a hybrid drive train with an internal combustion engine, an electric machine and an automated manual transmission with a transmission input shaft and a transmission output shaft.
  • An air conditioning compressor is driven directly by the electric machine.
  • a toothing formed on a drive shaft of a secondary unit is (permanently) rotationally coupled to a specific (first) toothed component of one of the gear ratios.
  • the auxiliary unit is connected via a short transmission path to the already existing toothed component of the transmission device.
  • the ancillary unit preferably has a compressor, more preferably a centrifugal disc compressor, particularly preferably a scroll compressor.
  • the auxiliary unit is preferably implemented as an air-conditioning compressor.
  • the accessory can be easily adapted to corresponding design specifications by the transmission device.
  • a space-optimized arrangement is also favored if the toothing of the drive shaft is in meshing engagement directly with the specific (first) toothed component or indirectly, preferably rotationally coupled to the particular (first) toothed component via an endless traction device.
  • the auxiliary unit with its unit housing is arranged / received / fastened / held / held in a transmission housing surrounding / enclosing / enclosing the gear ratios, the auxiliary unit is sufficiently firmly attached. Also, this is implemented by a particularly space-efficient design of the transmission device.
  • a first (inlet) connection as coolant inlet and a second (outlet) connection as coolant outlet are preferably introduced into the transmission housing.
  • the specific (first) toothed component is selected with respect to its position and the translation stages are designed such that the one between the second input shaft and the drive shaft and / or arranged between the output shaft and the drive shaft - Translation stages are individually (ie independently) switchable.
  • the auxiliary unit can be operated in a particularly efficient manner via different ratios in different operating modes.
  • At least one first partial transmission is provided between the first input shaft and the output shaft, having a plurality of transmission stages.
  • At least one second partial transmission having several gear ratios.
  • At least one third partial transmission which has a plurality of ratio stages, is expediently arranged.
  • several, preferably at least five, six different translations for driving the ancillary unit can be switched between the electric machine and the drive shaft of the ancillary unit. It is also advantageous if several, preferably at least five, such as six or seven, different ratios for driving the auxiliary unit can be switched between the output and the drive shaft of the auxiliary unit.
  • the invention relates to a (hybrid) powertrain for a hybrid motor vehicle, with the transmission device according to the invention according to at least one of the embodiments described above, coupled to the first input shaft o- coupled coupled internal combustion engine and coupled to the second input shaft electric machine.
  • a particularly clever ancillary connection of a hybrid transmission is realized.
  • an auxiliary unit is coupled directly to the hybrid transmission in order to obtain directly from this hybrid transmission either mechanical energy during operation of an internal combustion engine or energy from an electric machine.
  • the transmission device has a first transmission shaft (first input shaft), which can preferably be decoupled from an internal combustion engine (for example via a clutch).
  • This clutch may be a friction clutch / friction clutch.
  • the auxiliary unit is preferably realized as a deactivatable swash plate compressor or scroll compressor.
  • a module of gear, compressor and optional coupling or Hubeinstellelementen is realized.
  • the module has a gear inside with toothing and an outside with refrigerant connections. There may be a mechanical or electromagnetic actuation.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an inventive transmission device used in a drive train
  • FIG. 2 is a simplified longitudinal sectional view of the transmission device according to the invention according to a first embodiment, wherein different in Fig. 1 only schematically shown partial transmission of the transmission device and their operative connections to an internal combustion engine, an electric machine and an output during operation are clearly visible
  • 3 is a simplified longitudinal sectional view of the transmission device according to the first embodiment, similar to FIG. 2, wherein different bearings for supporting different shafts of the transmission device and a drive-side differential can be seen,
  • FIG. 4 is a simplified longitudinal sectional view of a transmission device according to the invention according to a second embodiment, wherein three different in a first operating mode with the auxiliary unit on the part of the internal combustion engine or the electric machine are shown switchable translations
  • Fig. 5 is a simplified longitudinal sectional view of the transmission device of FIG.
  • FIGS. 4 and 5 wherein six different in a third operating mode with the auxiliary unit switchable on the part of the electric machine are plotted translations
  • FIGS. 4 to 6 wherein now six different in a fourth operating mode with the accessory on the part of the output switchable gear ratios are drawn,
  • FIGS. 4 to 7 shows a perspective side view of a region within a transmission housing of the transmission device according to FIGS. 4 to 7, in which the accessory is recognizable in detail
  • FIG. 9 shows a front view of the area of the transmission device illustrated in FIG. 8
  • Fig. 10 is a side view of the in Figs. 8 and 9 illustrated portion of the transmission device
  • FIG. 11 is a perspective view of the transmission device according to FIGS. 4 to 10 with transparent gear housing and transparent aggregate housing.
  • FIG. 1 initially shows a greatly simplified schematic illustration of a transmission device 1 according to the invention.
  • FIG. 1 illustrates the transmission device 1 in such an abstraction that the two concrete exemplary embodiments of FIGS. 2 and 3 and 4 to 11 fall.
  • the transmission device 1 is already used in FIG. 1 in a drive train 2 of a FlybridkraftkraftGermanes shown schematically.
  • the drive train 2 is thus also referred to as a hybrid drive train 2.
  • the transmission device 1 is arranged in a typical manner between an internal combustion engine 3, such as a gasoline or diesel engine, and an output 19, including a differential 20.
  • the transmission device 1 also has an electric machine 5.
  • the electric machine 5 can also be regarded as a component detached / separate from the transmission device 1.
  • the transmission device 1 is both between the internal combustion engine 3 and the output 19 and between the electric machine 5 and the output 19 and between the electric machine 5 and the internal combustion engine 3 with several different gear ratios 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, as follows described in more detail, equipped. As described in more detail below, the transmission device 1 is used to implement different operating modes of the hybrid drive train 2.
  • the transmission device 1 has different partial transmissions 16, 17, 18.
  • a first partial transmission 16 is arranged between a first input shaft 4 (disposed on the side of the internal combustion engine 3) and an output shaft 7 (arranged on the side of the output 19).
  • the first partial transmission 16 has two different (first and second) transmission stages 9a, 9b.
  • the transmission stages 9a, 9b of the first partial transmission 16 are alternately selectable.
  • a second partial transmission 17 is arranged.
  • This second partial transmission 17 likewise has two different (fourth and fifth) transmission stages 9d, 9e.
  • the transmission stages 9d, 9e of the second partial transmission 17 are alternately selectable.
  • a third partial transmission 18 is arranged between the first input shaft 4 and the second input shaft 6.
  • the third partial transmission 18 also has two different transmission stages 9b, 9c.
  • a transmission stage of the third partial transmission 18 is the (second) transmission stage 9b of the first partial transmission 16, but in principle can also be realized by a further transmission stage.
  • the third partial transmission 18 has its own (third) transmission stage 9c.
  • the transmission device 1 is thus realized as a classic transmission (with axially juxtaposed gear ratios 9a, 9b, 9c, 9d, 9e and axis-parallel input and output shafts 4, 6, 7). It should be noted in this context that the transmission device 1 is designed in other embodiments in another way, preferably as a planetary gear.
  • the transmission device 1 is shown in more detail according to a first embodiment.
  • an auxiliary unit 11 is integrated according to the invention.
  • the auxiliary unit 11 is in particular with respect to its unit housing 14 and its drive shaft 10th integrated in the transmission device 1.
  • the unit housing 14 typically surrounds a corresponding conversion unit which converts a mechanical torque applied by the drive shaft 10 during operation into another motive force, for example a flow energy of a fluid.
  • the auxiliary unit 11 is realized in this embodiment as an air conditioning compressor.
  • the air-conditioning compressor is also referred to as a compressor and preferably realized as a scroll compressor (alternatively in other versions swash plate compressor).
  • the auxiliary unit 11 can be deactivated.
  • the unit housing 14 is firmly received / fixed in the transmission housing 15. An interference fit, or alternatively a screw connection, is preferably used for this purpose.
  • the drive shaft 10 protruding from the unit housing 14 is connected in a rotationally fixed manner to a (first) toothed component 8a.
  • the first gear component 8a is a component of the first gear stage 9a of the gear mechanism 1.
  • the internal combustion engine 3 is with its output shaft 22 (crankshaft) via a clutch 21, which is preferably realized as a friction clutch, with the first input shaft 4 can be coupled.
  • a clutch 21 which is preferably realized as a friction clutch, with the first input shaft 4 can be coupled.
  • the output shaft 22 In a closed position of the clutch 21, the output shaft 22 is non-rotatably coupled / connected to the first input shaft 4; in an open position of the clutch 21, the output shaft 22 is rotationally decoupled from the first input shaft 4.
  • a first toothed component 8a fixedly mounted on the first input shaft 4 is arranged along the first input shaft 4 / axially next to a further (third) toothed component 8c, which is likewise fixedly mounted on the first input shaft 4.
  • the first toothed component 8a meshes with a second toothed component 8b.
  • the second gear member 8 b is arranged coaxially with the output shaft 7.
  • the output shaft 7 is again arranged parallel to the first input shaft 4.
  • the second toothed component 8b can be connected to this output shaft 7.
  • the second toothed component 8b In a neutral position of the first switching unit 23, the second toothed component 8b is freely rotatable relative to the output shaft 7, ie decoupled from this rotationally.
  • the second toothed component 8b In a first switching position of the switching unit 23, the second toothed component 8b is non-rotatably connected to the output shaft 7.
  • the third toothed component 8c meshes with a fourth toothed component 8d.
  • the fourth toothed component 8d is arranged axially next to the second toothed component 8d and likewise coaxially with the output shaft 7.
  • the fourth toothed component 8d is non-rotatably connected to the output shaft 7 in a second switching position of the first switching unit 23.
  • the fourth toothed component 8d is also rotationally decoupled from the output shaft 7.
  • the fourth toothed component 8d is also a non-rotatable component of an intermediate shaft 24.
  • the intermediate shaft 24 is arranged coaxially with the output shaft 7, namely radially around the output shaft 7.
  • the intermediate shaft 24 has, in addition to the fourth toothed component 8d, a (sixth) toothed component 8f arranged axially next to the fourth toothed component 8d.
  • the fourth and sixth gear components 8d and 8f are thus permanently connected to one another in a rotationally fixed manner.
  • the sixth toothed component 8f is in meshing engagement with a fifth toothed component 8e.
  • the fifth toothed component 8e is arranged coaxially with the second input shaft 6.
  • the first input shaft 4 is also arranged coaxially with the second input shaft 6.
  • the two input shafts 4 and 6 and the fifth toothed component 8e can be connected to one another via a second switching unit 25.
  • a neutral position of the second switching unit 25 the two input shafts 4 and 6 are rotationally decoupled from one another and, in each case, relative to the fifth toothed component 8e.
  • a first switching position of the second switching unit 25 the two input shafts 4 and 6 connected with each other.
  • the fifth toothed component 8e is rotationally decoupled from the input shafts 4, 6.
  • the two input shafts 4 and 6 are rotationally decoupled from one another as well as the first input shaft 4 from the fifth toothed component 8e.
  • the second input shaft 6 is permanently coupled in rotation with a rotor shaft 26 of the electric machine 5.
  • the electric machine 5 is arranged radially outside the first and second input shafts 4, 6 and the output shaft 7.
  • the electric machine 5 is arranged with respect to its machine housing 27 within the transmission housing 15.
  • a rotor-fixed shaft 26 projecting axially out of the machine housing 27 is coupled in rotation with a toothing (referred to as rotor toothing 28) via a connecting shaft 29 to a further (fifth) transmission stage 9e of the transmission device 1.
  • the rotor-fixed shaft 26 is that drive shaft of the electric machine 5, which rotatably receives a rotor of the electric machine 5.
  • the rotor toothing 28 is meshed with a toothing of the connecting shaft 29; This toothing of the connecting shaft 29 is also in meshing engagement with a (ninth) toothed component 8i.
  • the ninth gear component 8i is permanently arranged rotationally fixed on the second input shaft 6.
  • the ninth spline component 8i is meshed with another (tenth) spline component 8j.
  • the tenth gear member 8j is disposed coaxially with the output shaft 7.
  • the tenth gear component 8j is connected in a rotationally fixed manner to the output shaft 7.
  • the ninth gear member 8i and the tenth gear member 8j together form the fifth gear stage 9e.
  • a further (fourth) gear stage 9d is realized between the second input shaft 6 and the output shaft 7.
  • a seventh toothed component 8g is permanently held non-rotatably on the second input shaft 6.
  • This seventh toothed component 8g is arranged axially adjacent to the ninth toothed component 8i.
  • the seventh toothed component 8g meshes with an eighth toothed component 8h.
  • the eighth toothed component 8 h is arranged coaxially with the output shaft 7.
  • the eighth toothed component 8h In a first switching position of the third switching unit 30, the eighth toothed component 8h is connected in a rotationally fixed manner to the output shaft 7; the tenth toothed component 8j is rotationally decoupled from the output shaft 7 in the first switching position of the third switching unit 30. In the second switching position and in the neutral position of the third switching unit 30, the eighth toothed component 8h is also rotatably decoupled from the output shaft 7.
  • the respective toothed components 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g, 8i, 8j are externally toothed spur gears.
  • the toothed components 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g, 8i, 8j are preferably helically toothed.
  • the auxiliary unit 11 meshes with the first toothed component 8a via its drive shaft 10. It should be noted in this context that the auxiliary unit 11 in other embodiments with other gear components, for example.
  • the third gear member 8 c is coupled directly rota torisch.
  • the gear 13 is rotatably mounted on the drive shaft 10.
  • various loose and fixed bearings 31 and 32 are shown in FIG. 3, by means of which the individual shafts 4, 5, 6, 24, 29 are mounted.
  • the arrangement of the differential 20, which is part of the output 19, can be seen.
  • the differential 20 is rotatably connected in a typical manner via two wheel drive shafts of the output 19 to the wheels of the motor vehicle.
  • FIGS. 3 to 7 different operating modes of the transmission device 1 of the second embodiment shown and described, these operating modes also apply to the first embodiment.
  • the first and second embodiments differ from each other in that in the second embodiment the electric machine 5 is rotationally coupled via the connecting shaft 29 directly to the seventh toothed component 8g instead of the ninth toothed component 8i.
  • the connecting shaft 29 is thus permanently in meshing engagement both with the rotor toothing 28 and with the seventh toothed component 8g.
  • FIGS. 8 to 11 illustrate various views of that area within the gear housing 15 in which the auxiliary unit 11 is accommodated.
  • the different operating modes are described below, which the drivetrain 2 assumes, depending on the requirements of the motor vehicle drive.
  • the drive shaft 10 can be connected to the electric machine 5, the internal combustion engine 3 and the output 19 via different ratios.
  • the first toothed component 8a with respect to its position in the transmission device 1 and relative to the translation stages 9a, 9b, 9c, 9d, 9e is chosen such that between the second input shaft 6 and the drive shaft 10 as well between the output shaft 7 and the drive shaft 10 different translations can be switched individually and independently of one another. 4, a first mode of operation is illustrated.
  • the first operating mode reflects a state in which the motor vehicle is stationary or rolling, ie in which both the internal combustion engine 3 and the electric machine 5 are rotationally decoupled from the drive 19 and from one another.
  • the first operating mode three different ratios for driving the auxiliary unit 11 are shown.
  • the clutch 21 is closed, the drive shaft 10 is driven by the internal combustion engine 3 via a first ratio (solid line).
  • the first translation is formed by the tooth engagement of the first toothed component 8 a with a toothing 12 of the drive shaft 10.
  • the auxiliary unit 11 in the first operating mode with the clutch 21 open can be driven by the electric machine 5.
  • a (second) gear ratio between the electric machine 5 and the auxiliary unit 11 is implemented when the second switching unit 25 is brought into its first switching position (remaining switching units 23, 30 in neutral position).
  • the second gear ratio (dashed line) is formed by the meshing engagement between the rotor shaft 26 with the connecting shaft 29, by the tooth engagement between the connecting shaft 29 and the eighth gear component 8g and by the tooth engagement between the first gear component 8a and the toothing 12 the drive shaft 10 is formed.
  • a further (third) ratio between the electric machine 5 and the auxiliary unit 11 is implemented (remaining switching units 23, 30 in neutral position).
  • the third translation (dotted line) is formed by meshing between the rotor shaft 26 with the connecting shaft 29, meshing between the connecting shaft 29 and the eighth spline member 8g, the third translating stage 9c, the second translating stage 9b, and meshing between the first toothed component 8a and the toothing 12 of the drive shaft 10 is formed.
  • FIG. 5 illustrates a second operating mode in which the internal combustion engine 3 is switched on and the clutch 21 is closed.
  • the output shaft 22 which always rotates at a certain minimum speed, with the first input shaft 4 rotationally connected.
  • This second operating mode is in a generation of electrical energy exclusively by the internal combustion engine 3 when standing or rolling the motor vehicle, when implementing a so-called boost operation, in which both the internal combustion engine 3 and the electric machine.
  • the output 19 and the internal combustion engine 3 are connected to drive the electric machine 5, in a purely internal combustion engine driving, in which the (mechanical) energy for Drive of the output 19 is exclusively generated by the internal combustion engine 3, as well as when implementing a load point increase, in which both the electric machine 5 and the output 19 are driven by the internal combustion engine 3, implemented.
  • the fixed (first) ratio between the internal combustion engine 3 and the drive shaft 10 is permanently implemented.
  • the first translation is formed as in the first operating mode by the tooth engagement of the first gear member 8a with the teeth 12 of the drive shaft 10.
  • a further, third operating mode is illustrated in which only the electric machine 5 for driving the output 19 (purely electric driving of the motor vehicle) is used.
  • the internal combustion engine 3 is decoupled or switched off from the first input shaft 4 in this third operating mode.
  • the clutch 21 is thus opened. As shown, six different ratios between the electric machine 5 and the drive shaft 10 are switchable.
  • the second ratio and the third ratio are correspondingly switchable.
  • Another (fourth) translation is implemented when the third switching unit 30 is in its second switching position and the first switching unit 23 is in its first switching position (remaining switching unit 25 in neutral position).
  • the fourth translation (bold dashed line) is formed by the tooth engagement between the rotor shaft 26 with the connecting shaft 29, by the tooth engagement between the connecting shaft 29 and the eighth gear component 8g, the fifth gear stage 9e, the first gear stage 9a and the tooth engagement between the first gear component 8a and the toothing 12 of the drive shaft 10.
  • the first switching unit 23 is in its second switching position and the third switching position 30 in the second switching position (remaining switching unit 25 in the neutral position).
  • the fifth translation (bold dotted line) is thus by the meshing between the rotor shaft 26 with the connecting shaft 29, by the meshing between the connecting shaft 29 and the eighth Vernierungs- component 8g, the fifth gear stage 9e, the second gear stage 9b and through the Tooth engagement between the first gear member 8a and the toothing 12 of the drive shaft 10 is formed.
  • Another (sixth) translation is implemented when the third switching unit 30 is in its first switching position and the first switching unit 23 is in its first switching position (remaining switching unit 25 in the neutral position).
  • the sixth ratio (dash-dotted line) is formed by the tooth engagement between the rotor shaft 26 with the connecting shaft 29, by the meshing between the connecting shaft 29 and the eighth Vernierungs- component 8g, the fourth gear stage 9d, the first gear stage 9a and through the Tooth engagement between the first gear member 8a and the teeth 12 of the drive shaft 10 is formed.
  • Another (seventh) translation is implemented when the third switching unit 30 is in its first switching position and the first switching unit 23 is in its second switching position (remaining switching unit 25 in neutral position).
  • the seventh translation is by the meshing between the rotor shaft 26 with the connecting shaft 29, by the meshing between the connecting shaft 29 and the eighth Vernierungs- component 8g, the fourth gear stage 9d, the second gear stage 9b and through formed the tooth engagement between the first toothed component 8a and the toothing 12 of the drive shaft 10.
  • FIG. 7 illustrates a fourth operating mode, which is implemented when the output 19 for driving the electric machine 5 and / or the internal combustion engine 3 (depending on the position of the clutch 21) has a driving effect.
  • This fourth operating mode is in a pure recuperation, with only the Energy of the output 19 for generating electrical energy is supplied by the electric machine 5, and in a recuperation with engaged internal combustion engine 3 (internal combustion engine 3 turned on and clutch 21 closed) connected to generate electrical energy from the electric machine 5.
  • a first translation (solid line in Fig. 7) between the output shaft 7 and the drive shaft 10 is set to when the first switching unit 23 is in its first switching position (remaining switching units 25, 30 in neutral position).
  • the first ratio between the output shaft 7 and the drive shaft 10 is formed by the first gear stage 9a and the tooth engagement between the first gear member 8a and the teeth 12 of the drive shaft 10.
  • a second gear ratio (dashed line in FIG. 7) between the output shaft 7 and the drive shaft 10 is implemented when the first shift unit 23 is in its second shift position (remaining shift units 25, 30 in neutral position).
  • the second gear ratio between the output shaft 7 and the drive shaft 10 is formed by the second gear stage 9b and the meshing engagement between the first gear component 8a and the toothing 12 of the drive shaft 10.
  • the second switching unit 25 can also be designed so that the translation indicated by the dotted line is possible.
  • the first switching unit 23 is switched in its second switching position and the second switching unit 25 (in its second switching position) such that the fifth gear component 8e is connected in a rotationally fixed manner to the first input shaft 4.
  • This gear ratio is then formed between the output shaft 7 and the drive shaft 10 through the third gear stage 9 c and the tooth engagement between the first gear component 8 a and the toothing 12 of the drive shaft 10.
  • a third translation (dot-dash line in FIG.
  • the fourth gear ratio between the output shaft 7 and the drive shaft 10 is formed by the fifth gear stage 9e and the tooth engagement between the first gear component 8a and the toothing 12 of the drive shaft 10.
  • a fifth ratio (bold dashed line in FIG. 7) between the output shaft 7 and the drive shaft 10 is implemented when the third shift unit 30 is in its first shift position and the second shift unit 25 is in its second shift position (first switching unit 23 in neutral position).
  • the fifth gear ratio between the output shaft 7 and the drive shaft 10 is formed by the fourth gear stage 9d, the third gear stage 9c, the second gear stage 9b, and the tooth engagement between the first gear member 8a and the gear teeth 12 of the drive shaft 10.
  • the sixth gear ratio between the output shaft 7 and the drive shaft 10 is formed by the fifth gear stage 9e, the third gear stage 9c, the second gear stage 9b and the tooth engagement between the first gear member 8a and the gear teeth 12 of the drive shaft 10.
  • the electric machine 5 it should also be pointed out that, with regard to its rotor 33, in other embodiments it can also be decoupled from the rotor-fixed shaft 26 / the rotor toothing 28. Then, a clutch in the form of a magnetic coupling is preferably implemented, so that in an open position of the clutch, the rotor 33 can stand still, independently of the rotational movement of the transmission device 1 / the rotor toothing 28.
  • the auxiliary unit 11 is in further Models equipped with a coupling to selectively decouple the drive shaft 10 of the teeth 12 during operation.
  • the invention uses a 6 + 2-speed transmission 1 application.
  • This is a hybrid transmission 1 with internal combustion engine 3 and electric motor 5, which realizes the power distribution up to the output 19 via three interacting partial transmissions 16, 17, 18.
  • the compressor 11 By connecting the compressor 11 to the first gear stage (first gear stage 9a), the already described operation of the compressor 11 is independent of the output 19 and the internal combustion engine 3 possible.
  • the operation differs in the various hybrid modes of operation as follows.
  • Mode I first operating mode: Contains the states Stand and Roll.
  • the compressor 11 can be operated by the internal combustion engine 3 or in two variants by the electric motor 5.
  • Mode II (second operating mode): Contains the states Generate / Recuperate with load point lift / internal combustion engine drive / boost / load point boost; ie those states in which the internal combustion engine 3 is in use.
  • the compressor 11 can be operated only in a fixed ratio.
  • Mode III (third operating mode): purely electric driving; In this case, the compressor 11 can be operated via the partial transmissions 16, 17, 18 in six different ratios to the rotational speed of the electric machine 5. This can be used for regulation in the best-point range, but also for protecting the compressor 11 from overload, or providing more cooling power when it is needed.
  • Mode IV (fourth operating mode): recuperation; here are similar to mode III seven different translations through the partial transmission 16, 17, 18 possible. Nevertheless, to separate the compressor completely from the rest of the drive train 2, the installation of a conventional magnetic coupling, an innovative MRF coupling or the like is possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung (1) für einen Antriebsstrang (2) eines Hybridkraftfahrzeuges, mit einer, mit einer Verbrennungskraftmaschine (3) wirkverbindbaren, ersten Eingangswelle (4), einer, mit einer elektrischen Maschine (5) wirkverbundenen oder wirkverbindbaren, zweiten Eingangswelle (6), einer Ausgangswelle (7) und mehreren, zwischen der ersten Eingangswelle (4), der zweiten Eingangswelle (6) und der Ausgangswelle (7) angeordneten, miteinander in Zahneingriff stehende Verzahnungsbauteile (8) aufweisenden, schaltbaren Übersetzungsstufen (9a, 9b, 9c, 9d, 9e), wobei eine an einer Triebwelle (10) eines Nebenaggregats (11) ausgebildete Verzahnung (12) rotatorisch mit einem bestimmten Verzahnungsbauteil (8a) einer der Übersetzungsstufen (9a) gekoppelt ist. Zudem betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang (2) für ein Hybridkraftfahrzeug, mit dieser Getriebeeinrichtung (1).

Description

Getriebeeinrichtunq mit Nebenaqqreqatanbindunq für einen hybriden Antriebsstranq; sowie Antriebsstranq
Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybrid- kraftfahrzeuges, wie eines hybriden Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeu- ges, mit einer, mit einer Verbrennungskraftmaschine wirkverbindbaren, ersten Ein- gangswelle, einer mit einer elektrischen Maschine wirkverbundenen oder wirkverbind- baren, zweiten Eingangswelle, einer Ausgangswelle und mehreren, zwischen der ers- ten Eingangswelle, der zweiten Eingangswelle und der Ausgangswelle angeordneten, miteinander in Zahneingriff stehende Verzahnungsbauteile aufweisenden, schaltbaren Übersetzungsstufen. Somit ist durch die Getriebeeinrichtung ein mehrgängiges Ge- triebe realisiert, das durch seine teilweise miteinander wirkverbundenen Verzahnungs- bauteile mit mehreren die unterschiedlichen Gänge umsetzenden Übersetzungsstufen versehen ist. Zudem betrifft die Erfindung einen (Hybrid-) Antriebsstrang mit dieser Getriebeeinrichtung.
Gattungsgemäße Getriebeeinrichtungen, eingesetzt in hybriden Antriebssträngen sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. In diesem Zusammenhang of- fenbart bspw. die DE 10 2010 024 165 A1 einen hybridischen Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine, einer Elektromaschine und einem automatisierten Schaltgetriebe mit einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle. Ein Klimakom- pressor wird direkt von der Elektromaschine angetrieben.
Des Weiteren ist es aus reinen verbrennungsmotorischen Antriebssträngen allgemein bekannt, Klimakompressoren mit einer Ausgangswelle eines Verbrennungsmotors / einer Verbrennungskraftmaschine rotatorisch rückzukoppeln, um im Betrieb einen Teil der Antriebsenergie für das Nebenaggregat aus dem Antriebsstrang zu entnehmen. Somit sind aus dem Stand der Technik auch Ausführungen bekannt, bei denen zur Anbindung des Nebenaggregates die Anbindung über einen Endloszugmitteltrieb di- rekt an der Verbrennungskraftmaschine realisiert wird. Des Weiteren sind aus dem Elektromobilitätsbereich Ausführungen bekannt, in denen elektrische Kompressoren eingesetzt werden. Als Nachteil hat es sich hierbei jedoch herausgestellt, dass die direkte Kopplung des Kompressors an die Verbrennungskraft- maschine zu Problemen führen kann. Eine beispielhaft eingesetzte Magnetkupplung kann den Kompressor zwar abschalten, ein Betrieb des Kompressors ohne laufende Verbrennungskraftmaschine ist jedoch nicht ohne weiteres möglich.
Bei den eingesetzten Nebenaggregaten im Elektromobilitätsbereich wirkt sich der Nachteil des hohen Leistungsverlustes durch die ständige Energiewandlung zwischen mechanisch und elektrisch besonders stark aus. Der Wirkungsgrad des Antriebsstran- ges ist somit relativ gering. Zudem ist es von Nachteil, dass die eingesetzten Neben- aggregate relativ viel Bauraum in Anspruch nehmen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Getriebeeinrichtung zur Ver- fügung zu stellen, die einen besonders effizienten Antrieb des möglichst platzsparend integrierten Nebenaggregats ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine an einer Triebwelle eines Ne- benaggregats ausgebildete Verzahnung (permanent) rotatorisch mit einem bestimm- ten (ersten) Verzahnungsbauteil einer der Übersetzungsstufen gekoppelt ist.
Dadurch ist es möglich, das Nebenaggregat platzsparend in der Getriebeeinrichtung zu integrieren. Das Nebenaggregat ist über einen kurzen Übertragungsweg an das ohnehin vorhandene Verzahnungsbauteil der Getriebeeinrichtung angebunden. Zu- dem ist es möglich, das Nebenaggregat in Abhängigkeit des gewählten Betriebsmo- dus über verschiedene Übersetzungen anzutreiben und dadurch einen effizienten An- trieb des Nebenaggregats zu gewährleisten.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert. Das Nebenaggregat weist bevorzugt einen Verdichter, weiter bevorzugt einen Tau- melscheibenverdichter, besonders bevorzugt einen Scrollverdichter, auf. Das Neben- aggregat ist dabei bevorzugt als ein Klimakompressor umgesetzt.
Ist die Verzahnung der Triebwelle durch ein separat von der Triebwelle ausgeformtes Zahnrad oder einen stoffeinteilig / integral mit der Triebwelle ausgeformten Verzah- nungsbereich ausgebildet, lässt sich das Nebenaggregat auf entsprechende Bau- raumvorgaben seitens der Getriebeeinrichtung einfach anpassen.
Eine bauraumoptimierte Anordnung wird auch begünstigt, wenn die Verzahnung der Triebwelle direkt mit dem bestimmten (ersten) Verzahnungsbauteil in Zahneingriff steht oder indirekt, vorzugsweise über ein Endloszugmittel, mit dem bestimmten (ers- ten) Verzahnungsbauteil rotatorisch gekoppelt ist.
Ist das Nebenaggregat mit seinem Aggregatsgehäuse in einem die Übersetzungsstu- fen umhausenden / einschließenden / umgreifenden Getriebegehäuse (der Getriebe- einrichtung) angeordnet / aufgenommen / befestigt / gehalten, ist das Nebenaggregat ausreichend fest angebracht. Auch ist dadurch eine besonders bauraumeffiziente Ausführung der Getriebeeinrichtung umgesetzt.
Hinsichtlich der Befestigung des Aggregatsgehäuses ist es besonders zweckmäßig, wenn dieses mittels eines Presssitzes oder einer Verschraubung, d.h. vorzugsweise kraftschlüssig, in dem Getriebegehäuse angebracht ist. Prinzipiell sind auch form- o- der stoffschlüssige Verbindungen bzw. Kombinationen daraus einsetzbar.
Zudem ist es von Vorteil, wenn in dem Getriebegehäuse zumindest ein Anschluss ei- nes Ein- und/oder Ausgangs des Nebenaggregates eingebracht ist. Bei der bevorzug- ten Ausbildung des Nebenaggregates als Klimakompressor sind bevorzugt ein erster (Eingang-)Anschluss als Kühlmittelzulauf und ein zweiter (Ausgang-)Anschluss als Kühlmittelablauf in dem Getriebegehäuse eingebracht. Bezüglich der Getriebeeinrichtung ist es zudem von Vorteil, wenn das bestimmte (erste) Verzahnungsbauteil hinsichtlich seiner Position so gewählt ist und die Überset- zungsstufen so ausgebildet sind, dass die zwischen der zweiten Eingangswelle und der Triebwelle und/oder zwischen der Ausgangswelle und der Triebwelle angeordne- ten Übersetzungsstufen einzeln (d.h. unabhängig voneinander) schaltbar sind.
Dadurch lässt sich das Nebenaggregat in unterschiedlichen Betriebsmodi besonders effizient über unterschiedliche Übersetzungen betreiben.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn zwischen der ersten Eingangswelle und der Aus- gangswelle zumindest ein, mehrere Übersetzungsstufen aufweisendes, erstes Teilge- triebe angeordnet ist.
Zwischen der zweiten Eingangswelle und der Ausgangswelle ist weiter bevorzugt zu- mindest ein, mehrere Übersetzungsstufen aufweisendes, zweites Teilgetriebe ange- ordnet.
Auch zwischen der ersten Eingangswelle und der zweiten Eingangswelle ist weiterhin zweckmäßigerweise zumindest ein, mehrere Übersetzungsstufen aufweisendes, drit- tes Teilgetriebe angeordnet.
Vorteilhafterweise lassen sich zwischen der elektrischen Maschine und der Triebwelle des Nebenaggregats mehrere, vorzugsweise mindestens fünf, wie sechs verschie- dene Übersetzungen zum Antrieb des Nebenaggregats schalten. Auch ist es vorteil- haft, wenn sich zwischen dem Abtrieb und der Triebwelle des Nebenaggregats meh- rere, vorzugsweise mindestens fünf, wie sechs oder sieben, verschiedene Überset- zungen zum Antrieb des Nebenaggregats schalten lassen.
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen (Hybrid-) Antriebsstrang für ein Hybridkraft- fahrzeug, mit der erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung nach zumindest einer der zuvor beschrieben Ausführungen, einer mit der ersten Eingangswelle gekoppelten o- der koppelbaren Verbrennungskraftmaschine und einer mit der zweiten Eingangswelle gekoppelten elektrischen Maschine. In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß eine besonders ge- schickte Nebenaggregatanbindung eines Hybridgetriebes (Getriebeeinrichtung) reali- siert. Hierzu wird ein Nebenaggregat direkt an das Hybridgetriebe gekoppelt, um di- rekt von diesem Hybridgetriebe entweder mechanische Energie im Betrieb einer Ver- brennungskraftmaschine oder Energie von einer elektrischen Maschine zu erhalten. Die Getriebeeinrichtung weist eine erste Getriebewelle (erste Eingangswelle) auf, die bevorzugt von einer Verbrennungskraftmaschine (etwa über eine Kupplung) abkoppel- bar ist. Bei dieser Kupplung kann es sich um eine reibschlüssige Kupplung / Reib- kupplung handeln. Das Nebenaggregat ist bevorzugt als ein deaktivierbarer Taumel- scheibenverdichter oder Scrollverdichter realisiert. Somit ist ein Modul aus Zahnrad, Verdichter und optional Kupplung oder Hubeinstellelementen realisiert. Mehrere Klimaübersetzungen sind durch vorhandene Getriebegänge wählbar. Das Modul weist eine Getriebeinnenseite mit Verzahnung sowie eine Außenseite mit Kältemittelan- schlüssen auf. Es kann eine mechanische oder elektromagnetische Aktuierung statt- finden.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher beschrieben, in wel- chem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer in einem Antriebsstrang eingesetzten erfin- dungsgemäßen Getriebeeinrichtung,
Fig. 2 eine vereinfachte Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Getriebe- einrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei verschiedene in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellte Teilgetriebe der Getriebeeinrichtung sowie deren Wirkverbindungen zu einer Verbrennungskraftmaschine, einer elektrischen Maschine und einem Abtrieb im Betrieb gut zu erkennen sind, Fig. 3 eine vereinfachte Längsschnittdarstellung der Getriebeeinrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel, ähnlich zu Fig. 2, wobei verschiedene Lager zum Lagern unterschiedlicher Wellen der Getriebeeinrichtung und ein ab- triebsseitiges Differenzial erkennbar sind,
Fig. 4 eine vereinfachte Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Getrie- beeinrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei drei verschie- dene in einem ersten Betriebsmodus mit dem Nebenaggregat seitens der Verbrennungskraftmaschine oder der elektrischen Maschine schaltbare Übersetzungen eingezeichnet sind,
Fig. 5 eine vereinfachte Längsschnittdarstellung der Getriebeeinrichtung nach Fig.
4, wobei eine in einem zweiten Betriebsmodus mit dem Nebenaggregat sei- tens der Verbrennungskraftmaschine geschaltete Übersetzung eingezeich- net ist,
Fig. 6 eine vereinfachte Längsschnittdarstellung der Getriebeeinrichtung nach den
Fign. 4 und 5, wobei sechs verschiedene in einem dritten Betriebsmodus mit dem Nebenaggregat seitens der elektrischen Maschine schaltbare Überset- zungen eingezeichnet sind,
Fig. 7 eine vereinfachte Längsschnittdarstellung der Getriebeeinrichtung nach den
Fign. 4 bis 6, wobei nun sechs verschiedene in einem vierten Betriebsmodus mit dem Nebenaggregat seitens des Abtriebs schaltbare Übersetzungen ein- gezeichnet sind,
Fig. 8 eine perspektivische Seitendarstellung eines Bereichs innerhalb eines Ge- triebegehäuses der Getriebeeinrichtung nach den Fign. 4 bis 7, in dem das Nebenaggregat detailliert erkennbar ist,
Fig. 9 eine Vorderansicht des in Fig. 8 veranschaulichten Bereiches der Getriebe- einrichtung, Fig. 10 eine Seitenansicht des in den Fign. 8 und 9 veranschaulichten Bereiches der Getriebeeinrichtung, und
Fig. 11 eine perspektivische Darstellung der Getriebeeinrichtung nach den Fign. 4 bis 10 mit transparent dargestelltem Getriebegehäuse sowie transparent dar- gestelltem Aggregatsgehäuse.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver- ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen ver- sehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungs- beispiele frei miteinander kombiniert werden.
Fig. 1 zeigt zunächst eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung einer erfindungsgemä- ßen Getriebeeinrichtung 1. Fig. 1 veranschaulicht die Getriebeeinrichtung 1 derart abstrahiert, dass unter diese Darstellung die beiden konkreten Ausführungsbeispiele der Fign. 2 und 3 sowie 4 bis 11 fallen.
Die Getriebeeinrichtung 1 ist nach Fig. 1 bereits in einem schematisch dargestellten Antriebsstrang 2 eines Flybridkraftfahrzeuges eingesetzt. Der Antriebsstrang 2 ist so- mit auch als hybrider Antriebsstrang 2 bezeichnet. Die Getriebeeinrichtung 1 ist auf ty- pische Weise zwischen einer Verbrennungskraftmaschine 3, wie einem Otto- oder Dieselmotor, und einem, unter anderem ein Differenzial 20 aufweisenden Abtrieb 19 angeordnet. Die Getriebeeinrichtung 1 weist zudem eine elektrische Maschine 5 auf. Die elektrische Maschine 5 kann jedoch gemäß weiteren Ausführungen auch als ein von der Getriebeeinrichtung 1 losgelöster / separater Bestandteil angesehen werden. Die Getriebeeinrichtung 1 ist sowohl zwischen der Verbrennungskraftmaschine 3 und dem Abtrieb 19 als auch zwischen der elektrischen Maschine 5 und dem Abtrieb 19 und zwischen der elektrischen Maschine 5 und der Verbrennungskraftmaschine 3 mit mehreren unterschiedlichen Übersetzungsstufen9a, 9b, 9c, 9d, 9e, wie nachfolgend näher beschrieben, ausgestattet. Wie nachfolgend näher beschrieben, dient die Ge- triebeeinrichtung 1 zum Umsetzen unterschiedlicher Betriebsmodi des hybriden An- triebsstranges 2.
Die Getriebeeinrichtung 1 weist unterschiedliche Teilgetriebe 16, 17, 18 auf. Ein ers- tes Teilgetriebe 16 ist zwischen einer (seitens der Verbrennungskraftmaschine 3 an- geordneten) ersten Eingangswelle 4 und einer (seitens des Abtriebs 19 angeordneten) Ausgangswelle 7 angeordnet. Das erste Teilgetriebe 16 weist zwei verschiedene (erste und zweite) Übersetzungsstufen 9a, 9b auf. Die Übersetzungsstufen 9a, 9b des ersten Teilgetriebes 16 sind wechselweise wählbar. Zwischen einer weiteren (seitens der elektrischen Maschine 5 angeordneten) zweiten Eingangswelle 6 und der Aus- gangswelle 7 ist ein zweites Teilgetriebe 17 angeordnet. Dieses zweite Teilgetriebe 17 weist ebenfalls zwei verschiedene (vierte und fünfte) Übersetzungsstufen 9d, 9e auf. Die Übersetzungsstufen 9d, 9e des zweiten Teilgetriebes 17 sind wechselweise wähl- bar. Zudem ist zwischen der ersten Eingangswelle 4 und der zweiten Eingangswelle 6 ein drittes Teilgetriebe 18 angeordnet. Das dritte Teilgetriebe 18 weist ebenfalls zwei verschiedene Übersetzungsstufen 9b, 9c auf. Eine Übersetzungsstufe des dritten Teil- getriebes 18 ist die (zweite) Übersetzungsstufe 9b des ersten Teilgetriebes 16, kann jedoch prinzipiell auch durch eine weitere Übersetzungsstufe realisiert sein. Zudem weist das dritte Teilgetriebe 18 eine eigene (dritte) Übersetzungsstufe 9c auf.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Getriebeeinrichtung 1 folglich als klassisches Schaltgetriebe (mit axial nebeneinander angeordneten Übersetzungsstufen 9a, 9b, 9c, 9d, 9e und achsparallelen Ein- und Ausgangswellen 4, 6, 7) realisiert. In diesem Zu- sammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Getriebeeinrichtung 1 in weiteren Aus- führungen auf andere Weise, vorzugsweise als Planetengetriebe, ausgeführt ist.
In Verbindung mit den Fign. 2 und 3 ist die erfindungsgemäße Getriebeeinrichtung 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel detaillierter dargestellt. In der Getriebeeinrich- tung 1 ist erfindungsgemäß ein Nebenaggregat 11 integriert. Das Nebenaggregat 11 ist insbesondere hinsichtlich seines Aggregatsgehäuses 14 und seiner Triebwelle 10 in der Getriebeeinrichtung 1 integriert. Das Aggregatsgehäuse 14 umhaust auf typi- sche Weise eine entsprechende Umwandlungseinheit, die eine seitens der Triebwelle 10 im Betrieb anliegendes mechanische Drehmoment in eine andere Bewegungskraft, bspw. eine Strömungsenergie eines Fluids, wandelt. Das Nebenaggregat 11 ist in die- sem Ausführungsbeispiel als ein Klimakompressor realisiert. Der Klimakompressor ist auch als Verdichter bezeichnet und vorzugsweise als ein Scrollverdichter (alternativ in weiteren Ausführungen Taumelscheibenverdichter) realisiert. Das Nebenaggregat 11 ist deaktivierbar. Das Aggregatsgehäuse 14 ist in dem Getriebegehäuse 15 fest auf- genommen / befestigt. Hierzu dient bevorzugt ein Presssitz, alternativ auch eine Ver- schraubung. Die aus dem Aggregatsgehäuse 14 hinausragende Triebwelle 10 ist mit einem (ersten) Verzahnungsbauteil 8a drehfest verbunden. Das erste Verzahnungs- bauteil 8a ist Bestandteil der ersten Übersetzungsstufe 9a der Getriebeeinrichtung 1.
Die Verbrennungskraftmaschine 3 ist mit ihrer Ausgangswelle 22 (Kurbelwelle) über eine Kupplung 21 , die bevorzugt als Reibungskupplung realisiert ist, mit der ersten Eingangswelle 4 koppelbar ist. In einer geschlossenen Stellung der Kupplung 21 ist die Ausgangswelle 22 drehfest mit der ersten Eingangswelle 4 gekoppelt / verbunden; in einer geöffneten Stellung der Kupplung 21 ist die Ausgangswelle 22 rotatorisch von der ersten Eingangswelle 4 entkoppelt. Ein fest auf der ersten Eingangswelle 4 ange- brachtes erstes Verzahnungsbauteils 8a ist entlang der ersten Eingangswelle 4 / axial neben einem weiteren (dritten) Verzahnungsbauteils 8c, das ebenfalls fest auf der ers- ten Eingangswelle 4 angebracht ist, angeordnet.
Das erste Verzahnungsbauteil 8a steht mit einem zweiten Verzahnungsbauteil 8b in Zahneingriff. Das zweite Verzahnungsbauteil 8b ist koaxial zu der Ausgangswelle 7 angeordnet. Die Ausgangswelle 7 ist wiederum parallel zu der ersten Eingangswelle 4 angeordnet. In Abhängigkeit einer Stellung einer (ersten) Schalteinheit 23 ist das zweite Verzahnungsbauteil 8b mit dieser Ausgangswelle 7 verbindbar. In einer Neut- ralstellung der ersten Schalteinheit 23 ist das zweite Verzahnungsbauteil 8b frei relativ zu der Ausgangwelle 7 verdrehbar, d.h. von dieser rotatorisch entkoppelt. In einer ers- ten Schaltstellung der Schalteinheit 23 ist das zweite Verzahnungsbauteil 8b mit der Ausgangswelle 7 drehfest verbunden. Das dritte Verzahnungsbauteil 8c steht mit einem vierten Verzahnungsbauteil 8d in Zahneingriff. Das vierte Verzahnungsbauteil 8d ist axial neben dem zweiten Verzah- nungsbauteil 8d und ebenfalls koaxial zu der Ausgangswelle 7 angeordnet. Das vierte Verzahnungsbauteil 8d ist in einer zweiten Schaltstellung der ersten Schalteinheit 23 drehfest mit der Ausgangswelle 7 verbunden. In der Neutralstellung sowie der ersten Schaltstellung der Schalteinheit 23 ist das vierte Verzahnungsbauteil 8d ebenfalls von der Ausgangswelle 7 rotatorisch entkoppelt. Dadurch ist mit dem ersten Verzahnungs- bauteil 8a und dem zweiten Verzahnungsbauteil 8b eine erste Übersetzungsstufe 9a und mit dem dritten Verzahnungsbauteil 8c und dem vierten Verzahnungsbauteil 8d eine zweite Übersetzungsstufe 9b zwischen der ersten Eingangswelle 4 und der Aus- gangswelle 7 realisiert. Die erste Übersetzungsstufe 9a und die zweite Übersetzungs- stufe 9b bilden zusammen mit der ersten Schalteinheit 23 das erste Teilgetriebe 16 aus.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das vierte Verzahnungsbauteil 8d zudem drehfester Bestandteil einer Zwischenwelle 24. Die Zwischenwelle 24 ist koaxial zu der Aus- gangswelle 7, nämlich radial um die Ausgangswelle 7 herum, angeordnet. Die Zwi- schenwelle 24 weist neben dem vierten Verzahnungsbauteil 8d ein axial neben dem vierten Verzahnungsbauteil 8d angeordnetes (sechstes) Verzahnungsbauteil 8f auf. Die vierten und sechsten Verzahnungsbauteile 8d und 8f sind somit permanent dreh- fest miteinander verbunden. Das sechste Verzahnungsbauteil 8f ist mit einem fünften Verzahnungsbauteil 8e in Zahneingriff. Das fünfte Verzahnungsbauteil 8e ist koaxial zu der zweiten Eingangswelle 6 angeordnet. Wie in diesem Ausführungsbeispiel er- kennbar, ist die erste Eingangswelle 4 auch koaxial zu der zweiten Eingangswelle 6 angeordnet.
Die beiden Eingangswellen 4 und 6 sowie das fünfte Verzahnungsbauteil 8e sind über eine zweite Schalteinheit 25 miteinander verbindbar. In einer Neutralstellung der zwei- ten Schalteinheit 25 sind die beiden Eingangswellen 4 und 6 voneinander sowie je- weils gegenüber dem fünften Verzahnungsbauteil 8e rotatorisch entkoppelt. In einer ersten Schaltstellung der zweiten Schalteinheit 25 sind die beiden Eingangswellen 4 und 6 miteinander drehtest verbunden. Das fünfte Verzahnungsbauteil 8e ist hierbei rotatorisch von den Eingangswellen 4, 6 entkoppelt. In einer zweiten Schaltstellung der zweiten Schalteinheit 25 sind die beiden Eingangswellen 4 und 6 voneinander so- wie die erste Eingangswelle 4 von dem fünften Verzahnungsbauteil 8e rotatorisch ent- koppelt. In der zweiten Schaltstellung der zweiten Schalteinheit 25 ist hingegen das fünfte Verzahnungsbauteil 8e drehfest mit der zweiten Eingangswelle 6 verbunden. Dadurch ist zwischen dem fünften und dem sechsten Verzahnungsbauteil 8e, 8f eine dritte Übersetzungsstufe 9c realisiert. Die beiden Übersetzungsstufen 9b und 9c bil- den zusammen mit der zweiten Schalteinheit 25 das dritte Teilgetriebe 18 aus.
Die zweite Eingangswelle 6 ist permanent mit einer rotorfesten Welle 26 der elektri- schen Maschine 5 rotatorisch gekoppelt. Die elektrische Maschine 5 ist radial außer- halb der ersten und zweiten Eingangswellen 4, 6 und des Ausgangswelle 7 angeord- net. Die elektrische Maschine 5 ist hinsichtlich ihres Maschinengehäuses 27 innerhalb des Getriebegehäuses 15 angeordnet. Eine aus dem Maschinengehäuse 27 axial hin- ausragende rotorfeste Welle 26 ist mit einer Verzahnung (als Rotorverzahnung 28 be- zeichnet) über eine Verbindungswelle 29 mit einer weiteren (fünften) Übersetzungs- stufe 9e der Getriebeeinrichtung 1 rotatorisch gekoppelt. Die rotorfeste Welle 26 ist jene Triebwelle der elektrischen Maschine 5, die drehfest einen Rotor der 33 elektri- schen Maschine 5 aufnimmt. Die Rotorverzahnung 28 steht mit einer Verzahnung der Verbindungswelle 29 in Zahneingriff; diese Verzahnung der Verbindungswelle 29 be- findet sich zudem mit einem (neunten) Verzahnungsbauteil 8i in Zahneingriff. Das neunte Verzahnungsbauteil 8i ist permanent drehfest auf der zweiten Eingangswelle 6 angeordnet. Das neunte Verzahnungsbauteil 8i ist mit einem weiteren (zehnten) Ver- zahnungsbauteil 8j in Zahneingriff. Das zehnte Verzahnungsbauteil 8j ist koaxial zu der Ausgangswelle 7 angeordnet. Über eine dritte Schalteinheit 30 ist das zehnte Ver- zahnungsbauteil 8j mit der Ausgangswelle 7 drehfest verbindbar. In einer Neutralstel- lung der dritten Schalteinheit 30 ist das zehnte Verzahnungsbauteil 8j rotatorisch von der Ausgangswelle 7 entkoppelt. In einer zweiten Schaltstellung der dritten Schaltein- heit 30 ist das zehnte Verzahnungsbauteil 8j drehfest mit der Ausgangswelle 7 ver- bunden. Das neunte Verzahnungsbauteil 8i und das zehnte Verzahnungsbauteil 8j bil- den zusammen die fünfte Übersetzungsstufe 9e aus. Neben der fünften Übersetzungsstufe 9e ist eine weitere (vierte) Übersetzungsstufe 9d zwischen der zweiten Eingangswelle 6 und der Ausgangswelle 7 realisiert. Hierfür ist ein siebtes Verzahnungsbauteil 8g permanent drehfest auf der zweiten Eingangs- welle 6 aufgenommen. Dieses siebte Verzahnungsbauteil 8g ist axial zu dem neunten Verzahnungsbauteil 8i benachbart angeordnet. Das siebte Verzahnungsbauteil 8g steht mit einem achten Verzahnungsbauteil 8h in Zahneingriff. Das achte Verzah- nungsbauteil 8h ist koaxial zu der Ausgangswelle 7 angeordnet. In einer ersten Schaltstellung der dritten Schalteinheit 30 ist das achte Verzahnungsbauteil 8h dreh- fest mit der Ausgangswelle 7 verbunden; das zehnte Verzahnungsbauteil 8j ist in der ersten Schaltstellung der dritten Schalteinheit 30 rotatorisch von der Ausgangswelle 7 entkoppelt. In der zweiten Schaltstellung und in der Neutralstellung der dritten Schalt- einheit 30 ist das achte Verzahnungsbauteil 8h ebenfalls von der Ausgangswelle 7 ro- tatorisch entkoppelt. Die beiden vierten und fünften Übersetzungsstufen 9d und 9e bil- den zusammen mit der dritten Schalteinheit 30 das zweite Teilgetriebe 17 aus.
Die jeweiligen Verzahnungsbauteile 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g, 8i, 8j sind außenver- zahnte Stirnräder. Die Verzahnungsbauteile 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g, 8i, 8j sind be- vorzugt schrägverzahnt.
Erfindungsgemäß steht das Nebenaggregat 11 über seine Triebwelle 10 mit dem ers- ten Verzahnungsbauteil 8a in Zahneingriff. Somit besteht eine direkte Drehkoppelung der Triebwelle 10 mit der ersten Eingangswelle 4. Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass das Nebenaggregat 11 in weiteren Ausführungen auch mit anderen Verzahnungsbauteilen, bspw. dem dritten Verzahnungsbauteil 8c, direkt rota- torisch gekoppelt ist. Zudem sei darauf hingewiesen, auch wenn die Triebwelle 10 in diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar mit ihrer an dem Zahnrad 13 ausgebildeten Verzahnung 12 mit dem ersten Verzahnungsbauteil 8a kämmt, eine rotative Koppe- lung auch über ein Endloszugmittel möglich ist. Das Zahnrad 13 ist drehfest auf der Triebwelle 10 befestigt. ln Fig. 3 sind zudem verschiedene Los- und Festlager 31 und 32 eingezeichnet, mit- tels derer die einzelnen Wellen 4, 5, 6, 24, 29 gelagert sind. Auch die Anordnung des Differenzials 20, das Bestandteil des Abtriebs 19 ist, ist zu erkennen. Das Differenzial 20 ist auf typische Weise über zwei Radantriebswellen des Abtriebs 19 mit den Rä- dern des Kraftfahrzeuges drehverbunden.
In Verbindung mit den Fign. 4 bis 11 ist ein weiteres zweites Ausführungsbeispiel ver- anschaulicht. Das zweite Ausführungsbeispiel ist prinzipiell gemäß dem ersten Aus- führungsbeispiel aufgebaut sowie funktionierend, weshalb nachfolgend lediglich die Unterschiede dieser beiden Ausführungsbeispiel beschrieben sind. Zudem sind in Verbindung mit den Fign. 3 bis 7 verschiedene Betriebsmodi der Getriebeeinrichtung 1 des zweiten Ausführungsbeispiels dargestellt und beschrieben, wobei diese Be- triebsmodi auch für das erste Ausführungsbeispiel gelten.
Die ersten und zweiten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich dadurch voneinan- der, dass die elektrische Maschine 5 in dem zweiten Ausführungsbeispiel über die Verbindungswelle 29 direkt mit dem siebten Verzahnungsbauteil 8g anstelle des neunten Verzahnungsbauteils 8i rotatorisch gekoppelt ist. Die Verbindungswelle 29 steht somit sowohl mit der Rotorverzahnung 28 als auch mit dem siebten Verzah- nungsbauteil 8g dauerhaft in Zahneingriff. In Verbindung mit den Fign. 8 bis 11 sind verschiedene Ansichten jenes Bereiches innerhalb des Getriebegehäuses 15 veran- schaulicht, in dem das Nebenaggregat 11 aufgenommen ist.
Mit den Fign. 3 bis 7 sind nachfolgend die unterschiedlichen Betriebsmodi beschrie- ben, die der Antriebsstrang 2 je nach Anforderung des Kraftfahrzeugantriebs ein- nimmt. In diesen Betriebsmodi ist die Triebwelle 10 über unterschiedliche Übersetzun- gen mit der elektrischen Maschine 5, der Verbrennungskraftmaschine 3 und dem Ab- trieb 19 verbindbar. Hierbei wird deutlich, dass das erste Verzahnungsbauteil 8a hin- sichtlich seiner Position in der Getriebeeinrichtung 1 und relativ zu den Übersetzungs- stufen 9a, 9b, 9c, 9d, 9e so gewählt ist, dass zwischen der zweiten Eingangswelle 6 und der T riebwelle 10 sowie zwischen der Ausgangswelle 7 und der T riebwelle 10 un- terschiedliche Übersetzungen einzeln und unabhängig voneinander schaltbar sind. In Fig. 4 ist ein erster Betriebsmodus veranschaulicht. Der erste Betriebsmodus spie- gelt einen Zustand wider, in dem das Kraftfahrzeug steht oder rollt, d.h. in dem sowohl die Verbrennungskraftmaschine 3 als auch die elektrische Maschine 5 von dem Ab- trieb 19 und voneinander rotatorisch entkoppelt sind. In dem ersten Betriebsmodus sind drei verschiedene Übersetzungen zum Antrieb des Nebenaggregats 11 aufge- zeigt. Bei geschlossener Kupplung 21 ist die Triebwelle 10 über eine erste Überset- zung (durchgezogene Linie) durch die Verbrennungskraftmaschine 3 angetrieben. Die erste Übersetzung ist durch den Zahneingriff des ersten Verzahnungsbauteils 8a mit einer Verzahnung 12 der Triebwelle 10 gebildet.
Zudem ist das Nebenaggregat 11 in dem ersten Betriebsmodus bei geöffneter Kupp- lung 21 durch die elektrische Maschine 5 antreibbar. Eine (zweite) Übersetzung zwi- schen der elektrischen Maschine 5 und dem Nebenaggregat 11 ist umgesetzt, wenn die zweite Schalteinheit 25 in ihre erste Schaltstellung verbracht ist (übrige Schaltein- heiten 23, 30 in Neutralstellung). Die zweite Übersetzung (gestrichelte Linie) ist durch den Zahneingriff zwischen der rotorfesten Welle 26 mit der Verbindungswelle 29, durch den Zahneingriff zwischen der Verbindungswelle 29 und dem achten Verzah- nungsbauteil 8g sowie durch den Zahneingriff zwischen dem ersten Verzahnungsbau- teil 8a und der Verzahnung 12 der Triebwelle 10 gebildet. Bei Umsetzen der zweiten Schaltstellung der zweiten Schalteinheit 25 ist eine weitere (dritte) Übersetzung zwi- schen der elektrischen Maschine 5 und dem Nebenaggregat 11 umgesetzt (übrige Schalteinheiten 23, 30 in Neutralstellung). Die dritte Übersetzung (gepunktete Linie) ist durch den Zahneingriff zwischen der rotorfesten Welle 26 mit der Verbindungswelle 29, durch den Zahneingriff zwischen der Verbindungswelle 29 und dem achten Ver- zahnungsbauteil 8g, die dritte Übersetzungsstufe 9c, die zweite Übersetzungsstufe 9b sowie durch den Zahneingriff zwischen dem ersten Verzahnungsbauteil 8a und der Verzahnung 12 der Triebwelle 10 gebildet.
In Fig. 5 ist ein zweiter Betriebsmodus veranschaulicht, in dem die Verbrennungskraft- maschine 3 angeschaltet ist und die Kupplung 21 geschlossen ist. Dadurch ist die Ausgangswelle 22, die sich stets mit einer bestimmten Mindestdrehzahl dreht, mit der ersten Eingangswelle 4 rotatorisch verbunden. Dieser zweite Betriebsmodus ist bei ei- nem Generieren von elektrischer Energie ausschließlich durch die Verbrennungskraft- maschine 3 im Stehen oder im Rollen des Kraftfahrzeuges, bei Umsetzen eines so ge- nannten Boost-Betriebs, in dem sowohl die Verbrennungskraftmaschine 3 als auch die elektrische Maschine 5 den Abtrieb 19 antreiben, bei einem Rekuperieren und Last- punktanhebung, wobei sowohl der Abtrieb 19 als auch die Verbrennungskraftma- schine 3 zum Antrieb der elektrischen Maschine 5 geschaltet sind, bei einem rein ver- brennungsmotorischen Fahren, bei dem die (mechanische) Energie zum Antrieb des Abtriebs 19 ausschließlich durch die Verbrennungskraftmaschine 3 erzeugt wird, so- wie bei Umsetzen einer Lastpunktanhebung, bei der sowohl die elektrische Maschine 5 als auch der Abtrieb 19 durch die Verbrennungskraftmaschine 3 angetrieben sind, umgesetzt. In dem zweiten Betriebsmodus ist dauerhaft die feste (erste) Übersetzung zwischen der Verbrennungskraftmaschine 3 und der Triebwelle 10 umgesetzt. Die erste Übersetzung ist wie in dem ersten Betriebsmodus durch den Zahneingriff des ersten Verzahnungsbauteils 8a mit der Verzahnung 12 der Triebwelle 10 gebildet.
In Verbindung mit Fig. 6 ist ein weiterer, dritter Betriebsmodus veranschaulicht, in dem ausschließlich die elektrische Maschine 5 zum Antreiben des Abtriebs 19 (Rein elektri- sches Fahren des Kraftfahrzeuges) eingesetzt ist. Die Verbrennungskraftmaschine 3 ist in diesem dritten Betriebsmodus von der ersten Eingangswelle 4 entkoppelt bzw. ausgeschaltet. Die Kupplung 21 ist folglich geöffnet. Wie gezeigt sind sechs verschie- dene Übersetzungen zwischen der elektrischen Maschine 5 und der Triebwelle 10 schaltbar.
In dem dritten Betriebsmodus sind wie in dem ersten Betriebsmodus die zweite Über- setzung und die dritte Übersetzung entsprechend schaltbar. Eine weitere (vierte) Übersetzung ist umgesetzt, wenn sich die dritte Schalteinheit 30 in ihrer zweiten Schaltstellung befindet und sich die erste Schalteinheit 23 in ihrer ersten Schaltstel- lung befindet (übrige Schalteinheit 25 in Neutralstellung). Die vierte Übersetzung (fett gestrichelte Linie) ist durch den Zahneingriff zwischen der rotorfesten Welle 26 mit der Verbindungswelle 29, durch den Zahneingriff zwischen der Verbindungswelle 29 und dem achten Verzahnungsbauteil 8g, die fünfte Übersetzungsstufe 9e, die erste Über- setzungsstufe 9a und durch den Zahneingriff zwischen dem ersten Verzahnungsbau- teil 8a und der Verzahnung 12 der Triebwelle 10 gebildet. Bei einer weiteren (fünften) Übersetzung befindet sich die erste Schalteinheit 23 in ihrer zweiten Schaltstellung und die dritte Schaltstellung 30 in der zweiten Schaltstellung (übrige Schalteinheit 25 in Neutralstellung). Die fünfte Übersetzung (fett punktierte Linie) ist damit durch den Zahneingriff zwischen der rotorfesten Welle 26 mit der Verbindungswelle 29, durch den Zahneingriff zwischen der Verbindungswelle 29 und dem achten Verzahnungs- bauteil 8g, die fünfte Übersetzungsstufe 9e, die zweite Übersetzungsstufe 9b und durch den Zahneingriff zwischen dem ersten Verzahnungsbauteil 8a und der Verzah- nung 12 der Triebwelle 10 gebildet. Eine weitere (sechste) Übersetzung ist umgesetzt, wenn sich die dritte Schalteinheit 30 in ihrer ersten Schaltstellung befindet und sich die erste Schalteinheit 23 in ihrer ersten Schaltstellung befindet (übrige Schalteinheit 25 in Neutralstellung). Die sechste Übersetzung (strich-punktierte Linie) ist durch den Zahneingriff zwischen der rotorfesten Welle 26 mit der Verbindungswelle 29, durch den Zahneingriff zwischen der Verbindungswelle 29 und dem achten Verzahnungs- bauteil 8g, die vierte Übersetzungsstufe 9d, die erste Übersetzungsstufe 9a und durch den Zahneingriff zwischen dem ersten Verzahnungsbauteil 8a und der Verzahnung 12 der Triebwelle 10 gebildet. Eine weitere (siebte) Übersetzung ist umgesetzt, wenn sich die dritte Schalteinheit 30 in ihrer ersten Schaltstellung befindet und sich die erste Schalteinheit 23 in ihrer zweiten Schaltstellung befindet (übrige Schalteinheit 25 in Neutralstellung). Die siebte Übersetzung (fett strich-punktierte Linie) ist durch den Zahneingriff zwischen der rotorfesten Welle 26 mit der Verbindungswelle 29, durch den Zahneingriff zwischen der Verbindungswelle 29 und dem achten Verzahnungs- bauteil 8g, die vierte Übersetzungsstufe 9d, die zweite Übersetzungsstufe 9b und durch den Zahneingriff zwischen dem ersten Verzahnungsbauteil 8a und der Verzah- nung 12 der Triebwelle 10 gebildet.
Mit Fig. 7 ist ein vierter Betriebsmodus veranschaulicht, der dann umgesetzt ist, wenn der Abtrieb 19 zum Antrieb der elektrischen Maschine 5 und/oder der Verbrennungs- kraftmaschine 3 (in Abhängigkeit der Stellung der Kupplung 21 ) antreibend wirkt. Die- ser vierte Betriebsmodus ist bei einem reinen Rekuperieren, wobei ausschließlich die Energie des Abtriebs 19 zum Erzeugen von elektrischer Energie seitens der elektri- schen Maschine 5 zugeführt wird, sowie bei einem Rekuperieren mit eingekuppelter Verbrennungskraftmaschine 3 (Verbrennungskraftmaschine 3 angeschaltet und Kupp- lung 21 geschlossen) zum Erzeugen von elektrischer Energie seitens der elektrischen Maschine 5 geschaltet.
In Abhängigkeit der Schaltstellungen der verschiedenen Schalteinheiten 23, 25 und 30 sind hierbei insgesamt sieben verschiedene Übersetzungen zwischen dem Abtrieb 19 / der Ausgangswelle 7 und der Triebwelle 10 wählbar. Eine erste Übersetzung (durch- gezogene Linie in Fig. 7) zwischen der Ausgangswelle 7 und der Triebwelle 10 ist um gesetzt, wenn sich die erste Schalteinheit 23 in ihrer ersten Schaltstellung befindet (übrige Schalteinheiten 25, 30 in Neutralstellung). Die erste Übersetzung zwischen der Ausgangswelle 7 und der Triebwelle 10 ist durch die erste Übersetzungsstufe 9a und den Zahneingriff zwischen dem ersten Verzahnungsbauteil 8a und der Verzahnung 12 der Triebwelle 10 gebildet. Eine zweite Übersetzung (gestrichelte Linie in Fig. 7) zwi- schen der Ausgangswelle 7 und der Triebwelle 10 ist umgesetzt, wenn sich die erste Schalteinheit 23 in ihrer zweiten Schaltstellung befindet (übrige Schalteinheiten 25, 30 in Neutralstellung). Die zweite Übersetzung zwischen der Ausgangswelle 7 und der Triebwelle 10 ist durch die zweite Übersetzungsstufe 9b und den Zahneingriff zwi- schen dem ersten Verzahnungsbauteil 8a und der Verzahnung 12 der Triebwelle 10 gebildet. Zusätzlich oder alternativ zu der zweiten Übersetzung kann die zweite Schalteinheit 25 auch so ausgebildet sein, dass die mit der gepunkteten Linie gekenn- zeichnete Übersetzung ermöglich ist. Dabei ist die erste Schalteinheit 23 in ihrer zwei- ten Schaltstellung und die zweite Schalteinheit 25 (in ihrer zweiten Schaltstellung) so geschaltet, dass das fünfte Verzahnungsbauteil 8e mit der ersten Eingangswelle 4 drehfest verbunden ist. Diese Übersetzung ist dann zwischen der Ausgangswelle 7 und der Triebwelle 10 durch die dritte Übersetzungsstufe 9c und den Zahneingriff zwi- schen dem ersten Verzahnungsbauteil 8a und der Verzahnung 12 der Triebwelle 10 gebildet. Eine dritte Übersetzung (strich-punktierte Linie in Fig. 7) zwischen der Aus- gangswelle 7 und der Triebwelle 10 ist umgesetzt, wenn sich die dritte Schalteinheit 30 in ihrer ersten Schaltstellung befindet und sich die zweite Schalteinheit 25 in ihrer ersten Schaltstellung befindet (erste Schalteinheit 23 in Neutralstellung). Die dritte Übersetzung zwischen der Ausgangswelle 7 und der Triebwelle 10 ist durch die vierte Übersetzungsstufe 9d und den Zahneingriff zwischen dem ersten Verzahnungsbauteil 8a und der Verzahnung 12 der Triebwelle 10 gebildet. Eine vierte Übersetzung (fett strich-punktierte Linie in Fig. 7) zwischen der Ausgangswelle 7 und der Triebwelle 10 ist umgesetzt, wenn sich die dritte Schalteinheit 30 in ihrer zweiten Schaltstellung be- findet und sich die zweite Schalteinheit 25 in ihrer ersten Schaltstellung befindet (erste Schalteinheit 23 in Neutralstellung). Die vierte Übersetzung zwischen der Ausgangs- welle 7 und der Triebwelle 10 ist durch die fünfte Übersetzungsstufe 9e und den Zahn- eingriff zwischen dem ersten Verzahnungsbauteil 8a und der Verzahnung 12 der Triebwelle 10 gebildet. Eine fünfte Übersetzung (fett gestrichelte Linie in Fig. 7) zwi- schen der Ausgangswelle 7 und der Triebwelle 10 ist umgesetzt, wenn sich die dritte Schalteinheit 30 in ihrer ersten Schaltstellung befindet und sich die zweite Schaltein- heit 25 in ihrer zweiten Schaltstellung befindet (erste Schalteinheit 23 in Neutralstel- lung). Die fünfte Übersetzung zwischen der Ausgangswelle 7 und der Triebwelle 10 ist durch die vierte Übersetzungsstufe 9d, die dritte Übersetzungsstufe 9c, die zweite Übersetzungsstufe 9b und den Zahneingriff zwischen dem ersten Verzahnungsbauteil 8a und der Verzahnung 12 der Triebwelle 10 gebildet. Eine sechste Übersetzung (fett punktierte Linie in Fig. 7) zwischen der Ausgangswelle 7 und der Triebwelle 10 ist um gesetzt, wenn sich die dritte Schalteinheit 30 in ihrer zweiten Schaltstellung befindet und sich die zweite Schalteinheit 25 in ihrer zweiten Schaltstellung befindet (erste Schalteinheit 23 in Neutralstellung). Die sechste Übersetzung zwischen der Aus- gangswelle 7 und der Triebwelle 10 ist durch die fünfte Übersetzungsstufe 9e, die dritte Übersetzungsstufe 9c, die zweite Übersetzungsstufe 9b und den Zahneingriff zwischen dem ersten Verzahnungsbauteil 8a und der Verzahnung 12 der Triebwelle 10 gebildet.
Hinsichtlich der elektrischen Maschine 5 sei zudem darauf hingewiesen, dass diese hinsichtlich ihres Rotors 33 in weiteren Ausführungen auch von der rotorfesten Welle 26 / der Rotorverzahnung 28 abkoppelbar ist. Dann ist bevorzugt eine Kupplung in Form einer Magnetkupplung umgesetzt, sodass in einer geöffneten Stellung der Kupp- lung der Rotor 33 unabhängig von der Drehbewegung der Getriebeeinrichtung 1 / der Rotorverzahnung 28 still stehen kann. Auch das Nebenaggregat 11 ist in weiteren Ausführungen mit einer Kupplung ausgestattet, um die Triebwelle 10 von der Verzah- nung 12 im Betrieb wahlweise zu entkoppeln.
In anderen Worten ausgedrückt, liegt erfindungsgemäß eine Verbesserung in einer di- rekten Anbindung des Kompressors (Nebenaggregat 11 ) am Getriebe (Getriebeein- richtung 1 ). Dies hat den Vorteil die mechanische Leistung direkt abzugreifen, soweit das Verbrennungsaggregat 3 beteiligt ist und ansonsten die Energie aus dem E-Motor (elektrische Maschine 5) zu beziehen. Bei einer Abschaltung der Verbrennungskraft- maschine 3 oder für einen Start-Stopp Betrieb kann der Kompressor 11 über den Elektromotor 5 angetrieben werden. Des Weiteren ist ebenso eine Vorklimatisierung des Fahrzeugs möglich.
Beispielsweise findet die erfindungsgemäße mit einem 6+2-Gang-Getriebe 1 Anwen- dung. Hierbei handelt es sich um ein Hybridgetriebe 1 mit Verbrennungskraftmaschine 3 und E-Maschine 5, welche über drei interagierende Teilgetriebe 16, 17, 18 die Leis- tungsverzeigung bis zum Abtrieb 19 realisiert. Durch Anbindung des Kompressors 11 an die erste Zahnradstufe (erste Übersetzungsstufe 9a) ist der bereits beschriebene Betrieb des Kompressors 11 unabhängig von Abtrieb 19 und der Verbrennungskraft- maschine 3 möglich. Der Betrieb unterscheidet sich in den verschiedenen hybriden Betriebsmodi wie folgt. Modus I (erster Betriebsmodus): Beinhaltet die Zustände Ste- hen und Rollen. Dabei kann der Kompressor 11 von der Verbrennungskraftmaschine 3 oder in zwei Varianten von der E-Maschine 5 betrieben werden. Modus II (zweiter Betriebsmodus): Beinhaltet die Zustände Generieren / Rekuperieren mit Lastpunktan- hebung / Verbrennungskraftmaschine-Fahren / Boosten / Lastpunktanhebung; d.h. jene Zustände, bei welchen die Verbrennungskraftmaschine 3 in Verwendung steht. Bei diesem Modus kann der Kompressor 11 nur in einer fixen Übersetzung betrieben werden. Modus III (dritter Betriebsmodus): Rein elektrisches Fahren; hierbei kann der Kompressor 11 über die Teilgetriebe 16, 17 ,18 in sechs verschiedenen Übersetzun- gen zur Drehzahl der Elektrischen Maschine 5 betrieben werden. Dies kann zur Rege- lung im Bestpunktbereich dienen, aber auch um den Kompressor 11 vor Überlast zu schützen, beziehungsweise mehr Kälteleistung bereitzustellen, wenn diese benötigt wird. Modus IV (vierter Betriebsmodus): Rekuperieren; hier sind ähnlich zu Modus III sieben verschiedene Übersetzungen durch die Teilgetriebe 16, 17, 18 möglich. Um dennoch den Kompressor gänzlich vom übrigen Antriebsstrang 2 zu trennen, ist der Einbau einer konventionellen Magnetkupplung, einer innovativen MRF-Kupplung oder ähnlichem möglich.
Bezuqszeichenliste Getriebeeinrichtung
Antriebsstrang
Verbrennungskraftmaschine
erste Eingangswelle
elektrische Maschine
zweite Eingangswelle
Ausgangswelle (der Getriebeeinrichtung) Verzahnungsbauteil
a erstes Verzahnungsbauteil
b zweites Verzahnungsbauteil
c drittes Verzahnungsbauteil
d viertes Verzahnungsbauteil
e fünftes Verzahnungsbauteil
f sechstes Verzahnungsbauteil
g siebtes Verzahnungsbauteil
h achtes Verzahnungsbauteil
i neuntes Verzahnungsbauteil
j zehntes Verzahnungsbauteil
a erste Übersetzungsstufe
b zweite Übersetzungsstufe
c dritte Übersetzungsstufe
d vierte Übersetzungsstufe
e fünfte Übersetzungsstufe
0 Triebwelle
1 Nebenaggregat
2 Verzahnung
3 Zahnrad
4 Aggregatsgehäuse
5 Getriebegehäuse
6 erstes Teilgetriebe zweites Teilgetriebe
drittes Teilgetriebe
Abtrieb
Differenzial
Kupplung
Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine erste Schalteinheit
Zwischenwelle
zweite Schalteinheit
rotorfeste Welle
Maschinengehäuse
Rotorverzahnung
Verbindungswelle
dritte Schalteinheit
Loslager
Festlager
Rotor

Claims

Patentansprüche
1. Getriebeeinrichtung (1 ) für einen Antriebsstrang (2) eines Hybridkraftfahrzeu- ges, mit einer, mit einer Verbrennungskraftmaschine (3) wirkverbindbaren, ers- ten Eingangswelle (4), einer, mit einer elektrischen Maschine (5) wirkverbunde- nen oder wirkverbindbaren, zweiten Eingangswelle (6), einer Ausgangswelle (7) und mehreren, zwischen der ersten Eingangswelle (4), der zweiten Eingangs- welle (6) und der Ausgangswelle (7) angeordneten, miteinander in Zahneingriff stehende Verzahnungsbauteile (8) aufweisenden, schaltbaren Übersetzungs- stufen (9a, 9b, 9c, 9d, 9e), dadurch gekennzeichnet, dass eine an einer Trieb- welle (10) eines Nebenaggregats (11 ) ausgebildete Verzahnung (12) rotatorisch mit einem bestimmten Verzahnungsbauteil (8a) einer der Übersetzungsstufen (9a) gekoppelt ist.
2. Getriebeeinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (12) der Triebwelle (10) durch ein separat von der Triebwelle (10) ausgeformtes Zahnrad (13) oder einen stoffeinteilig mit der Triebwelle (10) aus- geformten Verzahnungsbereich ausgebildet ist.
3. Getriebeeinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (12) der Triebwelle (10) direkt mit dem bestimmten Verzah- nungsbauteil (8a) in Zahneingriff steht oder indirekt mit dem bestimmten Ver- zahnungsbauteil (8a) rotatorisch gekoppelt ist.
4. Getriebeeinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein Aggregatsgehäuse (14) des Nebenaggregats (11 ) in einem die Übersetzungsstufen (9a, 9b, 9c, 9d, 9e) umhausenden Getriebegehäuse (15) aufgenommen ist.
5. Getriebeeinrichtung (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Getriebegehäuse (15) zumindest ein Anschluss für einen Ein- oder Ausgang des Nebenaggregats (11 ) eingebracht ist.
6. Getriebeeinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass das bestimmte Verzahnungsbauteil (8a) hinsichtlich seiner Posi- tion so gewählt ist und die Übersetzungsstufen (9a, 9b, 9c, 9d, 9e) so ausgebil- det sind, dass die zwischen der zweiten Eingangswelle (6) und der Triebwelle (10) und/oder zwischen der Ausgangswelle (7) und der Triebwelle (10) ange- ordneten Übersetzungsstufen (9a, 9b, 9c, 9d, 9e) einzeln schaltbar sind.
7. Getriebeeinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass zwischen der ersten Eingangswelle (4) und der Ausgangswelle (7) zumindest ein, mehrere Übersetzungsstufen (9a, 9b) aufweisendes, erstes Teilgetriebe (16) angeordnet ist.
8. Getriebeeinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass zwischen der zweiten Eingangswelle (6) und der Ausgangswelle (7) zumindest ein, mehrere Übersetzungsstufen (9d, 9e) aufweisendes, zweites Teilgetriebe (17) angeordnet ist.
9. Getriebeeinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass zwischen der ersten Eingangswelle (4) und der zweiten Ein- gangswelle (6) zumindest ein, mehrere Übersetzungsstufen (9b, 9c) aufweisen- des, drittes Teilgetriebe (18) angeordnet ist.
10. Antriebsstrang (2) für ein Hybridkraftfahrzeug, mit einer Getriebeeinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, einer mit der ersten Eingangswelle (4) ge- koppelten oder koppelbaren Verbrennungskraftmaschine (3) und einer mit der zweiten Eingangswelle (6) gekoppelten elektrischen Maschine (5).
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