WO2019114862A1 - Hybridgetriebe sowie fahrzeug mit dem hybridgetriebe - Google Patents

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WO2019114862A1
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input shaft
gear
hybrid transmission
transmission
translation
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PCT/DE2018/100958
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Martin Vornehm
Andreas Kinigadner
Holger Witt
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • B60K2006/4841—Step up or reduction gearing driving generator, e.g. to operate generator in most efficient speed range the gear provides shifting between multiple ratios
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    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
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    • F16H2003/0803—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts with countershafts coaxial with input or output shaft
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    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a hybrid transmission for a vehicle having the features of the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a vehicle with this Flybridgetriebe.
  • the powertrain has a connection to an electric motor and to an internal combustion engine, so that they can optionally deliver a traction torque for the hybrid vehicle in parallel or alternately.
  • the characteristics of the two engines are very different, so that new transmission structures are needed to be able to connect both engines in an application-oriented manner.
  • the publication DE 10 2016 217 580 B3 which probably forms the closest prior art, describes a hybrid transmission for a vehicle, which has three partial transmission sections, which can be interconnected differently, to a plurality of gears for the torque path of the electric motor and / or to provide the internal combustion engine.
  • the hybrid transmission each has an input shaft for the electric motor and for the internal combustion engine, which are coaxially arranged side by side, and an output shaft, which is positioned parallel offset to the input shafts.
  • the subject of the invention is thus a hybrid transmission which is suitable and / or designed for a vehicle.
  • the vehicle is designed, for example, as a passenger car, truck, bus, etc.
  • the hybrid transmission is the only drive gear in the vehicle.
  • the hybrid transmission is designed to couple at least or exactly one electric motor-also called an electric machine-and to couple at least or exactly one internal combustion engine-also called an internal combustion engine-to direct its torque as traction torque to driven wheels of the vehicle.
  • the hybrid transmission has a VM input shaft for coupling with the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine forms part of the hybrid transmission.
  • a damper or an intermediate gear can be arranged between the VM input shaft and the internal combustion engine.
  • the hybrid transmission preferably or optionally has a clutch device, wherein the clutch device is arranged between the VM input shaft and the internal combustion engine.
  • the coupling device is preferably designed as a friction clutch device.
  • the clutch device has the property of opening and closing a torque path that passes from the engine to the VM input shaft.
  • the hybrid transmission has an EM input shaft for coupling to the electric motor.
  • the electric motor forms part of the hybrid transmission.
  • the electric motor may be coaxial with the EM input shaft, however, it is also possible for the electric motor to be offset in parallel or oriented at a different angle to the EM input shaft. In these cases, respective intermediate gear are provided.
  • the electric motor is always and / or permanently non-rotatably operatively connected to the EM input shaft.
  • the hybrid transmission has an output shaft, wherein the output shaft, for example, with a differential means for distributing the transmitted drive torque to the driven wheels operatively connected or coupled by transmission technology.
  • Tx where x may be any index number, is used exclusively for the assignment and identification of the respective components.
  • gear-technical connection is understood in particular an operative connection, via which a torque can be transmitted from one shaft to the other shaft.
  • the hybrid transmission has a T1 partial transmission section, wherein the T1 -
  • Part gear portion is formed to connect the VM input shaft to the output shaft via at least or exactly one translation switchable.
  • the translation is referred to as the first T1 translation.
  • the T1 partial transmission section can be set in a neutral state, so that the operative connection via the T1 partial transmission section is canceled.
  • the T1 sub-gear portion has a second T1 translation.
  • the hybrid transmission has a T2 partial transmission section, which transmits the EM
  • Input shaft can connect to the output shaft via at least or exactly one translation switchable.
  • the translation is referred to as the first T2 translation.
  • the T2 sub-gear portion has a second T2 translation.
  • the hybrid transmission has a T3 sub-transmission section for connecting the VM input shaft to the EM input shaft via at least or exactly two translations.
  • the T3 partial transmission section can be set in a neutral state, so that the operative connection between the VM input shaft and the EM input shaft is canceled.
  • the T3 Sub-transmission section may have as the translations at least or exactly one H-translation and one L-translation.
  • the respective translation may be designed as a translation, translation or as a 1: 1 translation.
  • the three partial transmission sections are arranged in a triangle, the VM input shaft and in each case one member (in particular an input or output) of the T1 partial transmission section and the T3 partial transmission section abutting at a first node and / or the EM at a second node - Input shaft and a respective body (in particular an input or output) of the T3-Teilgetriebeabitess and the T2-Teilgetriebeabterrorisms invest and / or at a third node, the output shaft and a respective organ (in particular an input or output) of the T1-Teilgetriebeabterrorisms and T2 - abut partial gear section.
  • the VM input shaft and the EM input shaft are arranged concentrically with each other.
  • the VM input shaft and the EM input shaft extend in a common axial space coaxial with each other.
  • at least one transmission component in particular at least one gear, is arranged on the EM input shaft.
  • the electric motor is arranged coaxially and / or concentrically with the VM input shaft and / or EM input shaft. Due to the coaxial and / or concentric arrangement of the electric motor this can be arranged in a particularly space-saving.
  • the electric motor is arranged between the internal combustion engine and the partial transmission sections or at least on the axial side of the internal combustion engine.
  • the electric motor is arranged inside the transmission between the partial transmissions T2 and T3.
  • the EM input shaft is formed as a hollow shaft, which is arranged coaxially with the VM input shaft.
  • the VM input shaft fully penetrates the EM input shaft, i. the VM input shaft protrudes beyond the EM input shaft on the side of the engine and / or the VM input shaft protrudes beyond the EM input shaft on the opposite side to the engine.
  • the advantage of the invention results from a very compact construction of the hybrid transmission, in particular in the axial direction.
  • By nesting the EM input shaft and the VM input shaft due to the concentric arrangement, for example, bearings etc. can also be arranged to save space.
  • a rotor of the electric motor with the EM input shaft is firmly connected.
  • the electric motor forms a direct motor or a direct drive for the EM input shaft.
  • the electric motor is arranged coaxially and / or concentrically with the coupling device.
  • a cylinder volume or installation space within the electric motor, in particular within the rotor of the electric motor, is used as installation space for the coupling device.
  • the T1 partial transmission section and the T3 partial transmission section have a common transmission stage.
  • the hybrid transmission particularly preferably has a double gear, which is also known as a two-lane, exactly two-lane or at least two-lane gear can be designated.
  • the double gear has a T1-Zahnradabêt and a T3 gear portion, wherein the two gear portions are coupled together loftest.
  • Each of the gear portions is formed as a wheel, preferably as a gear, in particular with a straight toothing or helical toothing.
  • the T1 gear portion forms a part of the T1 sub-gear portion and the T3 gear portion forms part of the T3 sub-gear portion.
  • the respective gear portion forms a torque transmitting wheel in one of the gear stages of the T1 partial transmission section or the T3 partial transmission section.
  • the double gear forms part of the L-ratio and part of the first T1-ratio.
  • the double gear is formed as a loose wheel on the output shaft and mounted relative to the output shaft. This double gear in its configuration as idler gear is also referred to as Doppellosrad. It is enabled that the double gear can be used as a bridge link between components of the VM input shaft and the EM input shaft.
  • the T1 partial transmission section has an S1 switching device
  • the T2 sub-transmission section has an S2 shifting device
  • the T3 sub-transmission section has an S3 shifting device
  • the S2-switching device is arranged on the output shaft and can set a loose wheel of the first T2-translation and optionally additionally a loose wheel of the second T2-translation with the output shaft rotation.
  • the first T2 ratio has a fixed gear on the EM input shaft
  • the optional second T2 gear ratio has a fixed gear on the EM input shaft.
  • the S3 switching device is arranged on the VM input shaft and / or the EM input shaft and can set a loose wheel of the L-translation with the EM input shaft rotationally fixed, wherein the idler gear with the T2 Gear section of the double gear meshes.
  • the idler gear is rotatably set with the EM input shaft, so that a torque path is formed on the double gear.
  • the S1-switching device is arranged on the output shaft.
  • the S1 -shafting device can set the double gear with the output shaft rotation.
  • the first T1 translation and the optional second T1 translation may each have a fixed wheel on the VM input shaft. If the S1 -shafting device is switched to the rotationally fixed coupling with the double gear, then there is a gearbox connection between the VM input shaft via the first T1-translation with the output shaft. If a loose wheel of the second T1 - gear ratio with the output shaft rotatably set by the S1 -Schalt Anlagen, so there is a transmission connection of the VM input shaft via the second, optional T1 - translation with the output shaft.
  • the switching devices in particular the S1-switching device, the S2-switching device and / or the S3-switching device, as exclusively form-locking switching devices are formed.
  • these are realized as unsynchronizing or unsynchronized switching device.
  • these are designed as a sliding sleeve device.
  • all switching devices of the T1, T2 and T3 partial transmissions are actuated automatically by one or more actuator devices as part of a control device.
  • the parking lock function is actuated by these control and actuator devices.
  • This parking lock function is preferably effected by an additional actuator device, or by an additional switching position of the existing actuator devices, or by an additional combination of existing switching positions of the existing actuator devices.
  • This additional combination represents, for example, the insertion of a T1 partial transmission ratio together with a T2 partial transmission ratio together with a T3 partial transmission ratio, which results in preventing any transmission revolutions.
  • the hybrid transmission can assume a first switching state, wherein a VM torque path for a traction torque of the internal combustion engine via the L-translation of the T3 partial transmission section and on the first T2-ratio of the T2 sub-transmission section is guided, so that a first overall ratio of the hybrid transmission and / or gear of the hybrid transmission is selected for the internal combustion engine.
  • the hybrid transmission can assume a second switching state, wherein a VM torque path for a traction torque of the internal combustion engine via the H-translation of the T3-part transmission section and the first T2-ratio of the T2-part transmission section is guided, so that a second overall ratio of the hybrid transmission and / or gear of the hybrid transmission is selected.
  • the hybrid transmission can assume further switching states, wherein an EM torque path for a
  • Part gear section is performed, so that a first overall ratio of the hybrid transmission and / or gear of the hybrid transmission is selected for the electric motor.
  • the hybrid transmission can take a further switching state, wherein an EM torque path for a traction torque of the electric motor on the H translation of the T3-part transmission section and the first T1-T1 partial transmission section is guided, so that a second overall ratio of the hybrid transmission and / or gear of the hybrid transmission is selected for the electric motor.
  • two different overall ratios and / or gears of the hybrid transmission for the electric motor can be realized by switching the T3-part transmission section.
  • the T1 partial transmission section has the second T1 ratio
  • two further overall ratios of the hybrid transmission and / or gears of the hybrid transmission for the electric motor can be implemented.
  • an actuator device can be provided for switching the switching states of the hybrid transmission, wherein the actuator device actuates a stalled state of the hybrid transmission.
  • This stall condition can be established by means of the actuator device, which may additionally or alternatively be a parking brake actuator here.
  • Another object of the invention relates to a method for operating the hybrid transmission, as described above or according to one of the preceding claims. It is envisaged that in the context of the method at least one of the switching devices is switched. Another item The invention relates to a vehicle with the hybrid transmission, as described above or according to one of the preceding claims and / or for carrying out the method, as described above.
  • Figure 1 is a schematic representation of a hybrid transmission as an embodiment of the invention
  • the vehicle 1 shows a schematic representation of a vehicle 1 with a hybrid transmission 2 as an embodiment of the invention.
  • the vehicle 1 or the hybrid transmission 2 has an internal combustion engine or internal combustion engine 3 and an electric motor 4 (electric machine) as traction motors.
  • the electric motor 4 can also be used as a generator.
  • the hybrid transmission 2 forms a drive train which the drive torques of
  • the hybrid transmission 2 has a VM input shaft 7 and an EM input shaft 8. Furthermore, the hybrid transmission 2 has an output shaft 9, which is operatively connected to the differential device 6.
  • the VM input shaft 7 is optionally operatively connected via a coupling device K0, in particular designed as a separating clutch, in particular as a multi-plate clutch, with the internal combustion engine 3.
  • the electric motor 4 is operatively connected to the EM input shaft 8. Both before and after the coupling device K0 can each be provided a damping device.
  • between the electric motor 4 and the EM Input shaft 8 may also be provided a damping device and / or coupling device.
  • the damping devices may each be provided individually, in pairs in different combinations or in all three disclosed positions at the same time.
  • the VM input shaft 7 may be permanently and / or non-rotatably connected to an output shaft or rotor shaft of the internal combustion engine 3, possibly with the interposition of a damping device.
  • the above-mentioned damping in the area between the electric motor 4 and EM input shaft may be permanently and / or non-rotatably connected to an output shaft or rotor shaft of the internal combustion engine 3, possibly with the interposition of a damping device.
  • the hybrid transmission 2 has a T1 partial transmission section 10, a T2 partial transmission section 11 and a T3 partial transmission section 12.
  • the VM input shaft 7 can be brought into operative connection with the output shaft 9 via the T1 partial transmission section 10
  • the EM input shaft 8 can be brought into operative connection with the output shaft 9 via the T2 partial transmission section 11 and via the T3 partial transmission section 12
  • VM input shaft 7 are brought into operative connection with the EM input shaft 8.
  • a VM torque path of the internal combustion engine 3 can be guided by the internal combustion engine 3, via the clutch device KO, the VM input shaft 7 via the T1 partial transmission section 10 to the output shaft 9.
  • the VM torque path can be guided from the engine 3 via the clutch device KO, the VM input shaft 7, the T3 partial transmission section 12 to the EM input shaft 8 and then via the T2 subtransmission section 11 to the output shaft 9.
  • An EM torque path of the electric motor 4 may be from the electric motor 4 via the EM input shaft 8, the T2 sub-transmission portion 11 to the output shaft
  • each of the partial transmission sections 10, 11, 12 has two different, shiftable ratios, which are graded so that by different combinations of the shiftable ratios of the individual partial transmission sections 10, 11, 12 a total of six different overall ratios (1. 6th gear) between the VM input shaft 7 and the output shaft 9 can be realized.
  • two gears by means of the selectable translations of the T1 partial transmission section 10 two gears by means of the selectable translations of the T2 sub-transmission section 11 using a first translation of the T3 sub-transmission section 12 and two gears by means of the selectable translations of the T2 sub-transmission section 11 using the second translation of the T3 partial transmission section 12 implemented.
  • the T2 partial transmission section has only the first T2 ratio, so that only 5 speeds from 4 wheel levels can be converted for the internal combustion engine 3.
  • FIG. 2 shows a possible embodiment of the hybrid transmission 2 in FIG. 1 as an exemplary embodiment of the invention.
  • the internal combustion engine 3 and the electric motor 4 and the VM input shaft 7 and the EM input shaft 8 and the output shaft 9 are shown in the hybrid transmission 2 again.
  • the EM input shaft is formed as a hollow shaft, wherein the VM input shaft 7 is arranged coaxially and / or concentrically with the EM input shaft 8 and passes through them completely.
  • the electric motor 4 may be arranged coaxially with the EM input shaft 8, wherein the rotor shaft of the electric motor 4 is non-rotatably connected to the EM input shaft 8.
  • the electric motor 4, in particular the rotor shaft of the electric motor 4 is arranged coaxially with the VM input shaft 7.
  • the VM input shaft 7 and the EM input shaft 8 are arranged coaxially and concentrically.
  • the output shaft 9 is arranged parallel to the VM input shaft 7 and / or to the EM input shaft 8, but offset parallel thereto.
  • the output shaft 9 forms an input to the differential device 6.
  • the hybrid transmission 2 has the T1 partial transmission section 10, the T2 sub-transmission section 11 and the T3 partial transmission section 12, which are arranged in the axial direction to the shafts 7, 8, 9 next to each other.
  • an S1-switching device (denoted by T1) and a T1-gear stage are arranged.
  • the T1 transmission stage has a first T1 transmission 13 and a second T1 transmission 14.
  • the first T1-translation 13 has a fixed gear 13.1, which is rotatably mounted on the VM input shaft 7, and a loose wheel 13.2, which is arranged on the output shaft 9 and which meshes with the fixed gear 13.1.
  • the second T1 gear 14 has a fixed gear 14.1 disposed on the VM input shaft 7 and a T1 gear portion 14.2 forming part of a double gear 15, the double gear 15 being rotatably disposed on the output shaft 9.
  • the T1 gear portion 14.2 meshes with the fixed gear 14.1.
  • the double gear 15 thus forms part of the second T1 gear 14 with the T1 gear portion 14.2.
  • the S1 switching device is arranged on the output shaft 9 and designed, for example, as a sliding sleeve device.
  • the S1 -Schalt driving makes it possible to set in a switch position A, the idler 13.2 of the first T1-translation 13 or in a switching position B, the double gear 15 with the output shaft 9 rotatably.
  • the S1 switch can assume a neutral position.
  • the first T1-ratio transmission 13 is designed as a transmission stage and converts a V5 transmission stage and / or a gear 5 in the VM torque path.
  • the second T1 -translation is designed as a gear stage and converts a V3 gear stage and / or a gear 3 in the VM torque path.
  • an L-translation 16 and an S3-switching device (designated T3) are arranged.
  • the L-translation 16 has a loose wheel 16.1, which is rotatably mounted on the EM input shaft 8.
  • the L-gear 16 has a T3 gear portion 16.2, which forms part of the double gear 15 and thus rotatably coupled to the T1 gear portion 14.2.
  • the S3 switching device is disposed on the EM input shaft 8 and may be formed analogous to the S1 switching device, so reference is made to the description thereof.
  • the switching device T3 can set in a switching position C, the VM input shaft 7 and the EM input shaft 8 in a H-translation with each other rotationally fixed.
  • the S2 shift device can set the idler gear 16.1 in rotation with the EM input shaft 8 in the L-ratio.
  • the S2-switching device can assume a neutral position.
  • the T2 partial transmission section 11 has a T2 gear stage with a first T2 ratio 17 and a second T2 ratio 18. Further, the T2 sub-gear portion has an S2 switching means (labeled T2) disposed on the output shaft 9.
  • the formation of the S2-switching device can be realized as described above in the S2-switching device.
  • the first T2 translation 17 has a fixed gear 17.1, which is arranged on the EM input shaft 8. Furthermore, the first T2-translation 17 on a idler gear 17.2, which is rotatably mounted on the output shaft 9. The idler gear 17.2 meshes with the fixed gear 17.1.
  • the second T2-ratio transmission 18 has a fixed gear 18.1, which is arranged on the EM input shaft 8. Further, the second T2-translation 18, a idler gear 18.2, which is rotatably mounted on the output shaft 9. The idler gear 18.2 meshes with the fixed gear 18.1.
  • a switch position E of the S2 shift device the idler gear 18.2 of the second T2 gear stage is rotatably coupled to the output shaft 9.
  • the switch position E the EM input shaft 8 and the output shaft 9 via the second T2 translation 18 are operatively connected to each other.
  • a shift position F is the idler gear 17.2 rotatably coupled to the output shaft 9.
  • the switch position F the EM input shaft 8 and the output shaft 9 via the first T2 translation 17 are operatively connected to each other.
  • the S3-switching device In the event that the S3-switching device is in the switching position C (H-translation), the first T2-translation 17 and the second T2 translation 18 for the VM torque path of the internal combustion engine 3 as V2 gear stage / gear 2 or V6 gear stage / gear 6 can be used. In the event that the S3-switching device is in the shift position D (L-translation), the first T2-translation 17 and the second T2-translation 18 for the VM torque path of the internal combustion engine 3 as V1-gear / gear 1 or V4 gearbox / gear 4 can be used.
  • the hybrid transmission 2 can take one, some or all of the following operating states:
  • the gears 1, 2, 3, 4, 5, 6 correspond to different driving gears, wherein at a given input speed at the VM input shaft, the driving speed increases from gear 1 to gear 6 successively.
  • E2 and E6 whereby at a given input speed at the EM input shaft, the driving speed at E2 is lower than at E6.
  • V1, V2, V4 and V6 are designed as parallel flybrid states.
  • V3 and V5 can be converted into parallel hybrid states by connecting E2 or E6.
  • FIG. 3 shows an alternative of the hybrid transmission 2 in FIG.
  • the alternative shows a functional wheel-change, wherein the second T2-gear ratio 18 of the gear 5 and the first T1-gear 13 of the gear 6 is assigned.
  • the translation 16 is designed so that a change between H and L corresponds to only one increment on the order of one gear.
  • H stands for a smaller translation into the slow (high), whereby here a translation of 1 is preferred, while L means a larger translation into the slow (low).
  • FIG. 4 in contrast to FIG.
  • the first T1-ratio 14 is assigned to the gear 4 and the gear ratio 16 is adjusted, so that a change between H and L corresponds to only one increment on the order of one gear ,
  • Such alternatives allow for other pure electromotive gangs and jumps and, in part, other transitions between the hybrid modes.
  • FIG. 6 shows an alternative of the position of the switching device T1. This is arranged on the output shaft 9 instead of on the EM input shaft 8. The position of the respective idler gears and fixed wheels are reversed accordingly. This alternative can be implemented for all variants in FIGS 2-5.
  • the hybrid transmission 2 is shown with a different output.
  • the last gear ratio to the differential device 6 between the electric motor 4 and the gear sections 11, 12,13 is arranged.
  • This embodiment is particularly preferably used in a front transverse drive. This alternative can be implemented for all variants in FIGS 2-6.
  • the hybrid transmission 2 is shown in particular as a longitudinal rear-wheel drive (inline drive), with a final gear ratio to the propshaft and / or rear axle and / or four-wheel transfer case on the side opposite the engine 3 side of the hybrid transmission 2.
  • This alternative can be implemented for all variants in Figures 2-6.
  • FIG. 9 shows an alternative embodiment in which the first T1 partial transmission section has only one transmission stage, which in this alternative embodiment is associated with the third gear.
  • the hybrid transmission 2 only four wheel planes and can provide 5 different gears for the internal combustion engine 3.
  • the hybrid transmission 2 is designed to be shorter in this alternative embodiment.
  • the S1 switching device can, as shown in FIG. 9, be arranged at the free end of the output shaft 9. Alternatively, this may be positioned between the double gear 15 and the second T2 gear stage.
  • FIG. 10 shows a further alternative embodiment as a modification of FIG. 9.
  • the S1 shifting device can couple the double gearwheel 15 to the output shaft 9 in order to represent a gear 3.
  • the S1 switching device are driven in a parking brake P, wherein the output shaft 9 is fixed to the housing.
  • the presentation of a parking brake function is also possible by the S1-Schaltinraum occupying position B to set gear 3, and the S2-switching device occupies one of the switch positions E or F, and the S3-switching device occupies one of the positions D or E, whereby in addition to the gear 3 another gear on the T2 and T3 part gear is engaged, causing an internal blocking of the overall transmission.
  • the Flybridgetriebe 2 may have an actuator 19, wherein the actuator device 19 may switch the S1 -Schalt Road, S2-switching device and / or S3-switching device to put them in the above-designated parking brake function.
  • the actuator device 19 is shown schematically in FIGS. 3 and 10. As an example, the actuator device 19 and the operating lines to the switching devices has been outlined with dashed lines.
  • FIG. 11 shows a variant of FIGS. 9 and 10, wherein the coupling device KO is arranged on one side of the hybrid transmission 2, which is opposite to the electric motor 4.
  • the coupling device KO couples the VM input shaft 7 with the wheel 14.1, which is now in the form of a loose wheel.

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Abstract

Hybridgetriebe (2) für ein Fahrzeug (1),mit einer VM-Eingangswelle (7) zur Kopplung mit einem Verbrennungsmotor (3) und mit einer EM-Eingangswelle (8) zur Kopplung mit einem Elektromotor (4), und mit einer Ausgangswelle (9) sowie dem Elektromotor (4), mit einem T1-Teilgetriebeabschnitt (10), wobei der T1-Teilgetriebeabschnitt (10) die VM-Eingangswelle (7) mit der Ausgangswelle (9) über mindestens oder genau eine erste T1-Übersetzung (13) schaltbar verbinden kann, mit einem T2-Teilgetriebeabschnitt (11), wobei der T2-Teilgetriebeabschnitt (11) die EM-Eingangswelle (8) mit der Ausgangswelle (9) über mindestens eine erste T2-Übersetzung (17) schaltbar verbinden kann, mit einem T3-Teilgetriebeabschnitt (12), wobei der T3-Teilgetriebeabschnitt (12) die VM-Eingangswelle (7) und die EM-Eingangswelle (8) über mindestens eine H-Übersetzung (H) und mindestens eine L-Übersetzung (L) schaltbar verbinden kann, wobei die VM-Eingangswelle (7) und die EM-Eingangswelle (8) koaxial zueinander angeordnet sind und/oder der Elektromotor (4) koaxial zu der VM-Eingangswelle (7) und/oder der EM-Eingangswelle (8) angeordnet ist.

Description

Hvbridqetriebe sowie Fahrzeug mit dem Hvbridqetriebe
Die Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit diesem Flybridgetriebe.
Bei Hybridfahrzeugen verfügt der Antriebsstrang über eine Anbindung an einen Elektromotor und an einen Verbrennungsmotor, so dass diese wahlweise parallel oder abwechselnd ein Traktionsmoment für das Hybridfahrzeug liefern können. Die Charakteristika der beiden Motoren sind stark unterschiedlich, so dass neue Getriebestrukturen benötigt werden, um beide Motoren anwendungsgerecht anbinden zu können.
Die Druckschrift DE 10 2016 217 580 B3, die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, beschreibt ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug, welches drei Teilgetriebeabschnitte aufweist, die unterschiedlich miteinander verschaltet werden können, um eine Vielzahl von Gängen für den Momentenpfad des Elektromotors und/oder des Verbrennungsmotors bereitstellen zu können. Das Hybridgetriebe weist jeweils eine Eingangswelle für den Elektromotor und für den Verbrennungsmotor auf, welche koaxial nebeneinander angeordnet sind, sowie eine Ausgangswelle, welche parallel versetzt zu den Eingangswellen positioniert ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welches besonders kompakt aufgebaut ist. Diese Aufgabe wird durch ein Hybridgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren. Der Gegenstand der Erfindung ist somit ein Hybridgetriebe, welches für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Fahrzeug ist beispielsweise als ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bus, etc. ausgebildet. Vorzugsweise ist das Hybridgetriebe das einzige Antriebsgetriebe in dem Fahrzeug.
Das Hybridgetriebe ist ausgebildet, mindestens oder genau einen Elektromotor - auch elektrische Maschine zu nennen - und mindestens oder genau einen Verbrennungsmotor - auch Verbrennungskraftmaschine zu nennen - anzukoppeln, um deren Drehmoment als Traktionsmoment zu angetriebenen Rädern des Fahrzeugs zu leiten.
Das Hybridgetriebe weist eine VM-Eingangswelle zur Kopplung mit der Verbrennungskraftmaschine auf. Optional bildet die Verbrennungskraftmaschine einen Bestandteil des Hybridgetriebes. Zwischen der VM-Eingangswelle und der Verbrennungskraftmaschine kann beispielsweise ein Dämpfer oder auch ein Zwischengetriebe angeordnet sein.
Das Hybridgetriebe weist vorzugsweise oder optional eine Kupplungseinrichtung auf, wobei die Kupplungseinrichtung zwischen der VM-Eingangswelle und dem Verbrennungsmotor angeordnet ist. Die Kupplungseinrichtung ist vorzugsweise als eine Reibkupplungseinrichtung ausgebildet. Die Kupplungseinrichtung hat die Eigenschaft, einen Momentenpfad, welcher von dem Verbrennungsmotor zu der VM- Eingangswelle läuft, zu öffnen und zu schließen.
Das Hybridgetriebe weist eine EM-Eingangswelle zur Kopplung mit dem Elektromotor auf. Der Elektromotor bildet einen Bestandteil des Hybridgetriebes. Der Elektromotor kann koaxial zu der EM-Eingangswelle angeordnet sein, es ist jedoch auch möglich, dass der Elektromotor parallel versetzt oder in einem anderen Winkel zu der EM- Eingangswelle ausgerichtet ist. In diesen Fällen sind jeweilige Zwischengetriebe vorgesehen. Vorzugsweise ist der Elektromotor stets und/oder dauerhaft drehfest mit der EM-Eingangswelle wirkverbunden. Ferner weist das Hybridgetriebe eine Ausgangswelle auf, wobei die Ausgangswelle beispielsweise mit einer Differentialeinrichtung zur Verteilung des durchgeleiteten Antriebsdrehmoments an die angetriebenen Räder wirkverbunden oder getriebetechnisch gekoppelt sein kann.
Es ist darauf hinzuweisen, dass nachfolgend die Bezeichnung„Tx“, wobei x eine beliebige Indexzahl sein kann, ausschließlich zur Zuordnung und Identifikation der jeweiligen Komponenten verwendet wird. Unter getriebetechnischem Verbinden wird insbesondere eine Wirkverbindung verstanden, über die ein Drehmoment von der einen Welle zu der anderen Welle übertragen werden kann.
Das Hybridgetriebe weist einen T1 -Teilgetriebeabschnitt auf, wobei der T1 -
Teilgetriebeabschnitt ausgebildet ist, die VM-Eingangswelle mit der Ausgangswelle über mindestens oder genau eine Übersetzung schaltbar zu verbinden. Die Übersetzung wird als erste T1 -Übersetzung bezeichnet. Bevorzugt und alternativ hierzu kann der T1 -Teilgetriebeabschnitt in einen Neutralzustand gesetzt werden, so dass die Wirkverbindung über den T1 -Teilgetriebeabschnitt aufgehoben ist. Optional weist der T1 -Teilgetribeabschnitt eine zweite T1 -Übersetzung auf.
Das Hybridgetriebe weist einen T2-Teilgetriebeabschnitt auf, welcher die EM-
Eingangswelle mit der Ausgangswelle über mindestens oder genau eine Übersetzung schaltbar verbinden kann. Die Übersetzung wird als erste T2-Übersetzung bezeichnet. Bevorzugt und alternativ hierzu kann der T2-Teilgetriebeabschnitt in einen
Neutralzustand gesetzt werden, sodass die Wirkverbindung über den T2- Teilgetriebeabschnitt aufgehoben ist. Optional weist der T2-Teilgetribeabschnitt eine zweite T2-Übersetzung auf.
Zudem weist das Hybridgetriebe einen T3-Teilgetriebeabschnitt zur Verbindung der VM-Eingangswelle mit der EM-Eingangswelle über mindestens oder genau zwei Übersetzungen auf. Bevorzugt und alternativ hierzu kann der T3-Teilgetriebeabschnitt in einen Neutralzustand gesetzt werden, sodass die Wirkverbindung zwischen der VM-Eingangswelle und der EM-Eingangswelle aufgehoben ist. Der T3- Teilgetriebeabschnitt kann als die Übersetzungen mindestens oder genau eine H- Übersetzung und eine L-Übersetzung aufweisen.
Die jeweilige Übersetzung kann als eine Übersetzung, Untersetzung oder als eine 1 :1 - Übersetzung ausgebildet sein.
Getriebetechnisch betrachtet sind die drei Teilgetriebeabschnitte in einem Dreieck angeordnet, wobei an einem ersten Knoten die VM-Eingangswelle und jeweils ein Organ (insbesondere ein Eingang oder Ausgang) des T1 -Teilgetriebeabschnitts und des T3-Teilgetriebeabschnitts anliegen und/oder an einem zweiten Knoten die EM- Eingangswelle und jeweils ein Organ (insbesondere ein Eingang oder Ausgang) des T3-Teilgetriebeabschnitts und des T2-Teilgetriebeabschnitts anlegen und/oder an einem dritten Knoten die Ausgangswelle und jeweils ein Organ (insbesondere ein Eingang oder Ausgang) des T1 -Teilgetriebeabschnitts und des T2- Teilgetriebeabschnitts anliegen.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die VM-Eingangswelle und die EM-Eingangswelle konzentrisch zueinander angeordnet sind. Insbesondere ist vorgesehen, dass die VM-Eingangswelle und die EM-Eingangswelle in einem gemeinsamen axialen Bauraumbereich koaxial zueinander verlaufen. In dem gemeinsamen axialen Bauraumbereich ist mindestens eine Getriebekomponente, insbesondere mindestens ein Getrieberad, auf der EM-Eingangswelle angeordnet.
Alternativ oder ergänzend ist der Elektromotor koaxial und/oder konzentrisch zu der VM-Eingangswelle und/oder EM-Eingangswelle angeordnet. Durch die koaxiale und/oder konzentrische Anordnung des Elektromotors kann dieser besonders platzsparend arrangiert werden. Bei einer ersten Konkretisierung der Erfindung ist der Elektromotor zwischen dem Verbrennungsmotor und den Teilgetriebeabschnitten oder zumindest auf der axialen Seite des Verbrennungsmotors angeordnet. Bei einer alternativen Konkretisierung ist der Elektromotor auf der dem Verbrennungsmotor abgewandten Seite des Hybridgetriebes angeordnet. Bei einer ebenfalls alternativen Konkretisierung ist der Elektromotor im Inneren des Getriebes zwischen den Teilgetrieben T2 und T3 angeordnet.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist die EM- Eingangswelle als eine Hohlwelle ausgebildet, welche koaxial zu der VM- Eingangswelle angeordnet ist. Vorzugsweise durchgreift die VM-Eingangswelle die EM-Eingangswelle vollständig, d.h. die VM-Eingangswelle ragt auf der Seite des Verbrennungsmotors über die EM-Eingangswelle hinaus und/oder die VM- Eingangswelle ragt auf der gegenüberliegenden Seite zu dem Verbrennungsmotor über die EM-Eingangswelle hinaus.
Der Vorteil der Erfindung ergibt sich durch eine sehr kompakte Bauweise des Hybridgetriebes insbesondere in axialer Richtung. Durch das Verschachteln der EM- Eingangswelle und der VM-Eingangswelle aufgrund der konzentrischen Anordnung können zudem beispielsweise Lagerungen etc. bauraumsparend angeordnet werden.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist ein Rotor des Elektromotors mit der EM-Eingangswelle fest verbunden. Damit bildet der Elektromotor einen Direktmotor oder einen Direktantrieb für die EM-Eingangswelle.
Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist der Elektromotor koaxial und/oder konzentrisch zu der Kupplungseinrichtung angeordnet. Insbesondere wird ein Zylindervolumen oder Bauraum innerhalb des Elektromotors, im Speziellen innerhalb des Rotors des Elektromotors als Bauraum für die Kupplungseinrichtung genutzt. Durch diese Maßnahme kann weiter axialer Bauraum bei dem Hybridgetriebe eingespart werden.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung weisen der T1 -Teilgetriebeabschnitt und der T3-Teilgetriebeabschnitt eine gemeinsame Getriebestufe auf. Durch das Nutzen einer gemeinsamen Getriebestufe können Komponenten und damit axiale Länge eingespart werden. Das Hybridgetriebe weist besonders bevorzugt ein Doppelzahnrad auf, welches auch als ein zweispuriges, genau zweispuriges oder mindestens zweispuriges Zahnrad bezeichnet werden kann. Das Doppelzahnrad weist einen T1 -Zahnradabschnitt und einen T3-Zahnradabschnitt auf, wobei die beiden Zahnradabschnitte miteinander drehtest gekoppelt sind. Jeder der Zahnradabschnitte ist als ein Rad, vorzugsweise als ein Zahnrad, insbesondere mit einer Geradverzahnung oder Schrägverzahnung, ausgebildet. Es ist vorgesehen, dass der T1 -Zahnradabschnitt einen Teil des T1 -Teilgetriebeabschnitts und der T3- Zahnradabschnitt einen Teil des T3-Teilgetriebeabschnitts bildet. Insbesondere bildet der jeweilige Zahnradabschnitt ein drehmomentübertragendes Rad in einer der Getriebestufen des T1 -Teilgetriebeabschnitts oder des T3-Teilgetriebeabschnitts. Insbesondere bildet das Doppelzahnrad einen Teil der L-Übersetzung und einen Teil der ersten T1 -Übersetzung. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Doppelzahnrad als ein Losrad auf der Ausgangswelle ausgebildet und relativ zur Ausgangswelle gelagert. Dieses Doppelzahnrad in seiner Ausgestaltung als Losrad wird auch als Doppellosrad bezeichnet. Es wird ermöglicht, dass das Doppelzahnrad als ein Brückenglied zwischen Komponenten der VM-Eingangswelle und der EM- Eingangswelle genutzt werden kann.
Es ist bevorzugt, dass der T1 -Teilgetriebeabschnitt eine S1 -Schalteinrichtung, der T2- Teilgetriebeabschnitt eine S2-Schalteinrichtung und der T3-Teilgetriebeabschnitt eine S3-Schalteinrichtung aufweisen.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die S2-Schalteinrichtung auf der Ausgangswelle angeordnet und kann ein Losrad der ersten T2-Übersetzung und optional ergänzend ein Losrad der zweiten T2-Übersetzung mit der Ausgangswelle drehfest setzen. Die erste T2-Übersetzung weist ein Festrad auf der EM- Eingangswelle auf, die optionale zweite T2-Übersetzung weist ein Festrad auf der EM- Eingangswelle auf. Somit kann in einer ersten Schaltstellung der S2-Schalteinrichtung eine getriebetechnische Verbindung über die erste T2-Übersetzung und in der zweiten, optionalen Schaltstellung der S2-Schalteinrichtung eine getriebetechnische Verbindung über die zweite T2-Übersetzung umgesetzt werden. In Weiterbildung der Erfindung ist es bevorzugt, dass die S3-Schalteinrichtung auf der VM-Eingangswelle und/oder der EM-Eingangswelle angeordnet ist und ein Losrad der L-Übersetzung mit der EM-Eingangswelle drehfest setzen kann, wobei das Losrad mit dem T2-Zahnradabschnitt des Doppelzahnrads kämmt. In der einen Schaltstellung werden somit die VM-Eingangswelle und die EM-Eingangswelle drehfest miteinander gesetzt, in der anderen Schaltstellung wird das Losrad drehfest mit der EM- Eingangswelle gesetzt, sodass ein Momentenweg über das Doppelzahnrad gebildet ist. In dieser zweiten Schaltstellung sind Komponenten der VM-Eingangswelle und der VM-Eingangswelle über das Doppelzahnrad getriebetechnisch über- oder untersetzt miteinander verbunden.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung ist die S1 -Schalteinrichtung auf der Ausgangswelle angeordnet. Insbesondere kann die S1 -Schalteinrichtung das Doppelzahnrad mit der Ausgangswelle drehfest setzen. Es bevorzugt, dass die erste T1 -Übersetzung und die optionale zweite T1 -Übersetzung ggf. jeweils ein Festrad auf der VM-Eingangswelle aufweisen. Wird die S1 -Schalteinrichtung zur drehfesten Kopplung mit dem Doppelzahnrad geschaltet, so ergibt sich eine getriebetechnische Verbindung zwischen der VM-Eingangswelle über die erste T1 -Übersetzung mit der Ausgangswelle. Wird durch die S1 -Schalteinrichtung ein Losrad der zweiten T1 - Übersetzung mit der Ausgangswelle drehfest gesetzt, so ergibt sich eine getriebetechnische Verbindung der VM-Eingangswelle über die zweite, optionale T1 - Übersetzung mit der Ausgangswelle.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Schalteinrichtungen, insbesondere die S1 -Schalteinrichtung, die S2-Schalteinrichtung und/oder die S3- Schalteinrichtung, als ausschließlich formschlüssige Schalteinrichtungen ausgebildet. Insbesondere sind diese als unsynchronisierende oder unsynchronisierte Schalteinrichtung realisiert. Beispielsweise sind diese als Schiebemuffeneinrichtung ausgebildet. Nachdem das Hybridgetriebe über die Ankopplung von zwei Motoren, nämlich der Verbrennungskraftmaschine und dem Elektromotor, verfügt, kann jeder Schaltvorgang der Schalteinrichtungen durch die Motoren so gestützt werden, dass zunächst eine Drehzahlanpassung erfolgt und nachfolgend ohne Synchronisierungseinrichtungen in den Schalteinrichtungen der Schaltvorgang durchgesetzt werden kann. Alternativ hierzu weisen mindestens eine, zwei oder alle drei Schalteinrichtungen Synchronisierungseinrichtungen auf.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden alle Schalteinrichtungen der T1 , T2 und T3 Teilgetriebe von einer oder mehreren Aktoreinrichtungen als Teil einer Steuereinrichtung automatisiert betätigt. In einer Stillstandsituation des Fahrzeuges wird durch diese Steuerungs- und Aktoreinrichtungen auch die Parksperrenfunktion betätigt. Diese Parksperrenfunktion ist bevorzugt durch eine zusätzliche Aktoreinrichtung, oder durch eine zusätzliche Schaltstellung einer der vorhandenen Aktoreinrichtungen, oder durch eine zusätzliche Kombination der vorhandenen Schaltstellungen der vorhandenen Aktoreinrichtungen bewirkt. Diese zusätzliche Kombination stellt beispielsweise das Einlegen einer T1 - Teilgetriebeübersetzung zusammen mit einer T2-Teilgetriebeübersetzung zusammen mit einer T3-Teilgetriebeübersetzung dar, was zu einem Verhindern jedweder Getriebedrehungen führt.
Bei einer möglichen bevorzugten Konkretisierung der Erfindung kann das Hybridgetriebe einen ersten Schaltzustand einnehmen, wobei ein VM-Momentenpfad für ein Traktionsmoment des Verbrennungsmotors über die L-Übersetzung des T3- Teilgetriebeabschnitts und über die erste T2-Übersetzung des T2- Teilgetriebeabschnitts geführt ist, so dass eine erste Gesamtübersetzung des Hybridgetriebes und/oder Gang des Hybridgetriebes für den Verbrennungsmotor gewählt ist. Zudem kann das Hybridgetriebe einen zweiten Schaltzustand einnehmen, wobei ein VM-Momentenpfad für ein Traktionsmoment des Verbrennungsmotors über die H-Übersetzung des T3-Teilgetriebeabschnitts und über die erste T2-Übersetzung des T2-Teilgetriebeabschnitt geführt ist, so dass eine zweite Gesamtübersetzung des Hybridgetriebes und/oder Gang des Hybridgetriebes gewählt ist. Somit kann durch Umschalten des T3-Teilgetriebeabschnitts zwei unterschiedliche Gesamtübersetzungen und/oder Gänge des Hybridgetriebes realisiert werden. Für den Fall, dass der T2-Teilgetriebeabschnitt die zweite T2-Übersetzung aufweist, kann durch das Umschalten des T3-Teilgetriebeabschnitt und die Auswahl der zweiten T2- Übersetzung weitere zwei Gesamtübersetzungen des Hybridgetriebes und/oder Gänge des Hybridgetriebes umgesetzt werden.
Alternativ oder ergänzend ist es bevorzugt, dass das Hybridgetriebe weitere Schaltzustände einnehmen kann, wobei ein EM-Momentenpfad für ein
Traktionsmoment des Elektromotors über die L-Übersetzung des T3- Teilgetriebeabschnitt und über die erste T1 -Übersetzung des T1 -
Teilgetriebeabschnitts geführt ist, so dass eine erste Gesamtübersetzung des Hybridgetriebes und/oder Gang des Hybridgetriebes für den Elektromotor gewählt ist. Zudem kann das Hybridgetriebe einen weiteren Schaltzustand einnehmen, wobei ein EM-Momentenpfad für ein Traktionsmoment des Elektromotors über die H- Übersetzung des T3-Teilgetriebeabschnitts und über die erste T1 -Übersetzung des T1 -Teilgetriebeabschnitts geführt ist, so dass eine zweite Gesamtübersetzung des Hybridgetriebes und/oder Gang des Hybridgetriebes für den Elektromotor gewählt ist. Somit können durch Umschalten des T3-Teilgetriebeabschnitts zwei unterschiedliche Gesamtübersetzungen und/oder Gänge des Hybridgetriebes für den Elektromotor realisiert werden. Für den Fall, dass der T1 -Teilgetriebeabschnitt die zweite T1 - Übersetzung aufweist, kann durch das Umschalten des T3-Teilgetriebeabschnitt und die Auswahl der zweiten T1 -Übersetzung weitere zwei Gesamtübersetzungen des Hybridgetriebes und/oder Gänge des Hybridgetriebes für den Elektromotor umgesetzt werden.
Weiter kann eine Aktoreinrichtung zum Schalten der Schaltzustände des Hybridgetriebes vorgesehen sein, wobei die Aktoreinrichtung einen Festbremszustand des Hybridgetriebes betätigt. Dieser Festbremszustand kann mittels der Aktoreinrichtung, die hier zusätzlich oder alternativ ein Parksperrenaktor sein kann, hergestellt werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben des Hybridgetriebes, wie dieses zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Es ist vorgesehen, dass im Rahmen des Verfahrens mindestens eine der Schalteinrichtungen geschaltet wird. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit dem Hybridgetriebe, wie dies zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche und/oder zur Ausführung des Verfahrens, wie dies zuvor beschrieben wurde.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie dem beigefügten Figuren. Diese zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Hybridgetriebes als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figuren 2 - 11 verschiedene Varianten des Hybridgetriebes als weitere
Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Die Figur 1 zeigt in einer schematisierten Darstellung ein Fahrzeug 1 mit einem Hybridgetriebe 2 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Fahrzeug 1 bzw. das Hybridgetriebe 2 weist eine Verbrennungskraftmaschine oder Verbrennungsmotor 3 sowie einen Elektromotor 4 (elektrische Maschine) als Traktionsmotoren auf. Der Elektromotor 4 kann auch als Generator eingesetzt werden. Das Hybridgetriebe 2 bildet einen Antriebsstrang, welcher die Antriebsdrehmomente der
Verbrennungskraftmaschine 3 und/oder des Elektromotors 4 zu angetriebenen Rädern 5 des Fahrzeugs 1 leitet. Dabei kann die Verteilung der Antriebsdrehmomente über eine Differentialeinrichtung 6 erfolgen.
Das Hybridgetriebe 2 weist eine VM-Eingangswelle 7 und eine EM-Eingangswelle 8 auf. Ferner weist das Hybridgetriebe 2 eine Ausgangswelle 9 auf, die mit der Differentialeinrichtung 6 wirkverbunden ist. Die VM-Eingangswelle 7 ist optional über eine Kupplungseinrichtung K0, insbesondere ausgebildet als eine Trennkupplung, im Speziellen als eine Lamellenkupplung, mit dem Verbrennungsmotor 3 wirkverbunden. Der Elektromotor 4 ist mit der EM-Eingangswelle 8 wirkverbunden. Sowohl vor, als auch nach der Kupplungseinrichtung K0 kann jeweils eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen sein. Ebenso kann zwischen dem Elektromotor 4 und der EM- Eingangswelle 8 auch eine Dämpfungseinrichtung und/oder Kupplungseinrichtung vorgesehen sein. Die Dämpfungseinrichtungen können jede für sich auch einzeln, paarweise in verschiedenen Kombinationen oder an allen drei offenbarten Positionen gleichzeitig vorgesehen sein.
Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann die VM-Eingangswelle 7 dauerhaft und/oder drehfest mit einer Ausgangswelle oder Rotorwelle des Verbrennungsmotors 3 ggf. unter Zwischenschaltung einer Dämpfungseinrichtung verbunden sein. Die oben genannte Dämpfung im Bereich zwischen Elektromotor 4 und EM-Eingangswelle
8 kann hierbei ebenso vorgesehen sein.
Das Hybridgetriebe 2 weist einen T1 -Teilgetriebeabschnitt 10, einen T2- Teilgetriebeabschnitt 11 und einen T3-Teilgetriebeabschnitt 12 auf. Über den T1 - Teilgetriebeabschnitt 10 kann die VM-Eingangswelle 7 mit der Ausgangswelle 9 in Wirkverbindung gebracht werden, über den T2-Teilgetriebeabschnitt 11 kann die EM- Eingangswelle 8 mit der Ausgangswelle 9 in Wirkverbindung gebracht werden und über den T3-Teilgetriebeabschnitt 12 kann die VM-Eingangswelle 7 mit der EM- Eingangswelle 8 in Wirkverbindung gebracht werden.
Ein VM-Momentenpfad des Verbrennungsmotors 3 kann zum einen von dem Verbrennungsmotor 3, über die Kupplungseinrichtung KO, die VM-Eingangswelle 7 über den T1 -Teilgetriebeabschnitt 10 zu der Ausgangswelle 9 geführt werden. Zum anderen kann der VM-Momentenpfad von dem Verbrennungsmotor 3 über die Kupplungseinrichtung KO, die VM-Eingangswelle 7, den T3-Teilgetriebeabschnitt 12 zu der EM-Eingangswelle 8 und dann über den T2-Teilgetriebeabschnitt 11 zu der Ausgangswelle 9 geführt werden.
Ein EM-Momentenpfad des Elektromotors 4 kann zum einen von dem Elektromotor 4 über die EM-Eingangswelle 8, den T2-Teilgetriebeabschnitt 11 zu der Ausgangswelle
9 geführt werden. Alternativ hierzu kann der EM-Momentenpfad über die EM- Eingangswelle 8, den T3-Teilgetriebeabschnitt 12, die VM-Eingangswelle, den T1 - Teilgetriebeabschnitt 10 zu der Ausgangswelle 9 geführt werden. Es ist bei einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass jeder der Teilgetriebeabschnitte 10, 11 , 12 zwei unterschiedliche, schaltbare Übersetzungen aufweist, welche so abgestuft sind, dass durch unterschiedliche Kombinationen der schaltbaren Übersetzungen der einzelnen Teilgetriebeabschnitte 10, 11 , 12 insgesamt sechs unterschiedliche Gesamtübersetzungen (1. - 6. Gang) zwischen der VM- Eingangswelle 7 und der Ausgangswelle 9 realisiert werden. Dabei werden zwei Gänge mittels der wählbaren Übersetzungen des T1 -Teilgetriebeabschnitts 10, zwei Gänge mittels der wählbaren Übersetzungen des T2-Teilgetriebeabschnitt 11 unter Verwendung einer ersten Übersetzung des T3-Teilgetriebeabschnitts 12 und zwei Gänge mittels der wählbaren Übersetzungen des T2-Teilgetriebeabschnitt 11 unter Verwendung der zweiten Übersetzung des T3-Teilgetriebeabschnitts 12 umgesetzt.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann dagegen vorgesehen sein, dass der T2- Teilgetriebeabschnitt nur die erste T2-Übersetzung aufweist, so dass für den Verbrennungsmotor 3 nur 5 Gänge aus 4 Radebenen umgesetzt werden können.
Die Figur 2 zeigt eine mögliche Ausgestaltung des Hybridgetriebes 2 in der Figur 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. In der Figur 2 sind in dem Hybridgetriebe 2 wieder der Verbrennungsmotor 3 und der Elektromotor 4 sowie die VM-Eingangswelle 7 und die EM-Eingangswelle 8 und die Ausgangswelle 9 gezeigt. Die EM- Eingangswelle ist als eine Hohlwelle ausgebildet, wobei die VM-Eingangswelle 7 koaxial und/oder konzentrisch zu der EM-Eingangswelle 8 angeordnet ist und diese vollständig durchgreift.
Optional kann der Elektromotor 4 koaxial zu der EM-Eingangswelle 8 angeordnet sein, wobei die Rotorwelle des Elektromotors 4 drehfest mit der EM-Eingangswelle 8 verbunden ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Elektromotor 4, insbesondere die Rotorwelle des Elektromotors 4 koaxial zu der VM-Eingangswelle 7 angeordnet. Die VM-Eingangswelle 7 und die EM-Eingangswelle 8 sind koaxial und konzentrisch angeordnet. Die Ausgangswelle 9 ist parallel zu der VM-Eingangswelle 7 und/oder zu der EM-Eingangswelle 8, jedoch parallel versetzt zu diesen, angeordnet. Die Ausgangswelle 9 bildet einen Eingang in die Differentialeinrichtung 6. Das Hybridgetriebe 2 weist den T1 -Teilgetriebeabschnitt 10, den T2- Teilgetriebeabschnitt 11 und den T3-Teilgetriebeabschnitt 12 auf, welche in axialer Richtung zu den Wellen 7, 8, 9 nebeneinander angeordnet sind.
In dem T1 -Teilgetriebeabschnitt 10 sind eine S1 -Schalteinrichtung (bezeichnet mit T1 ) sowie eine T1 -Getriebestufe angeordnet. Die T1 -Getriebestufe weist eine erste T1 - Übersetzung 13 sowie eine zweite T1 -Übersetzung 14 auf.
Die erste T1 -Übersetzung 13 weist ein Festrad 13.1 auf, welches auf der VM- Eingangswelle 7 drehfest angeordnet ist, sowie ein Losrad 13.2, welches auf der Ausgangswelle 9 angeordnet ist und welches mit dem Festrad 13.1 kämmt.
Die zweite T1 -Übersetzung 14 weist ein Festrad 14.1 , welches auf der VM- Eingangswelle 7 angeordnet ist, sowie einen T1 -Zahnradradabschnitt 14.2 auf, welcher einen Teil eines Doppelzahnrads 15 bildet, wobei das Doppelzahnrad 15 drehbar auf der Ausgangswelle 9 angeordnet ist. Der T1 -Zahnradabschnitt 14.2 kämmt mit dem Festrad 14.1. Das Doppelzahnrad 15 bildet somit mit dem T1 - Zahnradabschnitt 14.2 einen Teil der zweiten T1 -Übersetzung 14.
Die S1 -Schalteinrichtung ist auf der Ausgangswelle 9 angeordnet und beispielsweise als eine Schiebemuffeneinrichtung ausgebildet. Die S1 -Schalteinrichtung ermöglicht es, wahlweise in einer Schaltstellung A das Losrad 13.2 der ersten T1 -Übersetzung 13 oder in einer Schaltstellung B das Doppelzahnrad 15 mit der Ausgangswelle 9 drehfest zu setzen. Zusätzlich kann die S1 -Schalteinrichtung eine Neutralstellung einnehmen. Die erste T1 -Übersetzung 13 ist als eine Getriebestufe ausgebildet und setzt im VM-Momentenpfad eine V5-Getriebestufe und/oder einen Gang 5 um. Die zweite T1 -Übersetzung ist als eine Getriebestufe ausgebildet und setzt im VM- Momentenpfad eine V3-Getriebestufe und/oder einen Gang 3 um. In dem T3-Teilgetriebeabschnitt 12 sind eine L-Übersetzung 16 sowie eine S3- Schalteinrichtung (bezeichnet mit T3) angeordnet. Die L-Übersetzung 16 weist ein Losrad 16.1 auf, welches auf der EM-Eingangswelle 8 drehbar angeordnet ist. Ferner weist die L-Getriebestufe 16 einen T3-Zahnradabschnitt 16.2 auf, welcher einen Teil des Doppelzahnrads 15 bildet und somit drehfest mit dem T1 -Zahnradabschnitt 14.2 gekoppelt ist. Die S3-Schalteinrichtung ist auf der EM-Eingangswelle 8 angeordnet und kann analog zu der S1 -Schalteinrichtung ausgebildet sein, sodass auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen wird. Die Schalteinrichtung T3 kann in einer Schaltstellung C die VM-Eingangswelle 7 und die EM-Eingangswelle 8 in einer H- Übersetzung miteinander drehfest setzen. In einer Schaltstellung D kann die S2- Schalteinrichtung das Losrad 16.1 mit der EM-Eingangswelle 8 in der L-Übersetzung drehfest setzen. Ferner kann die S2-Schalteinrichtung eine Neutralstellung einnehmen.
Der T2-Teilgetriebeabschnitt 11 weist eine T2-Getriebestufe mit einer ersten T2- Übersetzung 17 und eine zweite T2-Übersetzung 18 auf. Ferner weist der T2- Teilgetriebeabschnitt eine S2-Schalteinrichtung (bezeichnet mit T2) auf, welche auf der Ausgangswelle 9 angeordnet ist. Die Ausbildung der S2-Schalteinrichtung kann wie zuvor bei der S2-Schalteinrichtung beschrieben realisiert sein. Die erste T2- Übersetzung 17 weist ein Festrad 17.1 auf, welches auf der EM-Eingangswelle 8 angeordnet ist. Ferner weist die erste T2-Übersetzung 17 ein Losrad 17.2 auf, welches drehbar auf der Ausgangswelle 9 angeordnet ist. Das Losrad 17.2 kämmt mit dem Festrad 17.1. Die zweite T2-Übersetzung 18 weist ein Festrad 18.1 auf, welches auf der EM-Eingangswelle 8 angeordnet ist. Ferner weist die die zweite T2- Übersetzung 18 ein Losrad 18.2 auf, welches drehbar auf der Ausgangswelle 9 angeordnet ist. Das Losrad 18.2 kämmt mit dem Festrad 18.1.
In einer Schalterstellung E der S2-Schalteinrichtung ist das Losrad 18.2 der zweiten T2-Getriebestufe mit der Ausgangswelle 9 drehfest gekoppelt. In der Schalterstellung E sind die EM-Eingangswelle 8 und die Ausgangswelle 9 über die zweite T2- Übersetzung 18 miteinander wirkverbunden. In einer Schaltstellung F ist das Losrad 17.2 drehfest mit der Ausgangswelle 9 gekoppelt. In der Schalterstellung F sind die EM-Eingangswelle 8 und die Ausgangswelle 9 über die erste T2-Übersetzung 17 miteinander wirkverbunden. Für den Fall, dass die S3-Schalteinrichtung in der Schaltstellung C ist (H- Übersetzung), können die erste T2-Übersetzung 17 und die zweite T2-Übersetzung 18 für den VM-Momentpfad des Verbrennungsmotors 3 als V2-Getriebestufe/Gang 2 bzw. V6-Getriebestufe/Gang 6 verwendet werden. Für den Fall, dass die S3-Schalteinrichtung in der Schaltstellung D (L-Übersetzung) ist, können die erste T2-Übersetzung 17 und die zweite T2-Übersetzung 18 für den VM-Momentpfad des Verbrennungsmotors 3 als V1 -Getriebestufe/Gang 1 bzw. V4- Getriebestufe/Gang 4 verwendet werden. Das Hybridgetriebe 2 kann eine, einige oder alle der nachfolgenden Betriebszustände einnehmen:
16
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Die Gänge 1 , 2, 3, 4, 5, 6 entsprechen verschiedenen Fahr-Gängen, wobei bei gegebener Eingangsdrehzahl an der VM-Eingangswelle, die Fahrgeschwindigkeit ausgehend von Gang 1 bis zum Gang 6 sukzessive steigt. Analog verhält es sich mit E2 und E6, wobei bei gegebener Eingangsdrehzahl an der EM-Eingangswelle die Fahrgeschwindigkeit bei E2 geringer ist als bei E6.
In der Tabelle sind nur die Flauptbetriebszustände dargestellt, es können noch weitere Betriebszustände eingenommen werden. V1 , V2, V4 und V6 sind als parallele Flybridzustände ausgebildet. V3 und V5 können durch Zuschalten von E2 oder E6 in parallele Hybridzustände überführt werden.
In der Figur 3 ist eine Alternative des Hybridgetriebes 2 in der Figur 2 dargestellt. Die Alternative zeigt einen funktionellen Radebenentausch, wobei der zweiten T2- Übersetzung 18 der Gang 5 und der ersten T1 -Übersetzung 13 der Gang 6 zugeordnet ist. Gleichzeitig ist die Übersetzung 16 so ausgelegt, dass ein Wechsel zwischen H und L nur noch einem Stufensprung in der Größenordnung einer Gangstufe entspricht. H steht hierbei für eine kleinere Übersetzung ins Langsame (High), wobei hier eine Übersetzung von 1 bevorzugt ist, während L eine größere Übersetzung ins Langsame bedeutet (Low). Bei einer weiteren Alternative in der Figur 4 ist im Unterschied zu der Figur 2 der ersten T1 -Übersetzung 14 der Gang 4 zugeordnet und die Übersetzung 16 angepasst, so dass ein Wechsel zwischen H und L nur noch ein Stufensprung in der Größenordnung von einer Gangstufe entspricht. Derartige Alternativen erlauben andere reine elektromotorische Gänge bzw. verbrennungsmotorische Gänge und Sprünge und zum Teil andere Übergänge zwischen den Hybridmodi.
In der Figur 5 ist eine Alternative gezeigt, wobei die Übersetzungen des T2- Teilgetriebeabschnitts 11 miteinander vertauscht sind. Es handelt sich hierbei um eine räumliche und/oder konstruktive Anordnungsalternative der Radebenen des T2- Teilgetriebeabschnitts 11. In gleicher Weise können auch die Übersetzungen des T2- Teilgetriebeabschnitts 11 in den Figuren 3 und 4 getauscht werden. Die Figur 6 zeigt eine Alternative der Position der Schalteinrichtung T1. Diese ist statt auf der Ausgangswelle 9 auf der EM-Eingangswelle 8 angeordnet. Die Position der jeweiligen Losräder und Festräder sind entsprechend vertauscht. Diese Alternative kann für alle Ausführungsvarianten in den Figuren 2-5 umgesetzt werden.
In der Figur 7 ist das Hybridgetriebe 2 mit einem anderen Abtrieb dargestellt. In diesem Fall ist die letzte Übersetzungsstufe zur Differentialeinrichtung 6 zwischen dem Elektromotor 4 und den Getriebeabschnitten 11 , 12,13 angeordnet. Dieses Ausführungsbeispiel wird besonders bevorzugt bei einem Frontquerantrieb verwendet. Diese Alternative kann für alle Ausführungsvarianten in den Figuren 2-6 umgesetzt werden.
In der Figur 8 ist das Hybridgetriebe 2 insbesondere als Längs-Heckantrieb (Inline- Antrieb) dargestellt, mit einer letzten Übersetzungsstufe zur Kardanwelle und/oder Hinterachse und/oder Allrad-Verteilergetriebe an der dem Verbrennungsmotor 3 gegenüberliegenden Seite des Hybridgetriebes 2. Diese Alternative kann für alle Ausführungsvarianten in den Figuren 2-6 umgesetzt werden.
Die Figur 9 zeigt eine Ausführungsalternative, bei der der erste T1 - Teilgetriebeabschnitt nur eine Getriebestufe aufweist, welche bei dieser Ausführungsalternative dem Gang 3 zugeordnet ist. Damit weist das Hybridgetriebe 2 nur vier Radebenen auf und kann 5 unterschiedliche Gänge für den Verbrennungsmotor 3 bereitstellen. Das Hybridgetriebe 2 ist in dieser Ausführungsalternative kürzer bauend ausgebildet. Die S1 -Schalteinrichtung kann, wie in der Figur 9 dargestellt, an dem freien Ende der Ausgangswelle 9 angeordnet sein. Alternativ hierzu kann diese zwischen dem Doppelzahnrad 15 und der zweiten T2-Getriebestufe positioniert sein.
Die Figur 10 zeigt eine weitere Ausführungsalternative als Abwandlung der Figur 9. Die S1 -Schalteinrichtung kann in der Schaltstellung B das Doppelzahnrad 15 mit der Ausgangswelle 9 koppeln, um einen Gang 3 darzustellen. Alternativ hierzu kann die S1 -Schalteinrichtung in eine Parksperre P gefahren werden, wobei die Ausgangswelle 9 gehäusefest gesetzt wird. Die Darstellung einer Parksperren-Funktion ist ebenfalls möglich, indem die S1 -Schalteinrichtung Schaltstellung B einnimmt um Gang 3 einzustellen, und die S2-Schalteinrichtung eine der Schaltstellungen E oder F einnimmt, und die S3-Schalteinrichtung eine der Stellungen D oder E einnimmt, wodurch zusätzlich zum Gang 3 ein weiterer Gang über die T2- und T3-Teilgetriebe eingelegt wird, was eine innere Verblockung des Gesamtgetriebes bewirkt.
Alternativ hierzu kann das Flybridgetriebe 2 eine Aktoreinrichtung 19 aufweisen, wobei die Aktoreinrichtung 19 die S1 -Schalteinrichtung, S2-Schalteinrichtung und/oder S3- Schalteinrichtung schalten kann, um diese in die oben bezeichnete Parksperren- Funktion zu setzen. Die Aktoreinrichtung 19 ist schematisch in den Figuren 3 und 10 dargestellt. Als Beispiel wurde die Aktoreinrichtung 19 und die Betätigungslinien zu den Schalteinrichtungen mit gestrichelten Linien skizziert.
Die Figur 11 zeigt eine Variante der Figuren 9 und 10, wobei die Kupplungseinrichtung KO auf einer Seite des Hybridgetriebes 2 angeordnet ist, die gegenüberliegend zu dem Elektromotor 4 ist. Die Kupplungseinrichtung KO kuppelt die VM-Eingangswelle 7 mit dem nun als Losrad ausgebildeten Rad 14.1.
Bezuqszeichenliste
1 Fahrzeug
2 Hybridgetriebe
3 Verbrennungsmotor/Verbrennungskraftmaschine
4 Elektromotor/elektrische Maschine
5 angetriebene Räder
6 Differentialeinrichtung
7 VM-Eingangswelle
8 EM-Eingangswelle
9 Ausgangswelle
10 T1 -Teilgetriebeabschnitt
11 T2-Teilgetriebeabschnitt
12 T3-Teilgetriebeabschnitt
13 erste T 1 -Übersetzung (Gang 5 für VM)
13.1 Festrad
13.2 Losrad
14 zweite T 1 -Übersetzung (Gang 3 für VM)
14.1 Festrad
14.2 T1 -Zahnradabschnitt
15 Doppelzahnrad
16 L-Getriebestufe
16.1 Losrad
16.2 T3-Zahnradabschnitt
17 erste T2-Übersetzung (Gang 2 oder 1 für VM) 17.1 / 17.2 Festräder
18 zweite T2-Übersetzung (Gang 6 oder 4 für VM)
/ 18.1 / 18.2 Festrad/Losrad
19 Aktoreinrichtung
20 Dämpfer
A, B, C, D, E, F Schaltstellungen S1, S2, S3 Schalteinrichtungen
KO Kupplungseinrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Hybridgetriebe (2) für ein Fahrzeug (1 ) mit einer VM-Eingangswelle (7) zur Kopplung mit einem Verbrennungsmotor (3) und mit einer EM-Eingangswelle (8) zur Kopplung mit einem Elektromotor (4), und mit einer Ausgangswelle (9) sowie dem Elektromotor (4), mit einem T1 -Teilgetriebeabschnitt (10), wobei der T1 -Teilgetriebeabschnitt (10) die VM-Eingangswelle (7) mit der Ausgangswelle (9) über mindestens oder genau eine erste T1 -Übersetzung (13) schaltbar verbinden kann, mit einem T2-Teilgetriebeabschnitt (11 ), wobei der T2-Teilgetriebeabschnitt (11 ) die EM-Eingangswelle (8) mit der Ausgangswelle (9) über mindestens eine erste T2- Übersetzung (17) schaltbar verbinden kann, mit einem T3-Teilgetriebeabschnitt (12), wobei der T3-Teilgetriebeabschnitt (12) die VM-Eingangswelle (7) und die EM-Eingangswelle (8) über mindestens eine H- Übersetzung (H) und mindestens eine L-Übersetzung (L), schaltbar verbinden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die VM-Eingangswelle (7) und die EM-Eingangswelle (8) koaxial zueinander angeordnet sind und/oder dass der Elektromotor (4) koaxial zu der VM-Eingangswelle (7) und/oder der EM- Eingangswelle (8) angeordnet ist.
2. Hybridgetriebe (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die EM- Eingangswelle (8) als eine Hohlwelle ausgebildet ist, welche koaxial zu der VM- Eingangswelle (7) angeordnet ist.
3. Hybridgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotor des Elektromotors (4) mit der EM-Eingangswelle (8) fest verbunden ist.
4. Hybridgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kupplungseinrichtung (KO), wobei die Kupplungseinrichtung (KO) zwischen der VM-Eingangswelle (7) und dem Verbrennungsmotor (3) angeordnet ist.
5. Hybridgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (4) koaxial zu der Kupplungseinrichtung (KO) angeordnet ist.
6. Hybridgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der T1 -Teilgetriebeabschnitt (10) und der T3- Teilgetriebeabschnitt (12) eine gemeinsame Getriebestufe (14) aufweist.
7. Hybridgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridgetriebe (2) ein Doppelzahnrad (15), vorzugsweise ein Doppellosrad aufweist, wobei das Doppelzahnrad (15) einen Teil der L- Übersetzung und einen Teil der ersten T1 -Übersetzung (13) bildet.
8. Hybridgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der T3-Teilgetriebeabschnitt (12) genau zwei Übersetzungen und/oder der T2-Getriebeabschnitt (11 ) genau zwei Übersetzungen aufweist.
9. Hybridgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridgetriebe (2) einen ersten Schaltzustand einnehmen kann, wobei ein VM-Momentenpfad für ein Traktionsmoment des Verbrennungsmotors (3) über die L-Übersetzung des T3-Teilgetriebeabschnitts (12) und über die erste T2-Übersetzung (17) des T2-Teilgetriebeabschnitts (12) geführt ist, so dass eine erste Gesamtübersetzung des Hybridgetriebes (2) und/oder Gang des Hybridgetriebes (2) für den Verbrennungsmotor (3) gewählt ist und wobei das Hybridgetriebe (2) einen zweiten Schaltzustand einnehmen kann, wobei ein VM- Momentenpfad für ein Traktionsmoment des Verbrennungsmotors (3) über die H- Übersetzung des T3-Teilgetriebeabschnitts (12) und über die erste T2-Übersetzung (17) des T2-Teilgetriebeabschnitts (12) geführt ist, so dass eine zweite Gesamtübersetzung des Hybridgetriebes (2) und/oder Gang des Hybridgetriebes (2) gewählt ist.
10. Hybridgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Aktoreinrichtung (19) zum Schalten der Schaltzustände des Hybridgetriebes, wobei die Aktoreinrichtung (19) einen Festbremszustand des Hybridgetriebes (2) betätigt.
11. Fahrzeug (1 ), gekennzeichnet durch ein Hybridgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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