WO2020038633A1 - Hybridantriebsvorrichtung - Google Patents

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WO2020038633A1
WO2020038633A1 PCT/EP2019/067346 EP2019067346W WO2020038633A1 WO 2020038633 A1 WO2020038633 A1 WO 2020038633A1 EP 2019067346 W EP2019067346 W EP 2019067346W WO 2020038633 A1 WO2020038633 A1 WO 2020038633A1
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WO
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planetary gear
gear stage
gear
stage
planet
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/067346
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Schilder
Klaus Riedl
Jörg Müller
Rico Resch
Martin STÖCKER
Original Assignee
Daimler Ag
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Publication date
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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
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    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/547—Transmission for changing ratio the transmission being a stepped gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/62—Gearings having three or more central gears
    • F16H3/66—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H3/66—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
    • F16H3/666—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another with compound planetary gear units, e.g. two intermeshing orbital gears
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B60K2006/381—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches characterized by driveline brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4816—Electric machine connected or connectable to gearbox internal shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4833—Step up or reduction gearing driving generator, e.g. to operate generator in most efficient speed range
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H2003/442—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion comprising two or more sets of orbital gears arranged in a single plane
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    • F16H2200/2043—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes with five engaging means
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    • F16H2200/2064—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes using at least one positive clutch, e.g. dog clutch
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a hybrid drive device.
  • a gear drive device is already known from EP 1 416 193 B1, with an internal combustion engine, with an axle gear and with a gear device which has an input shaft, an output shaft, three planetary gear stages which are operatively connected to one another, each having a sun gear, a planet gear carrier and a ring gear, and at least two, in particular at least five, switching units, the first drive shaft being provided for connecting the internal combustion engine to the transmission device, the output shaft being permanently non-rotatably connected to the planet gear carrier of the first planetary gear stage, the ring gear of the first planetary gear stage being permanently non-rotatably connected the planet carrier of the second
  • Planetary gear stage is connected, wherein a first switching unit of the switching units is provided to connect the sun gear of the third planetary gear stage to the first drive shaft in a rotationally fixed manner.
  • the invention is particularly based on the object of an improved
  • the invention is based on a hybrid drive device, with an internal combustion engine, with an axle gear and with a gear device, which has a first application.
  • the hybrid drive device has an electrical machine, the second drive shaft being provided for connecting the electrical machine, a second switching unit of the switching units being provided for the first drive shaft to rotate with the sun gear of the first
  • the planetary gear carrier being the second
  • the second drive shaft to which the electrical machine is connected, is permanently connected to the sun gear of the first planetary gear stage.
  • the three planetary gear stages which are operatively connected to one another, namely the first, the second and the third planetary gear stage, together form a planetary gear part.
  • the electrical machine is connected to the second drive shaft in such a way that torques emanating from the electrical machine are introduced into the planetary gear part via the second drive shaft.
  • the configuration of the hybrid drive device according to the invention enables a configuration with high flexibility and / or high efficiency.
  • advantageous translations can be displayed. An advantageously large spread can be achieved.
  • Different gear and spreading concepts can preferably be implemented based on the number of gears.
  • Various stepless translation ranges can preferably also be set via a clever integration of the electrical machine.
  • the planetary gear part can advantageously only be represented with single planetary gear stages, which enables an improvement in the gear efficiency.
  • one can advantageously be simple electrical machine can be integrated.
  • component loads, in particular speed and / or torque loads can at least partially lie in advantageous ranges, which enables topics such as lightweight construction and low-loss constructions.
  • the switching units and the electrical machines, EVT areas and redundant E-gears can be advantageously represented.
  • the loads on the electrical machine can be kept low by means of an advantageous transmission formation. This leads to small, light and torque-reduced electrical machines, which has a very positive effect on the additional costs compared to a "normal" automatic transmission.
  • the lighter and less rotating electrical machines also have a positive impact on consumption.
  • the efficiencies of the individual gears / areas in cycle-relevant operating points can sometimes be above the state of the art.
  • Gears / ranges is advantageously high or important circuits can be used as
  • Circuit combinations can also be used instead of loss-causing
  • Multi-disc shifting elements are used.
  • the gearbox losses can thus be kept low.
  • a rotationally fixed connection of two elements means that the two elements are arranged coaxially and are connected in such a way that they are the same
  • the electrical machine advantageously has a rotor, which is preferably permanently, in particular permanently torque-transmitting, with the second
  • the Drive shaft is connected.
  • the at least one electrical machine is preferably connected to the second drive shaft via a transmission stage.
  • the electrical machine is particularly preferably connected to the second drive shaft via a first spur gear stage.
  • the electrical machine it would also be conceivable for the electrical machine to be connected to the second drive shaft via a belt drive, a chain drive or a planetary gear stage.
  • Such an embodiment can provide an advantageous hybrid transmission with a basic structure, which enables an embodiment with high flexibility and / or high efficiency.
  • By cleverly arranging the wheel sets, the switching units and the electrical machine, EVT areas and redundant E-gears can be advantageously represented.
  • the loads on the electrical machine can be reduced by better translation formation. This leads to smaller, lighter ones torque-reduced electrical machines, which has a very positive effect on the additional costs compared to a "normal" automatic transmission. Furthermore, the lighter and less rotating electrical machines also have a positive impact on consumption.
  • the hybrid drive device is preferably provided at least constructively for shifting six internal combustion engine forward gears.
  • the six internal combustion engine forward gears are geared differently.
  • the hybrid drive device is preferably provided, at least in terms of construction, for shifting three electrical gears. There are preferably various stepless driving areas.
  • the hybrid drive device is provided, in particular at least constructively, for switching a start-up EVT. An advantageously large spread can be achieved. In this way, different gears and / or
  • first planetary gear stage The three planetary gear stages are referred to below as “first planetary gear stage”, “second planetary gear stage” and “third planetary gear stage”.
  • the designations “first”, “second” and “third” planetary gear stage are intended in particular to determine an axial arrangement, it being possible for an axial sequence of the planetary gear stages to deviate from the numbering sequence.
  • a modified arrangement of the planetary gear stages and the electrical machine and / or a stacked arrangement in which the planetary gear stages are at least partially nested radially one inside the other is conceivable.
  • kinematically equivalent transmission structures can be implemented, in particular, by spatially rearranging the switching units, by changing the arrangement of transmission elements and / or by exchanging the sun gears, planet gears and / or ring gears.
  • single planets can be replaced kinematically equivalent by double planets, especially if the ring gear connection of the associated planetary gear set is replaced by a web connection.
  • Gear structures “are to be understood here as gear structures which have an equal number of shifting units and identical shifting schemes for shifting the forward gear and the reverse gear.
  • the principles known to those skilled in the art for forming kinematically equivalent planetary gear sets can be found, inter alia, in VDI guideline 2157.
  • Double planetary gear sets differ from the exemplary embodiments shown.
  • kinematically equivalent one
  • Single planetary gear set to be replaced by a double planetary gear set with a gear ratio of the planetary gear stage in particular having to be adjusted for a kinematically identical mode of operation.
  • a connection of a sun gear and a planet gear carrier, a ring gear and a planet gear carrier or a sun gear and a ring gear can in principle also be exchanged, with a gear ratio of the planetary gear stage also having to be adapted in particular for a kinematically identical mode of operation.
  • a “spur gear stage” is to be understood in particular as a pairing of at least two meshing gear wheels, in particular spur gear wheels, which are preferably arranged in a gear wheel plane.
  • the spur gear pair advantageously has exactly one gear ratio.
  • the hybrid drive device preferably has good stackability. Due to the stackability, a front-transverse use can particularly advantageously be made possible.
  • a “gear element” is to be understood in particular as a configuration which is provided for the permanent, rotationally fixed connection between the sun gears, planet gear carriers, ring gears and / or coupling elements.
  • “At least constructively” is to be understood in particular to mean that a corresponding design is provided structurally, but in a possible exemplary embodiment a functional use of the constructive design can be dispensed with.
  • “provided for the construction of a gearbox in terms of design” should be understood in particular to mean that by means of the
  • Shift units in particular the clutch units and / or brake units, can mechanically form a corresponding gear, regardless of whether or not the gear is shifted as part of a shift strategy.
  • Shift units in particular the clutch units and / or brake units, can mechanically form a corresponding gear, regardless of whether or not the gear is shifted as part of a shift strategy.
  • Switching units can be designed to switch more forward gears than it may make sense to use them as part of an operating strategy for the
  • Switch planetary gear part “Provided” is to be understood to mean, in particular, specially programmed, designed and / or equipped. The fact that an object is intended for a specific function is to be understood in particular that the object fulfills and / or carries out this specific function in at least one application and / or operating state.
  • At least three, advantageously exactly three, of the switching units are designed as couplings.
  • at least two, advantageously exactly two, of the switching units are preferably designed as brakes.
  • a switching unit which is designed as a “clutch” is to be understood in particular to mean a switching unit which is arranged in a power flow between two of the planetary gear stages and which is provided for its two rotatably arranged coupling elements which can be rotated independently of one another in an open state to connect to one another in a closed state in a rotationally fixed manner.
  • a switching unit that is designed as a “brake” is to be understood in particular as a switching unit that
  • Rotationally connected is to be understood in particular to mean a connection in which a power flow, averaged over a complete revolution, is transmitted with an unchanged torque, an unchanged direction of rotation and / or an unchanged speed.
  • the two non-rotatably connected elements should in particular be arranged coaxially and / or preferably rotate at the same angular velocity.
  • switching unit should in particular not be understood to mean a clutch that that formed by the planetary gear stages
  • Planetary gear part is connected upstream or downstream.
  • Planetary gear part upstream clutch is to be understood in particular as a clutch that is arranged in at least one gear in a power flow between the internal combustion engine and the transmission input element, such as a separating clutch or a starting clutch.
  • a clutch connected downstream of the planetary gear part in particular one
  • Coupling unit to be understood, which is arranged in at least one gear in a power flow between the transmission output element and an axle drive, such as an all-wheel clutch. Basically, one
  • Switchability of the hybrid drive device can be increased by a clutch unit connected upstream or downstream of the planetary gear part.
  • At least one Switching unit can be designed as a dog clutch with or without a synchronization unit for further loss reduction.
  • the hybrid drive device preferably comprises actuators for the automated switching of the switching units. In principle, however, it is also possible to at least partially switch at least some of the switching units independently.
  • An independently switching switching unit in particular a clutch unit or braking unit, is preferably designed as a freewheel.
  • the switching units can fundamentally be designed to be frictional or positive.
  • a “frictionally designed switching unit” is to be understood in particular to mean a switching unit which has at least two friction partners for connecting its coupling elements and / or for connecting its coupling element, which frictionally abut against one another to produce a rotationally fixed connection, with a transmission of a power flow in a complete manner closed state at least mainly by friction.
  • a frictionally configured switching unit is preferably designed as a multi-plate switching unit.
  • a frictionally designed coupling unit is preferably one
  • Multi-plate clutch unit and a frictionally designed brake unit is preferably designed as a multi-plate brake unit.
  • a “form-fitting switching unit” is also to be understood in particular to mean a switching unit which has a toothing and / or claws for connecting its coupling elements and / or for connecting its coupling element, which interlock positively to produce a rotationally fixed connection, with a transmission of a power flow in in a completely closed state, at least mainly by a form fit.
  • Switching unit is preferably designed as a claw switching unit and is preferably switchable via a sliding sleeve.
  • a form-fitting coupling unit is preferably a claw coupling unit and a form-fitting one
  • trained brake unit is preferably designed as a claw brake unit.
  • form-fitting switching units are preferably designed without synchronization, but can in principle also be one
  • At least some of the switching units are advantageously designed to be form-fitting.
  • at least one, preferably exactly one, is
  • Switching units designed as a claw switching unit This can be a Drag loss can be kept low, whereby a power loss within the hybrid drive device can be advantageously reduced.
  • transmission losses can advantageously be reduced, in particular in comparison to conventional multi-plate switching units.
  • the planet gear carrier of the third planet gear stage is designed as a double planet gear carrier and is permanently connected to the planet gear carrier of the second planet gear stage in a rotationally fixed manner.
  • the third planetary gear stage preferably has two sets of planet gears, which are connected in particular via a common planet gear carrier.
  • a first set of planet gears of the third planetary gear stage is preferably provided to mesh with a sun gear of the third planetary gear stage.
  • a second set of planet gears of the third planetary gear stage is particularly preferably provided to mesh with a ring gear of the third planetary gear stage.
  • the sun gear of the second planetary gear stage is permanently connected to the ring gear of the third planetary gear stage in a rotationally fixed manner.
  • the planet gear carrier of the third planet gear stage be designed as a single planet carrier and permanently connected to the sun gear of the second planet gear stage. It is further proposed that the planet gear carrier of the second planet gear stage is permanently connected to the ring gear of the third planet gear stage in a rotationally fixed manner. It is further proposed that a third switching unit of the switching units is provided to connect the sun gear of the first planetary gear stage to the sun gear of the second planetary gear stage in a rotationally fixed manner. Furthermore, it is proposed that a fourth switching unit of the switching units is provided to arrange the sun gear of the third planetary gear stage in a housing-fixed manner.
  • a fifth switching unit of the switching units is provided to arrange the ring gear of the second planetary gear stage in a housing-fixed manner.
  • the gear device have a first spur gear stage for connecting the electrical machine to the second drive shaft.
  • the transmission device has a second spur gear stage for connecting the output shaft to the axle transmission, that the second drive shaft is designed as a hollow shaft.
  • the first drive shaft is arranged at least in sections within the second drive shaft.
  • the electrical machine follow the internal combustion engine in the axial direction.
  • the first spur gear stage follows the electrical machine in the axial direction.
  • the second spur gear stage follows the first in the axial direction Spur gear.
  • the first planetary gear stage follows the second spur gear stage in the axial direction.
  • the second planetary gear stage follows the first planetary gear stage in the axial direction.
  • the third planetary gear stage follows the second planetary gear stage in the axial direction.
  • the fourth switching unit follows the third planetary gear stage in the axial direction. It is also proposed that the three planetary gear stages are arranged coaxially with a crankshaft of the internal combustion engine, and that the three planetary gear stages are arranged axially parallel to the electrical machine and / or to the axle drive. This allows, in particular, a particularly advantageous arrangement to be implemented within the hybrid drive device. In particular, an advantageously compact hybrid drive device can be provided.
  • Main axis of rotation runs. Furthermore, the expression “radial” denotes in particular a direction that is perpendicular to the main axis of rotation. Under one
  • Arrangement on the input side of the transmission is to be understood in particular to mean that the component mentioned is arranged on a side of the further component which faces the drive shafts and / or the internal combustion engine.
  • Arrangement on the transmission output side is to be understood in particular that the named component is arranged on a side of the further component which faces away from the transmission input element and / or the internal combustion engine, even if the further component is arranged in the axial direction after the transmission output element, for example because the transmission output element is arranged between two planetary gear stages.
  • FIG. 1 shows a transmission diagram of a hybrid drive device according to the invention
  • Fig. 2 shows another embodiment of a transmission scheme
  • Fig. 3 shows another embodiment of a transmission scheme
  • FIG. 1 schematically shows a hybrid drive device 10a of a motor vehicle.
  • the motor vehicle comprises the hybrid drive device 10a, by means of which drive wheels of the motor vehicle are no longer visible.
  • Hybrid drive device 10a forms a drive train.
  • Hybrid drive device 10a has an internal combustion engine, not shown.
  • the hybrid drive device 10a has an axle drive 1 1a.
  • the hybrid drive device 10a has an electrical machine 16a.
  • the hybrid drive device 10a has a transmission device 12a.
  • the transmission device 12a is formed by a motor vehicle transmission.
  • the transmission device 12a forms part of the drive train of the motor vehicle.
  • the transmission device 12a is along the drive train, in particular along a power flow of the
  • the transmission device 12a is driven in at least one operating state via the internal combustion engine and / or the electrical machine 16a.
  • the gear device 12a has at least two drive shafts 13a, 14a.
  • the gear device 12a has exactly two drive shafts 13a, 14a.
  • Gear device 12a has a first drive shaft 13a and a second
  • the first drive shaft 13a is on the transmission input side
  • the first drive shaft 13a is for connecting the
  • the drive shaft 13a is provided for introducing a drive torque output by the internal combustion engine into the transmission device 12a.
  • further components such as a vibration damper, a starting clutch, a separating clutch or a torque converter, can be arranged between the first drive shaft 13a and the internal combustion engine.
  • the second drive shaft 14a is arranged on the transmission input side.
  • the second drive shaft 14a is provided for connecting the electrical machine 16a.
  • the second drive shaft 14a is provided to inject a drive torque output by the electrical machine 16a Initiate transmission device 12a.
  • the second drive shaft 14a introduces a drive torque output by the electrical machine 16a into the transmission device 12a.
  • the second drive shaft 14a introduces the electrical machine 16a
  • the second drive shaft 14a is designed as a hollow shaft. Furthermore, the first one
  • Drive shaft 13a formed as a solid shaft.
  • the first drive shaft 13a is arranged inside the second drive shaft 14a, which is designed as a hollow shaft.
  • the drive shafts 13a, 14a that would appear to be useful to a person skilled in the art would also be conceivable.
  • the gear device 12a has an output shaft 15a.
  • the output shaft 15a is arranged on the transmission input side.
  • the output shaft 15a is provided to derive a drive torque from the gear device 12a.
  • the output shaft 15a is intended to be permanently connected in a rotationally fixed manner to an axle drive of the motor vehicle in the assembled state.
  • the output shaft 15a is followed by an axle gear 1 1 a.
  • the output shaft 15a is connected via the axle gear 11a to the drive wheels of the motor vehicle, not shown.
  • the axle drive 1 1 a is formed, for example, by a differential.
  • the axle drive 1 1 a is provided for speed compensation between drive wheels of a motor vehicle.
  • the first drive shaft 13a, the second drive shaft 14a and the output shaft 15a are arranged coaxially to one another.
  • the first drive shaft 13a, the second drive shaft 14a and the output shaft 15a are coaxial with a main axis of rotation of FIG.
  • the gear device 12a has a plurality of spur gear stages Z1a, Z2a.
  • Gear device 12a has exactly two spur gear stages Z1a, Z2a.
  • Gear device 12a has, in particular, a first spur gear stage Z1a and a second spur gear stage Z2a.
  • the first spur gear stage Z1a is provided for connecting the electrical machine 16a to the second drive shaft 14a.
  • the second spur gear stage Z2a is provided for connecting the output shaft 15a to the axle drive 1 1 a.
  • the first spur gear stage Z1 a has two gear wheels Z1 1 a, Z12a, which are designed as spur gears.
  • the first spur gear Z11 a of the spur gear stage Z1a is rotatably connected to the rotor 17a of the electrical machine 16a.
  • the first spur gear Z1 1 a meshes with the second spur gear Z12a.
  • the first spur gear Z1 1 a and the second spur gear Z12a of the spur gear stage Z1 a form a spur gear pair.
  • the first spur gear Z1 1 a and the second spur gear Z12a of the spur gear stage Z1 a are arranged in a gear plane.
  • the second spur gear Z12a of the spur gear stage Z1 a is rotatably connected to the second drive shaft 14a.
  • the second spur gear stage Z2a has four gear wheels Z21a, Z22a, Z23a, Z24a, which are designed as spur gears.
  • the first spur gear Z21 a of the spur gear stage Z2a is permanently non-rotatably connected to the axle drive.
  • the first spur gear Z21 a meshes with the second spur gear Z22a.
  • the first spur gear Z21 a and the second spur gear Z22a of the spur gear stage Z2a form a spur gear pair.
  • the first spur gear Z21a and the second spur gear Z22a of the spur gear stage Z2a are arranged in a gear plane.
  • the second spur gear Z22a of the spur gear stage Z2a is permanently connected in a rotationally fixed manner to the third spur gear Z23a.
  • the third spur gear Z23a meshes with the fourth spur gear Z24a.
  • the third spur gear Z23a and the fourth spur gear Z24a of the spur gear stage Z2a form a spur gear pair.
  • the third spur gear Z23a and the fourth spur gear Z24a of the spur gear stage Z2a are arranged in a gear plane.
  • the fourth spur gear Z24a is permanently connected to the output shaft 15a in a rotationally fixed manner.
  • the gear device 12a has at least two planetary gear stages P1a, P2a, P3a that are operatively connected to one another.
  • the gear device 12a has exactly three planetary gear stages P1 a, P2a, P3a which are operatively connected to one another.
  • the gear device 12a has the main rotation axis, to which the first planetary gear stage P1 a, the second planetary gear stage P2a and the third planetary gear stage P3a are arranged coaxially.
  • Embodiment arranged along the main axis of rotation one behind the other.
  • the two planetary gear stages P1 a, P2a each have a sun gear P1 1a, P21 a, a ring gear P13a, P23a and a planet gear carrier P12a, P22a.
  • the third planetary gear stages P1 a, P2a each have a sun gear P1 1a, P21 a, a ring gear P13a, P23a and a planet gear carrier P12a, P22a.
  • Planetary gear stage P3a is designed as a double planetary gear stage.
  • the third planetary gear stage P3a has a sun gear P31a, a ring gear P33a, one
  • Planetary gear carrier P32a and a double planetary gear set P34a, P35a are coaxial with a crankshaft of the
  • the gear device 12a has a plurality of switching units S1a, S2a, S3a, S4a, S5a.
  • the transmission device 12a has exactly five switching units S1 a, S2a, S3a, S4a, S5a, in particular a first switching unit S1 a, a second switching unit S2a, a third switching unit S3a, a fourth switching unit S4a and a fifth switching unit S5a.
  • the switching units S1 a, S2a, S3a, S4a, S5a are provided for switching and / or connecting the planetary gear stages P1 a, P2a, P3a.
  • the hybrid drive device 10a furthermore has a transmission housing 18a.
  • the gear housing 18a accommodates the spur gear stages Z1 a, Z2a, the planetary gear stages P1 a, P2a, P3a and the switching units S1 a, S2a, S3a, S4a, S5a.
  • the switching units S1 a, S2a, S3a, S4a, S5a are effective within one by the
  • Planetary gear stages P1a, P2a, P3a trained planetary gear part The switching units S1 a, S2a, S3a, S4a, S5a are thus provided to produce different operative connections between the planetary gear stages P1 a, P2a, P3a with each other and / or the gear housing 18a and / or the drive shafts 13a, 14a.
  • the hybrid drive device 10a is structurally provided for at least six differently geared internal combustion engine forward gears and / or
  • the hybrid drive device 10a is designed to shift exactly six differently translated hybrid gears. There are also at least three redundant electrical gears. in the
  • the hybrid drive device 10a is provided to shift exactly three electrical gears. Furthermore, there is at least one EVT area. In the present case, the hybrid drive device is provided to provide a starting EVT area.
  • the hybrid drive device 10a is designed to shift at least one reverse gear.
  • the transmission device 12a is structurally intended to shift exactly one electric reverse gear.
  • the planetary gear stages P1a, P2a, P3a are one behind the other in the axial direction
  • the gear device 12a has three levels in which the planetary gear stages P1a, P2a, P3a are arranged. A numbering of the level corresponds to an order of the levels, which in the following refers to the second drive shaft 14a.
  • the first level has a smaller distance from the second
  • the first planetary gear stage P1 a is arranged along the main axis of rotation in the first plane.
  • the first planetary gear stage P1 a has a simple planetary gear set.
  • the first planetary gear stage P1 a comprises a sun gear P1 1 a, a ring gear P13a and a planet gear carrier P12a.
  • the planet gear carrier P12a guides planet gears P14a on a circular path.
  • the planet gears P14a mesh with the sun gear P1 1a and with the ring gear P13a.
  • the planet gears P14a are rotatably supported on the planet gear carrier P12a.
  • the second planetary gear stage P2a is arranged along the main axis of rotation in the second plane.
  • the second planetary gear stage P2a is arranged along the main axis of rotation on a side of the first planetary gear stage P1a facing away from a second drive shaft 14a.
  • the second planetary gear stage P2a has a single planetary gear set.
  • the second planetary gear stage P2a comprises a sun gear P21a, a ring gear P23a and a planet gear carrier P22a.
  • the planet gear carrier P22a guides planet gears P24a on a circular path.
  • the planet gears P24a mesh with the sun gear P21 a and with the ring gear P23a.
  • the planet gears P24a are rotatably mounted on the planet gear carrier P22a.
  • the third planetary gear stage P3a is arranged along the main axis of rotation in the third plane.
  • the third planetary gear stage P3a is arranged along the main axis of rotation on a side of the second planetary gear stage P2a facing away from the second drive shaft 14a.
  • the third planetary gear stage P3a is designed as a double planetary gear set.
  • the third planetary gear stage P3a comprises a sun gear P31 a, a ring gear P33a and a planet gear carrier P32a.
  • the planetary gear carrier P32a leads
  • Planet gears P34a, P35a on a circular path.
  • the third planetary gear stage P3a has two sets of planetary gears P34a, P35a.
  • the two sets of planet gears P34a, P35a can have different diameters, number of teeth and / or tooth geometries from one another.
  • the first set of planetary gears P34a meshes with the
  • Sun gear P31 a The second set of planet gears P35a meshes with the ring gear P33a.
  • the planet gears P34a, P35a are rotatably supported on the planet carrier P32a.
  • Three switching units S1 a, S2a, S3a of the switching units S1 a, S2a, S3a, S4a, S5a are designed as clutches.
  • the first switching unit S1 a, the second switching unit S2a and the third switching unit S3a are designed as clutches.
  • the switching units S1a, S2a, S3a designed as clutches each have a first rotatably mounted coupling element S1 1a, S21a, S31 a and a second rotatably mounted coupling element S12a, S22a, S32a.
  • the switching units S1a, S2a, S3a designed as clutches are each provided for their two
  • Each of the coupling elements S1 1 a, S21 a, S31 a, S12a, S22a, S32a of the switching units S1 a, S2a, S3a designed as clutches is connected to at least one of the sun gears P1 1 a, P21 a, P31 a, one of the planetary gear carriers P12a, P22a, P32a and / or one of the ring gears P13a, P23a, P33a and / or one of the drive shafts 13a, 14a are permanently connected in a rotating test.
  • Two switching units S4a, S5a of the switching units S1 a, S2a, S3a, S4a, S5a are designed as brakes.
  • the fourth switching unit S4a and the fifth switching unit S5a are designed as brakes.
  • the switching units S4a, S5a designed as brakes each have a rotatably mounted coupling element S41 a, S51 a and a coupling element S42a, S52a arranged fixed to the housing.
  • the switching units S4a, S5a designed as brakes are each intended to connect their rotatably mounted coupling element S41 a, S51 a to the transmission housing 18a in a rotationally fixed manner.
  • Each of the rotatably mounted coupling elements S41 a, S51 a of the switching units S4a, S5a designed as brakes is connected to at least one of the
  • the fifth switching unit S5a can be implemented as a claw.
  • the fifth switching unit S5a is designed as a claw switching element.
  • the transmission device 12a comprises a plurality of transmission elements 19a, 20a, 21 a, 22a, in particular a first transmission element 19a, a second transmission element 20a, and a third Gear element 21 a and a fourth gear element 22a.
  • the gear elements 19a, 20a, 21a, 22a are provided to support and / or transmit torques and / or rotary movements within the planetary gear part formed by the planetary gear stages P1 a, P2a, P3a.
  • Each of the gear elements 19a, 20a, 21a, 22a connects at least two of the sun gears P1 1 a, P21 a, P31 a, planet gear carriers P12a, P22a, P32a, ring gears P13a, P23a, P33a, and / or coupling elements S1 1a-S52a permanently non-rotatably with each other or supports at least one of the sun gears P1 1 a, P21 a, P31 a,
  • Planetary gear carriers P12a, P22a, P32a and / or ring gears P13a, P23a, P33a permanently against the gear housing 18a.
  • the second drive shaft 14a is permanently connected to the sun gear P1 1a of the first planetary gear stage P1a.
  • the output shaft 15a is permanently connected to the planetary gear carrier P12a of the first planetary gear stage P1a in a rotationally tested manner. Furthermore, the ring gear P13a of the first planetary gear stage P1a is permanently connected to the planetary gear carrier P22a of the second planetary gear stage P2a via the first gear element 19a. Furthermore, the planet gear carrier P22a of the second planetary gear stage P2a is via the second
  • Gear element 20a is permanently connected to the planetary gear carrier P32a of the third planetary gear stage P3a. Furthermore, the sun gear P21 a of the second planetary gear stage P2a is permanently connected to the ring gear P33a of the third planetary gear stage P3a via the third gear element 21 a.
  • S5a is provided to connect the first drive shaft 13a to the sun gear P31 a of the third planetary gear stage P3a.
  • planetary gear stage P3a is permanently connected via the fourth gear element 22a to the first rotatably mounted coupling element S1 1 a of the first switching unit S1 a.
  • the first drive shaft 13a is permanently connected to the second rotatably mounted coupling element S12a of the first switching unit S1a.
  • the second switching unit S2a is provided to connect the first drive shaft 13a to the sun gear P1 1 a of the first planetary gear stage P1 a in a rotational test.
  • the sun gear P1 1a of the first planetary gear stage P1a is permanently connected to the first rotatably mounted coupling element S21a of the second switching unit S2a via the second drive shaft 14a.
  • the first drive shaft 13a is permanently connected to the second rotatably mounted coupling element S22a of the second switching unit S2a.
  • the third switching unit S3a is provided to connect the sun gear P1 1 a of the first planetary gear stage P1 a with the sun gear P21 a of the second planetary gear stage P2a.
  • the second drive shaft 14a is permanently connected to the first rotatably mounted coupling element S31a of the third switching unit S3a.
  • Planetary gear stage P2a and the ring gear P33a of the third planetary gear stage P3a are included permanently rotating test connected via the third gear element 21 a to the second rotatably mounted coupling element S32a of the third switching unit S3a.
  • the fourth switching unit S4a of the switching units is provided to arrange the sun gear P31 a of the third planetary gear stage P3a in a housing-fixed manner.
  • the fourth gear element 22a which is permanently non-rotatably connected to the sun gear P31 a of the third planetary gear stage P3a, is permanently non-rotatably connected to the rotatably mounted coupling element S41 a of the fourth switching unit S4a.
  • the second coupling element S42a of the fourth switching unit S4a is permanently non-rotatably connected to the housing 18a.
  • the fifth switching unit S5a of the switching units is provided to arrange the ring gear P23a of the second planetary gear stage P2a fixed to the housing.
  • the ring gear P23a of the second planetary gear stage P2a is permanently non-rotatably connected to the first rotatably mounted coupling element S51a of the fifth switching unit S5a.
  • the second coupling element S52a of the fifth switching unit S5a is permanently connected to the housing 18a.
  • the first switching unit S1a is axial from the third planetary gear stage
  • the first switching unit S1a is designed on the outside.
  • the second switching unit S2a is axially from the third
  • Switching unit S2a is external.
  • the third switching unit S3a is axial between the second planetary gear stage and the third planetary gear stage P3a
  • the third switching unit S3a is designed on the inside.
  • Switching unit S4a is arranged axially facing away from the third planetary gear stage P3a on the transmission input side.
  • the fourth switching unit S4a is designed on the outside.
  • the fifth switching unit S5a is in one plane of the second planetary gear stage P2a
  • the fifth switching unit S5a is designed on the outside. Furthermore, the switching units S1 a, S2a, S3a, S4a, S5a can in principle be designed to be frictional or positive. In the present case, at least some of the switching units S1 a, S2a, S3a, S4a, S5a are designed to be form-fitting.
  • the second switching unit S2a it would also be conceivable for the second switching unit S2a to be arranged axially between the second planetary gear stage and the third planetary gear stage, and thus to be designed internally.
  • the first rotatably mounted coupling element S21 a of the second switching unit S2a would be permanently non-rotatable with the first drive shaft 13a connected.
  • Switching unit S2a would therefore be permanently connected to the second drive shaft 14a in the test.
  • the electric machine 16a follows the internal combustion engine in the axial direction.
  • the first spur gear stage Z1a follows the electrical machine 16a in the axial direction.
  • the second spur gear stage Z2a follows the first spur gear stage Z1 a in the axial direction.
  • the first planetary gear stage P1 a follows the second spur gear stage Z2a in the axial direction.
  • the second planetary gear stage P2a follows the first planetary gear stage P1 a in the axial direction.
  • the third planetary gear stage P3a follows the second planetary gear stage P2a in the axial direction and the fourth switching unit S4 follows the third planetary gear stage P3a in the axial direction.
  • a different axial sequence would also be conceivable.
  • Hybrid drive device 10a conceivable.
  • a reflection of the gear device 12a would be conceivable, only one arrangement of the
  • the position of the first drive shaft 14a can be changed by mirroring. As a result, the first drive shaft 13a would be arranged on the transmission input side in the axial direction.
  • the first drive shaft 13a is followed by the second switching unit S2a, the first switching unit S1 a and the fourth switching unit S4a.
  • the fourth switching unit is followed by the third planetary gear stage P3a in the axial direction S4a.
  • the third planetary gear stage P3a is followed in the axial direction by the second planetary gear stage P2a.
  • the second planetary gear stage P2a is followed in the axial direction by the first planetary gear stage P1 a.
  • the second spur gear stage Z2a follows the first planetary gear stage P1 a in the axial direction.
  • the second spur gear stage Z2a is followed in the axial direction by the first spur gear stage Z1a and the electrical machine 16a.
  • FIGS. 2 and 3 show further exemplary embodiments of the invention. The following descriptions and the drawings are limited to
  • Figure 2 shows a second embodiment of a transmission diagram
  • Hybrid drive device 10b for a motor vehicle which is provided at least constructively for shifting at least six forward gears and at least three electrical gears.
  • the structure of the transmission scheme corresponds to the transmission scheme of FIG. 1.
  • the hybrid drive device 10b comprises an internal combustion engine and an electric machine 16a, an axle transmission 11b and a transmission device 12b.
  • the transmission device 12b comprises a first drive shaft 13b for the rotationally fixed connection to the internal combustion engine and a second drive shaft 14b for the rotationally fixed connection of the electrical machine 16b and an output shaft 15b for the rotationally fixed connection of an axle drive.
  • the transmission device 12b includes one
  • Planetary gear stage P2b and a third planetary gear stage P3b which each have a sun gear P1 1 b, P21 b, P31 b, a ring gear P13b, P23b, P33b and a planet gear carrier P12b, P22b, P32b, which planet gears P14b, P24b, P34b, P35b in a circular path the corresponding sun gear P1 1 b, P21 b, P31 b has.
  • the transmission device 12b comprises five switching units S1b, S2b, S3b, S4b, S5b, each of which has two coupling elements S1 1b-S52b.
  • the gear device 12b comprises a plurality of
  • the transmission diagram differs in particular in an arrangement of the
  • the gear device 12b has two levels, in which the planetary gear stages P1 b, P2b, P3b are arranged. Numbering the level corresponds to an order of the levels, which in the following refers to the internal combustion engine.
  • the first level is at a smaller distance from the internal combustion engine than the second level.
  • the first planetary gear stage P1 b is arranged in the first plane.
  • the second planetary gear stage P2b is arranged in the second plane.
  • the third planetary gear stage P3b is located on the second level.
  • the second planetary gear stage P2b and the third planetary gear stage P3b are arranged in a stack.
  • the third planetary gear stage P3b is arranged radially within the second planetary gear stage P2b.
  • the ring gear P33b of the third planetary gear stage P2b and the sun gear P21b of the second planetary gear stage P2b can be formed in one piece. This eliminates the third gear element 21 b. This allows axial space to be gained
  • the second switching unit S2b is arranged axially between the first level and the second level.
  • Switching unit S2b is permanently non-rotatably connected to the second drive shaft 14b.
  • the second rotatably mounted coupling element S22b of the second switching unit S2b is permanently non-rotatably connected to the first drive shaft 13b.
  • the second switching unit S2b it would be conceivable for the second switching unit S2b to be arranged facing away from the transmission input, as shown in FIG. 1. In principle, however, it would also be conceivable for the first switching unit S1b to be arranged between the first level and the second level. In principle, any other arrangement of the switching units within the transmission device 12b would also be conceivable.
  • Figure 3 shows a second embodiment of a transmission diagram
  • Hybrid drive device 10c for a motor vehicle which is provided at least constructively for shifting at least six forward gears and at least three electrical gears.
  • the structure of the transmission scheme corresponds to the transmission scheme of FIG. 1.
  • the hybrid drive device 10c comprises an internal combustion engine and an electric machine 16c, an axle drive 11 c and a gear device 12c.
  • the gear device 12c comprises a first drive shaft 13c for the rotationally fixed connection to the internal combustion engine and a second drive shaft 14c for connecting a rotor 17c of the electrical machine 16c and an output shaft 15c for the rotationally fixed connection of an axle drive.
  • the connection of the rotor 17c to the second drive shaft 14c is shown schematically by a dashed line.
  • the rotor 17c is preferably connected to the second drive shaft 14c via a transmission stage, not shown in detail.
  • the rotor can also be connected in a rotationally fixed manner to the second drive shaft 14c.
  • the transmission device 12c comprises a planetary gear part with a first planetary gear stage P1c, a second planetary gear stage P2c and a third
  • Planetary gear stage P3c which each have a sun gear P1 1 c, P21 c, P31 c, a ring gear P13c, P23c, P33c and a planet gear carrier P12c, P22c, P32c, which planet gears P14c, P24c, P34c in a circular path around the corresponding sun gear P1 1 c, P21 c, P31 c leads.
  • the transmission device 12c comprises five switching units S1c, S2c, S3c, S4c, S5c, each of which has two coupling elements S1 1 c-S52c.
  • Gear device 12c a plurality of gear elements 19c, 20c, 21 c, 22c.
  • the transmission diagram differs in particular in an embodiment of the third planetary gear stage P3c and an arrangement of the switching units S1c, S2c, S3c, S4c, S5c from the transmission diagram of the exemplary embodiment in FIG. 1.
  • the third planetary gear stage P3c is designed as a single planetary gear stage.
  • Planet carrier P32c of the third planetary gear stage P3c is as
  • Planetary gear stage P2c is permanently non-rotatably connected to ring gear P33c of third planetary gear stage P3c via second gear element 20c.
  • the sun gear P21 c of the second planetary gear stage P2c is permanently non-rotatably connected to the planet gear carrier P32c of the third planetary gear stage P3c via the third gear element 21c.
  • the third switching unit S3c is provided to connect the sun gear P21 c of the second planetary gear stage P2c and the planet gear carrier P32c of the third planetary gear stage P3c to the second drive shaft 14c in a rotationally fixed manner.
  • the second drive shaft 14c is permanently non-rotatably connected to the first rotatably mounted coupling element S31 c of the third switching unit S3c.
  • planetary gear stage P2c and the planetary gear carrier P32c of the third planetary gear stage P3c are permanently connected in a rotationally fixed manner to the second rotatably mounted coupling element S32c of the third switching unit S3c via the third gear element 21c.
  • the configuration of the third planetary gear stage P3c is as a single planetary gear stage compared to the configuration as a double planetary gear stage, at least in
  • Rotary gear ratio of the gear device 12c with the third planetary gear stage P3c as a single planetary gear stage with any stationary or rotary gear ratio of Gear device 12c corresponds to the third planetary gear stage P3c as a double planetary gear stage.
  • Double planetary gear stage can be formed.
  • the second planetary gear stage P2c can also be designed as a double planetary gear stage. Corresponding changes to the connections would have to be made for this.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hybridantriebsvorrichtung (10a-c), mit einem Verbrennungsmotor, mit einem Achsgetriebe (11a-c) und mit einer Getriebevorrichtung (12a-c), welche eine erste Antriebswelle (13a-c), eine zweite Antriebswelle (14a-c), eine Abtriebswelle (15a-c), drei wirkungsmäßig miteinander verbundene Planetenradstufen (P1a-c, P2a-c, P3a-c), die jeweils ein Sonnenrad (P11a-c, P21a-c, P31a-c), ein Planetenradträger (P12a-c, P22a-c, P32a-c) und ein Hohlrad (P13a-c, P23a-c, P33a-c) aufweisen, und zumindest zwei Schalteinheiten (S1a-c, S2a-c, S3a-c, S4a-c, S5a-c), umfasst, wobei die erste Antriebswelle (13a-c) zu einer Anbindung des Verbrennungsmotors an die Getriebevorrichtung (12a-c) vorgesehen ist, wobei die Abtriebswelle (15a-c) permanent drehfest mit dem Planetenradträger (P12a-c) der ersten Planetenradstufe (P1a-c) verbunden ist, wobei das Hohlrad (P13a-c) der ersten Planetenradstufe (P1a-c) permanent drehfest mit dem Planetenträger (P22a-c) der zweiten Planetenradstufe (P2a-c) verbunden ist, wobei eine erste Schalteinheit (S1) dazu vorgesehen ist, das Sonnenrad (P31a-c) der dritten Planetenradstufe (P3a-c) mit der ersten Antriebswelle (13a-c) permanent drehfest zu verbinden, wobei die Hybridantriebsvorrichtung (10a-c) eine elektrische Maschine (16a-c) umfasst, wobei die zweite Antriebswelle (14a-c) zu einer Anbindung der elektrischen Maschine (16a-c) vorgesehen ist.

Description

Hybridantriebsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Hybridantriebsvorrichtung.
Aus der EP 1 416 193 B1 ist bereits eine Getriebeantriebsvorrichtung bekannt, mit einem Verbrennungsmotor, mit einem Achsgetriebe und mit einer Getriebevorrichtung, welche eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, drei wirkungsmäßig miteinander verbundene Planetenradstufen, die jeweils ein Sonnenrad, ein Planetenradträger und ein Hohlrad aufweisen, und zumindest zwei, insbesondere zumindest fünf, Schalteinheiten, umfasst, wobei die erste Antriebswelle zu einer Anbindung des Verbrennungsmotors an die Getriebevorrichtung vorgesehen ist, wobei die Abtriebswelle permanent drehfest mit dem Planetenradträger der ersten Planetenradstufe verbunden ist, wobei das Hohlrad der ersten Planetenradstufe permanent drehfest mit dem Planetenträger der zweiten
Planetenradstufe verbunden ist, wobei eine erste Schalteinheit der Schalteinheiten dazu vorgesehen ist, das Sonnenrad der dritten Planetenradstufe mit der ersten Antriebswelle drehfest zu verbinden.
Ferner sind aus der DE 10 2015 21 1 038 A1 , der DE 10 2015 218 990 A1 , der DE 10 2016 21 1 270 A1 sowie der gattungsgemäßen De 10 2016 124 828 B3
Hybridantriebsvorrichtungen bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte
Hybridantriebsvorrichtung bereitzustellen, insbesondere hinsichtlich einer
Spreizungsvariation und/oder einer Schaltflexibilität. Sie wird durch eine
erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Hybridantriebsvorrichtung, mit einem Verbrennungsmo- tor, mit einem Achsgetriebe und mit einer Getriebevorrichtung, welche eine erste An- triebswelle, eine zweite Antriebswelle, eine Abtriebswelle, drei wirkungsmäßig miteinan- der verbundene Planetenradstufen, die jeweils ein Sonnenrad, ein Planetenradträger und ein Hohlrad aufweisen, und zumindest zwei, insbesondere zumindest fünf, Schalt- einheiten, umfasst, wobei die erste Antriebswelle zu einer Anbindung des Verbren- nungsmotors an die Getriebevorrichtung vorgesehen ist, wobei die Abtriebswelle perma- nent drehfest mit dem Planetenradträger der ersten Planetenradstufe verbunden ist, wo bei das Hohlrad der ersten Planetenradstufe permanent drehfest mit dem Planetenträger der zweiten Planetenradstufe verbunden ist, wobei eine erste Schalteinheit der Schalt- einheiten dazu vorgesehen ist, das Sonnenrad der dritten Planetenradstufe mit der ers- ten Antriebswelle drehfest zu verbinden.
Es wird weiter davon ausgegangen, dass die Hybridantriebsvorrichtung eine elektrische Maschine aufweist, wobei die zweite Antriebswelle zu einer Anbindung der elektrischen Maschine vorgesehen ist, wobei eine zweite Schalteinheit der Schalteinheiten dazu vorgesehen ist, die erste Antriebswelle drehtest mit dem Sonnenrad der ersten
Planetenradstufe zu verbinden, wobei der Planetenradträger der zweiten
Planetenradstufe permanent drehtest mit dem Planetenradträger der dritten
Planetenradstufe oder mit dem Hohlrad der dritten Planetenradstufe verbunden ist.
Erfindungsgemäß ist die zweite Antriebswelle, an welche die elektrische Maschine angebunden ist, permanent drehtest mit dem Sonnenrad der ersten Planetenradstufe verbunden. Die drei wirkungsmäßig miteinander verbundenen Planetenradstufen, nämlich die erste, die zweite und die dritte Planetenradstufe, bilden zusammen einen Planetengetriebeteil. Die elektrische Maschine ist derart an die zweite Antriebswelle angebunden, dass Drehmomente, die von der elektrischen Maschine ausgehen, über die zweite Antriebswelle in den Planetengetriebeteil eingeleitet werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Hybridantriebsvorrichtung kann eine Ausgestaltung mit einer hohen Flexibilität und/oder einem hohen Wirkungsgrad ermöglicht werden. Zudem können vorteilhafte Übersetzungen dargestellt werden. Es kann eine vorteilhaft große Spreizung erreicht werden. Bevorzugt lassen sich aufgrund der Gangzahl verschiedene Gang- und Spreizungskonzepte umsetzen. Vorzugsweise lassen sich über eine geschickte Integration der elektrischen Maschine auch diverse stufenlose Übersetzungsbereiche einstellen. Des Weiteren kann der Planetengetriebeteil vorteilhaft nur mit Einfach-Planetenradstufen dargestellt werden, was eine Verbesserung des Verzahnungswirkungsgrads ermöglicht. Ferner kann vorteilhaft einfach eine elektrische Maschine integriert werden. Ferner können Bauteilbelastungen, insbesondere Drehzahl- und/oder Drehmomentbelastungen, zumindest teilweise in vorteilhaften Bereichen liegen, was Themen wie Leichtbau und verlustärmere Konstruktionen ermöglicht. Durch geschicktere Anordnung der Radsätze, der Schalteinheiten und der elektrischen Maschinen können EVT-Bereiche und redundante E-Gänge vorteilhaft dargestellt werden. Die Belastungen der elektrischen Maschine können durch eine vorteilhafte Übersetzungsbildung gering gehalten werden. Dies führt zu kleinen, leichten und drehmomentreduzierten elektrischen Maschinen, was sich sehr stark positiv auf die zusätzlichen Kosten im Vergleich zu einem„normalen“ Automatikgetriebe auswirkt. Des Weiteren wirken sich die leichteren und drehmassenreduzierten elektrischen Maschinen auch positiv auf den Verbrauch aus. Des Weiteren können die Wirkungsgrade der einzelnen Gänge/Bereiche in zyklusrelevanten Betriebspunkten teilweise über dem Stand der Technik liegen. Die Schaltflexibilität zur Umschaltung zwischen den
Gängen/Bereichen ist vorteilhaft hoch bzw. wichtige Schaltungen können als
Lastschaltung ausgeführt werden. Durch eine geschicktere Wahl der
Schaltungskombination können zudem statt verlustverursachender
Lamellenschaltelemente neuartige Klauenschaltelemente verwendet werden. Damit können die Getriebeverluste geringgehalten werden.
Mit einer drehfesten Verbindung zweier Elemente ist gemeint, dass die beiden Elemente koaxial angeordnet sind und derart verbunden sind, dass sie mit gleicher
Winkelgeschwindigkeit drehen.
Die elektrische Maschine weist vorteilhaft einen Rotor auf, welcher vorzugsweise permanent, insbesondere permanent drehmomentübertragend, mit der zweiten
Antriebswelle verbunden ist. Vorzugsweise ist die zumindest eine elektrische Maschine über eine Übersetzungsstufe mit der zweiten Antriebswelle verbunden. Besonders bevorzugt ist die elektrische Maschine über eine erste Stirnradstufe mit der zweiten Antriebswelle verbunden. Grundsätzlich wäre jedoch auch denkbar, dass die elektrische Maschine über einen Riementrieb, einen Kettentrieb oder eine Planetenradstufe mit der zweiten Antriebswelle verbunden ist. Durch eine solche Ausgestaltung kann ein vorteilhaftes Hybridgetriebe mit einer Grundstruktur bereitgestellt werden, das eine Ausgestaltung mit einer hohen Flexibilität und/oder einem hohen Wirkungsgrad ermöglicht. Durch geschicktere Anordnung der Radsätze, der Schalteinheiten und der elektrischen Maschine können EVT-Bereiche und redundante E-Gänge vorteilhaft dargestellt werden. Die Belastungen der elektrischen Maschine können durch eine bessere Übersetzungsbildung reduziert werden. Dies führt zu kleineren, leichteren und drehmomentreduzierten elektrischen Maschinen, was sich sehr stark positiv auf die zusätzlichen Kosten im Vergleich zu einem„normalen“ Automatikgetriebe auswirkt. Des Weiteren wirken sich die leichteren und drehmassenreduzierten elektrischen Maschinen auch positiv auf den Verbrauch aus.
Vorzugsweise ist die Hybridantriebsvorrichtung zumindest konstruktiv zur Schaltung von sechs verbrennungsmotorischen Vorwärtsgängen vorgesehen. Insbesondere sind die sechs verbrennungsmotorischen Vorwärtsgänge unterschiedlich untersetzt. Bevorzugt ist die Hybridantriebsvorrichtung zumindest konstruktiv zur Schaltung von drei elektrischen Gängen vorgesehen. Vorzugsweise existieren diverse stufenlose Fahrbereiche. Ferner ist die Hybridantriebsvorrichtung insbesondere zumindest konstruktiv zur Schaltung von einer Anfahr-EVT vorgesehen. Es kann eine vorteilhaft große Spreizung erreicht werden. Hierdurch lassen sich insbesondere vorteilhaft verschiedene Gang- und/oder
Spreizungskonzepte umsetzen. Es kann insbesondere eine vorteilhaft hohe
Schaltflexibilität erreicht werden.
Die drei Planetenradstufen sind im Folgenden mit„erster Planetenradstufe“,„zweiter Planetenradstufe“ und„dritter Planetenradstufe“ bezeichnet. Die Bezeichnungen„erste“, „zweite“ und„dritte“ Planetenradstufe sind insbesondere zur Festlegung einer axialen Anordnung vorgesehen, wobei eine axiale Reihenfolge der Planetenradstufen von der Reihenfolge der Nummerierung abweichen kann. Grundsätzlich ist eine geänderte Anordnung der Planetenradstufen und der elektrischen Maschine und/oder eine gestapelte Anordnung, bei der die Planetenradstufen zumindest teilweise radial ineinander geschachtelt sind, denkbar. Insbesondere durch eine räumliche Umordnung der Schalteinheiten, durch eine geänderte Anordnung von Getriebeelementen und/oder durch Vertauschung der Sonnenräder, Planetenräder und/oder Hohlräder sind verschiedene kinematisch äquivalente Getriebestrukturen realisierbar. Insbesondere können Einfachplaneten kinematisch äquivalent durch Doppelplaneten ersetzt werden, insbesondere, wenn zugleich die Hohlradanbindung des zugehörigen Planetensatzes durch eine Steganbindung ersetzt wird. Unter„kinematisch äquivalenten
Getriebestrukturen“ sollen dabei Getriebestrukturen verstanden werden, welche eine gleiche Anzahl von Schalteinheiten sowie identische Schaltschemata zur Schaltung der Vorwärtsgetriebegänge und der Rückwärtsgetriebegänge aufweisen. Die dem Fachmann bekannten Prinzipien zur Bildung von kinematisch äquivalenten Planetenradsätzen lassen sich unter anderem der VDI-Richtlinie 2157 entnehmen. Zudem kann auch eine Ausgestaltung der Planetenradstufen mit Einfachplanetenradsätzen oder
Doppelplanetenradsätzen von dargestellten Ausführungsbeispielen abweichen. In kinematisch äquivalenter Weise ist es beispielsweise möglich, einen
Einfachplanetenradsatz durch einen Doppelplanetenradsatz zu ersetzen, wobei für eine kinematisch gleiche Wirkweise zusätzlich insbesondere eine Standübersetzung der Planetenradstufe angepasst werden muss. Insbesondere bei einer Ausbildung mittels eines Doppelplanetenradsatzes kann grundsätzlich auch eine Anbindung von einem Sonnenrad und einem Planetenradträger, einem Hohlrad und einem Planetenradträger oder einem Sonnenrad und einem Hohlrad getauscht werden, wobei für eine kinematisch gleiche Wirkweise zusätzlich insbesondere eine Standübersetzung der Planetenradstufe angepasst werden muss.
Unter einer„Stirnradstufe“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Paarung aus zumindest zwei miteinander kämmenden Zahnrädern, insbesondere Stirnrädern, verstanden werden, die vorzugsweise in einer Zahnradebene angeordnet sind.
Vorteilhafterweise weist die Stirnradpaarung genau ein Standübersetzungsverhältnis auf.
Vorzugsweise weist die Hybridantriebsvorrichtung eine vorteilhaft gute Stapelbarkeit auf. Durch die Stapelbarkeit kann insbesondere vorteilhaft ein Front-Quer Einsatz ermöglicht werden.
Unter einem„Getriebeelement“ soll insbesondere eine Ausgestaltung verstanden werden, die zur permanenten drehfesten Verbindung zwischen den Sonnenrädern, Planetenradträgern, Hohlrädern und/oder Kopplungselementen vorgesehen ist. Unter „zumindest konstruktiv“ soll insbesondere verstanden werden, dass konstruktiv eine entsprechende Ausgestaltung vorgesehen ist, in einem eventuellen Ausführungsbeispiel aber von einer funktionellen Nutzung der konstruktiven Ausgestaltung abgesehen werden kann. Unter„konstruktiv zur Schaltung eines Getriebegangs vorgesehen“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass mittels der
Schalteinheiten, insbesondere der Kupplungseinheiten und/oder Bremseinheiten, mechanisch ein entsprechender Getriebegang grundsätzlich bildbar ist, unabhängig davon, ob im Rahmen einer Schaltstrategie auf die Schaltung des Getriebegangs verzichtet wird oder nicht. Beispielsweise können in einer Ausgestaltung die
Schalteinheiten konstruktiv zur Schaltung von mehr Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen sein, als es sinnvoll sein kann, sie im Rahmen einer Betriebsstrategie für den
Planetengetriebeteil zu schalten. Unter„vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Vorzugsweise sind zumindest drei, vorteilhaft genau drei, der Schalteinheiten als Kupplungen ausgebildet. Zudem sind vorzugsweise zumindest zwei, vorteilhaft genau zwei der Schalteinheiten als Bremsen ausgebildet. Unter einer Schalteinheit, die als „Kupplung“ ausgebildet ist, soll insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die in einem Leistungsfluss zwischen zwei der Planetenradstufen angeordnet ist und die dazu vorgesehen ist, ihre zwei drehbar angeordneten Kopplungselemente, die in einem geöffneten Zustand unabhängig voneinander verdrehbar sind, in einem geschlossenen Zustand drehfest miteinander zu verbinden. Unter einer Schalteinheit, die als„Bremse“ ausgebildet ist, soll insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die
wirkungsmäßig zwischen einer der Planetenradstufen und einem Getriebegehäuse angeordnet ist und die dazu vorgesehen ist, ihr drehbares Kopplungselement, das in einem geöffneten Zustand unabhängig von dem Getriebegehäuse verdrehbar ist, in einem geschlossenen Zustand mit ihrem drehfest mit dem Getriebegehäuse
verbundenen Kopplungselement drehfest zu verbinden. Unter„drehfest verbunden“ soll insbesondere eine Verbindung verstanden werden, bei der ein Leistungsfluss über eine vollständige Umdrehung gemittelt mit einem unveränderten Drehmoment, einer unveränderten Drehrichtung und/oder einer unveränderten Drehzahl übertragen wird.
Die beiden drehfest verbundenen Elemente sollen insbesondere koaxial angeordnet sein und/oder vorzugsweise mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen.
Unter einer„Schalteinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere keine Kupplung verstanden werden, die dem durch die Planetenradstufen ausgebildeten
Planetengetriebeteil vorgeschaltet oder nachgeschaltet ist. Unter einer„dem
Planetengetriebeteil vorgeschalteten Kupplung“ soll insbesondere eine Kupplung verstanden werden, die in zumindest einem Getriebegang in einem Leistungsfluss zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebeeingangselement angeordnet ist, wie beispielsweise eine Trennkupplung oder eine Anfahrkupplung. Unter einer„dem Planetengetriebeteil nachgeschalteten Kupplung“ soll insbesondere eine
Kupplungseinheit verstanden werden, die in zumindest einem Getriebegang in einem Leistungsfluss zwischen dem Getriebeausgangselement und einem Achsantrieb angeordnet ist, wie beispielsweise eine Allradkupplung. Grundsätzlich kann eine
Schaltbarkeit der Hybridantriebsvorrichtung durch eine dem Planetengetriebeteil vorgeschaltete oder nachgeschaltete Kupplungseinheit erhöht werden. Mindestens eine Schalteinheit kann als Klauenkupplung mit oder ohne Synchronisiereinheit zur weiteren Verlustreduktion ausgeführt werden.
Vorzugsweise umfasst die Hybridantriebsvorrichtung Aktuatoren zur automatisierten Schaltung der Schalteinheiten. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, zumindest einen Teil der Schalteinheiten zumindest teilweise selbstständig schaltend auszuführen. Eine selbstständig schaltende Schalteinheit, insbesondere eine Kupplungseinheit oder Bremseinheit, ist vorzugsweise als ein Freilauf ausgebildet.
Die Schalteinheiten können grundsätzlich reibschlüssig oder formschlüssig ausgebildet sein. Unter einer„reibschlüssig ausgebildeten Schalteinheit“ soll dabei insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die zur Verbindung ihrer Kopplungselemente und/oder zur Anbindung ihres Kopplungselements zumindest zwei Reibpartner aufweist, die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung reibschlüssig aneinander anliegen, wobei eine Übertragung eines Leistungsflusses in einem vollständig geschlossenen Zustand zumindest hauptsächlich durch Reibung erfolgt. Eine reibschlüssig ausgebildete Schalteinheit ist vorzugsweise als eine Lamellenschalteinheit ausgebildet. Eine reibschlüssig ausgebildete Kupplungseinheit ist dabei vorzugsweise als eine
Lamellenkupplungseinheit und eine reibschlüssig ausgebildete Bremseinheit ist vorzugsweise als eine Lamellenbremseinheit ausgebildet. Unter einer„formschlüssig ausgebildeten Schalteinheit“ soll ferner insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die zur Verbindung ihrer Kopplungselemente und/oder zur Anbindung ihres Kopplungselements eine Verzahnung und/oder Klauen aufweist, die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung formschlüssig ineinandergreifen, wobei eine Übertragung eines Leistungsflusses in einem vollständig geschlossenen Zustand zumindest hauptsächlich durch einen Formschluss erfolgt. Eine formschlüssig ausgebildete
Schalteinheit ist vorzugsweise als eine Klauenschalteinheit ausgebildet und bevorzugt über eine Schiebemuffe schaltbar. Eine formschlüssig ausgebildete Kupplungseinheit ist dabei vorzugsweise als eine Klauenkupplungseinheit und eine formschlüssig
ausgebildete Bremseinheit ist vorzugsweise als eine Klauenbremseinheit ausgebildet. Darüber hinaus sind die formschlüssig ausgebildeten Schalteinheiten vorzugsweise ohne eine Synchronisierung ausgeführt, können grundsätzlich aber auch eine
Synchronisierung aufweisen.
Im vorliegenden Fall ist vorteilhaft zumindest ein Teil der Schalteinheiten formschlüssig ausgebildet. Insbesondere ist zumindest eine, vorzugsweise genau eine, der
Schalteinheiten als eine Klauenschalteinheit ausgebildet. Dadurch kann ein Schleppverlust geringgehalten werden, wodurch ein Leistungsverlust innerhalb der Hybridantriebsvorrichtung vorteilhaft verringert werden kann. Zudem können vorteilhaft Getriebeverluste reduziert werden, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Lamellenschalteinheiten.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Planetenradträger der dritten Planetenradstufe als ein Doppelplanetenradträger ausgebildet ist und permanent drehfest mit dem Planeten- radträger der zweiten Planetenradstufe verbunden ist. Vorzugsweise weist die dritte Pla- netenradstufe zwei Sätze von Planetenrädern auf, die insbesondere über einen gemein- samen Planetenradträger verbunden sind. Bevorzugt ist ein erster Satz Planetenräder der dritten Planetenradstufe dazu vorgesehen, mit einem Sonnenrad der dritten Plane- tenradstufe zu kämmen. Besonders bevorzugt ist ein zweiter Satz Planetenräder der drit ten Planetenradstufe dazu vorgesehen, mit einem Hohlrad der dritten Planetenradstufe zu kämmen. Ferner wird vorgeschlagen, dass das Sonnenrad der zweiten Planetenrad- stufe permanent drehfest mit dem Hohlrad der dritten Planetenradstufe verbunden ist. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Planetenradträger der dritten Planetenrad- stufe als ein Einfachplanetenträger ausgebildet und mit dem Sonnenrad der zweiten Planetenradstufe permanent drehfest verbunden ist. Ferner wird vorgeschlagen, dass der Planetenradträger der zweiten Planetenradstufe permanent drehfest mit dem Hohl- rad der dritten Planetenradstufe verbunden ist. Ferner wird vorgeschlagen, dass eine dritte Schalteinheit der Schalteinheiten dazu vorgesehen ist, das Sonnenrad der ersten Planetenradstufe drehfest mit dem Sonnenrad der zweiten Planetenradstufe zu verbin- den. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass eine vierte Schalteinheit der Schalteinhei- ten dazu vorgesehen ist, das Sonnenrad der dritten Planetenradstufe gehäusefest an- zuordnen. Ferner wird vorgeschlagen, dass eine fünfte Schalteinheit der Schalteinheiten dazu vorgesehen ist, das Hohlrad der zweiten Planetenradstufe gehäusefest anzuord- nen. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Getriebevorrichtung eine erste Stirnradstufe zur Anbindung der elektrischen Maschine an die zweite Antriebswelle aufweist. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Getriebevorrichtung eine zweite Stirnradstufe zur Anbin- dung der Abtriebswelle an das Achsgetriebe aufweist dass die zweite Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet ist. Außerdem wird vorgeschlagen, dass die erste Antriebswelle zumindest abschnittsweise innerhalb der zweiten Antriebswelle angeordnet ist. Des Wei- teren wird vorgeschlagen, dass die elektrische Maschine in axialer Richtung auf den Verbrennungsmotor folgt. Ferner folgt die erste Stirnradstufe in axialer Richtung auf die elektrische Maschine. Die zweite Stirnradstufe folgt in axialer Richtung auf die erste Stirnradstufe. Die erste Planetenradstufe folgt in axialer Richtung auf die zweite Stirn- radstufe. Die zweite Planetenradstufe folgt in axialer Richtung auf die erste Planetenrad- stufe. Die dritte Planetenradstufe folgt in axialer Richtung auf die zweite Planetenradstu- fe. Zuletzt folgt die vierte Schalteinheit in axialer Richtung auf die dritte Planetenradstufe. Ferner wird vorgeschlagen, dass die drei Planetenradstufen koaxial zu einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordnet sind, und dass die drei Planetenradstufen achspa- rallel zu der elektrischen Maschine und/oder zu dem Achsgetriebe angeordnet sind. Hierdurch kann insbesondere eine besonders vorteilhafte Anordnung innerhalb der Hyb- ridantriebsvorrichtung realisiert werden. Es kann insbesondere eine vorteilhaft kompakte Hybridantriebsvorrichtung bereitgestellt werden.
Die Begriffe„axial“ und„radial“ sind im Folgenden insbesondere auf eine
Hauptrotationsachse der Hybridantriebsvorrichtung bezogen, sodass der Ausdruck „axial“ insbesondere eine Richtung bezeichnet, die parallel oder koaxial zu der
Hauptrotationsachse verläuft. Ferner bezeichnet der Ausdruck„radial“ insbesondere eine Richtung, die senkrecht zu der Hauptrotationsachse verläuft. Unter einer
„getriebeeingangsseitigen Anordnung“ soll insbesondere verstanden werden, dass das genannte Bauteil auf einer Seite des weiteren Bauteils angeordnet ist, welche den Antriebswellen und/oder dem Verbrennungsmotor zugewandt ist. Unter einer
„getriebeausgangsseitigen Anordnung“ soll insbesondere verstanden werden, dass das genannte Bauteil auf einer Seite des weiteren Bauteils angeordnet ist, welche dem Getriebeeingangselement und/oder der Brennkraftmaschine abgewandt ist, auch wenn das weitere Bauteil in axialer Richtung nach dem Getriebeausgangselement angeordnet ist, beispielsweise, weil das Getriebeausgangselement zwischen zwei Planetenradstufen angeordnet ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind vier Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die
Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 Ein Getriebeschema einer erfindungsgemäßen Hybridantriebsvorrichtung, Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Getriebeschemas der
erfindungsgemäßen Hybridantriebsvorrichtung mit gestapelten Planetenradstufen,
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Getriebeschemas der
erfindungsgemäßen Hybridantriebsvorrichtung mit
Einfachplanetenradstufen.
Die Figur 1 zeigt schematisch eine Hybridantriebsvorrichtung 10a eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug umfasst die Hybridantriebsvorrichtung 10a, über welche nicht weiter sichtbar Antriebsräder des Kraftfahrzeugs angetrieben werden. Die
Hybridantriebsvorrichtung 10a bildet einen Antriebsstrang aus. Die
Hybridantriebsvorrichtung 10a weist einen nicht weiter dargestellten Verbrennungsmotor auf. Die Hybridantriebsvorrichtung 10a weist ein Achsgetriebe 1 1a auf. Ferner weist die Hybridantriebsvorrichtung 10a eine elektrische Maschine 16a auf. Ferner weist die Hybridantriebsvorrichtung 10a eine Getriebevorrichtung 12a auf. Die Getriebevorrichtung 12a ist von einem Kraftfahrzeuggetriebe gebildet. Die Getriebevorrichtung 12a bildet einen Teil des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs. Die Getriebevorrichtung 12a ist entlang des Antriebsstrangs, insbesondere entlang eines Kraftflusses des
Antriebsstrangs, hinter dem Verbrennungsmotor angeordnet. Die Getriebevorrichtung 12a wird in zumindest einem Betriebszustand über den Verbrennungsmotor und/oder der elektrischen Maschine 16a angetrieben.
Die Getriebevorrichtung 12a weist zumindest zwei Antriebswellen 13a, 14a auf. Die Getriebevorrichtung 12a weist genau zwei Antriebswellen 13a, 14a auf. Die
Getriebevorrichtung 12a weist eine erste Antriebswelle 13a und eine zweite
Antriebswelle 14a auf. Die erste Antriebswelle 13a ist getriebeeingangsseitig
angeordnet. Die erste Antriebswelle 13a ist zu einer Anbindung des
Verbrennungsmotors an die Getriebevorrichtung 12a vorgesehen. Die erste
Antriebswelle 13a ist dazu vorgesehen, ein von dem Verbrennungsmotor abgegebenes Antriebsmoment in die Getriebevorrichtung 12a einzuleiten. Grundsätzlich können zwischen der ersten Antriebswelle 13a und dem Verbrennungsmotor weitere Bauteile, wie beispielsweise ein Schwingungsdämpfer, eine Anfahrkupplung, eine Trennkupplung oder ein Drehmomentwandler, angeordnet sein. Die zweite Antriebswelle 14a ist getriebeeingangsseitig angeordnet. Die zweite Antriebswelle 14a ist zu einer Anbindung der elektrischen Maschine 16a vorgesehen. Die zweite Antriebswelle 14a ist dazu vorgesehen, ein von der elektrischen Maschine 16a abgegebenes Antriebsmoment in die Getriebevorrichtung 12a einzuleiten. Die zweite Antriebswelle 14a leitet ein von der elektrischen Maschine 16a abgegebenes Antriebsmoment in die Getriebevorrichtung 12a ein. Die zweite Antriebswelle 14a leitet ein von der elektrischen Maschine 16a
abgegebenes Antriebsmoment über eine erste Stirnradstufe Z1a in die
Getriebevorrichtung 12a ein.
Die zweite Antriebswelle 14a ist als Hohlwelle ausgebildet. Ferner ist die erste
Antriebswelle 13a als Vollwelle ausgebildet. Die erste Antriebswelle 13a ist innerhalb der, als Hohlwelle ausgebildeten, zweiten Antriebswelle 14a angeordnet. Grundsätzlich wäre jedoch auch eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Anordnung und Ausbildung der Antriebswellen 13a, 14a denkbar.
Weiter weist die Getriebevorrichtung 12a eine Abtriebswelle 15a auf. Die Abtriebswelle 15a ist getriebeeingangsseitig angeordnet. Die Abtriebswelle 15a ist dazu vorgesehen, ein Antriebsmoment aus der Getriebevorrichtung 12a auszuleiten. Die Abtriebswelle 15a ist dazu vorgesehen, in montiertem Zustand permanent drehfest mit einem Achsantrieb des Kraftfahrzeugs verbunden zu werden. Der Abtriebswelle 15a ist ein Achsgetriebe 1 1 a nachgeschaltet. Die Abtriebswelle 15a ist über das Achsgetriebe 11 a an die nicht weiter dargestellten Antriebsräder des Kraftfahrzeugs angebunden. Das Achsgetriebe 1 1 a ist beispielhaft von einem Differential gebildet. Das Achsgetriebe 1 1 a ist für einen Drehzahlausgleich zwischen Antriebsrädern eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.
Die erste Antriebswelle 13a, die zweite Antriebswelle 14a und die Abtriebswelle 15a sind koaxial zueinander angeordnet. Die erste Antriebswelle 13a, die zweite Antriebswelle 14a und die Abtriebswelle 15a sind koaxial zu einer Hauptrotationsachse der
Getriebevorrichtung 12a angeordnet.
Die Getriebevorrichtung 12a weist mehrere Stirnradstufen Z1 a, Z2a auf. Die
Getriebevorrichtung 12a weist genau zwei Stirnradstufen Z1a, Z2a auf. Die
Getriebevorrichtung 12a weist insbesondere eine erste Stirnradstufe Z1 a und eine zweite Stirnradstufe Z2a auf. Die erste Stirnradstufe Z1 a ist zu einer Anbindung der elektrischen Maschine 16a an die zweite Antriebswelle 14a vorgesehen. Die zweite Stirnradstufe Z2a ist zu einer Anbindung der Abtriebswelle 15a an das Achsgetriebe 1 1 a vorgesehen.
Die erste Stirnradstufe Z1 a weist zwei Zahnräder Z1 1 a, Z12a, welche als Stirnräder ausgebildet sind, auf. Das erste Stirnrad Z11 a der Stirnradstufe Z1a ist drehfest mit dem Rotor 17a der elektrischen Maschine 16a verbunden. Das erste Stirnrad Z1 1 a kämmt mit dem zweiten Stirnrad Z12a. Das erste Stirnrad Z1 1 a und das zweite Stirnrad Z12a der Stirnradstufe Z1 a bilden eine Stirnradpaarung. Das erste Stirnrad Z1 1 a und das zweite Stirnrad Z12a der Stirnradstufe Z1 a sind in einer Zahnradebene angeordnet. Das zweite Stirnrad Z12a der Stirnradstufe Z1 a ist drehfest mit der zweiten Antriebswelle 14a verbunden.
Die zweite Stirnradstufe Z2a weist vier Zahnräder Z21a, Z22a, Z23a, Z24a, welche als Stirnräder ausgebildet sind, auf. Das erste Stirnrad Z21 a der Stirnradstufe Z2a ist permanent drehfest mit dem Achsgetriebe verbunden. Das erste Stirnrad Z21 a kämmt mit dem zweiten Stirnrad Z22a. Das erste Stirnrad Z21 a und das zweite Stirnrad Z22a der Stirnradstufe Z2a bilden eine Stirnradpaarung. Das erste Stirnrad Z21a und das zweite Stirnrad Z22a der Stirnradstufe Z2a sind in einer Zahnradebene angeordnet. Das zweite Stirnrad Z22a der Stirnradstufe Z2a ist über eine Welle permanent drehfest mit dem dritten Stirnrad Z23a verbunden. Das dritte Stirnrad Z23a kämmt mit dem vierten Stirnrad Z24a. Das dritte Stirnrad Z23a und das vierte Stirnrad Z24a der Stirnradstufe Z2a bilden eine Stirnradpaarung. Das dritte Stirnrad Z23a und das vierte Stirnrad Z24a der Stirnradstufe Z2a sind in einer Zahnradebene angeordnet. Das vierte Stirnrad Z24a ist permanent drehfest mit der Abtriebswelle 15a verbunden.
Die Getriebevorrichtung 12a weist zumindest zwei wirkungsmäßig miteinander verbundene Planetenradstufen P1a, P2a, P3a auf. Die Getriebevorrichtung 12a weist genau drei wirkungsmäßig miteinander verbundene Planetenradstufen P1 a, P2a, P3a auf. Die Getriebevorrichtung 12a weist die Hauptrotationsachse auf, zu der die erste Planetenradstufe P1 a, die zweite Planetenradstufe P2a und die dritte Planetenradstufe P3a koaxial angeordnet sind. Die erste Planetenradstufe P1 a, die zweite
Planetenradstufe P2a und die dritte Planetenradstufe P3a sind im dargestellten
Ausführungsbeispiel entlang der Hauptrotationsachse hintereinander angeordnet. Die zwei Planetenradstufen P1 a, P2a weisen jeweils ein Sonnenrad P1 1a, P21 a, ein Hohlrad P13a, P23a und einen Planetenradträger P12a, P22a auf. Die dritte
Planetenradstufe P3a ist als eine Doppelplanetenradstufe ausgebildet. Die dritte Planetenradstufe P3a weist ein Sonnenrad P31a, ein Hohlrad P33a, einen
Planetenradträger P32a und einen doppelten Planetenradsatz P34a, P35a auf. Die drei Planetenradstufen P1 a, P2a, P3a sind koaxial zu einer Kurbelwelle des
Verbrennungsmotors angeordnet. Die drei Planetenradstufen P1 a, P2a, P3a sind achsparallel zu der elektrischen Maschine 16a und zu dem Achsgetriebe 1 1a angeordnet. Die Getriebevorrichtung 12a weist mehrere Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a auf. Die Getriebevorrichtung 12a weist genau fünf Schalteinheiten S1 a, S2a, S3a, S4a, S5a auf, insbesondere eine erste Schalteinheit S1 a, eine zweite Schalteinheit S2a, eine dritte Schalteinheit S3a, eine vierte Schalteinheit S4a und eine fünfte Schalteinheit S5a. Die Schalteinheiten S1 a, S2a, S3a, S4a, S5a sind zur Schaltung und/oder Verschaltung der Planetenradstufen P1 a, P2a, P3a vorgesehen.
Die Hybridantriebsvorrichtung 10a weist ferner ein Getriebegehäuse 18a auf. Das Getriebegehäuse 18a nimmt die Stirnradstufen Z1 a, Z2a, die Planetenradstufen P1 a, P2a, P3a und die Schalteinheiten S1 a, S2a, S3a, S4a, S5a auf. Die Schalteinheiten S1 a, S2a, S3a, S4a, S5a sind wirkungsmäßig innerhalb eines durch die
Planetenradstufen P1a, P2a, P3a ausgebildeten Planetengetriebeteiles angeordnet. Die Schalteinheiten S1 a, S2a, S3a, S4a, S5a sind somit dazu vorgesehen, unterschiedliche Wirkverbindungen zwischen den Planetenradstufen P1 a, P2a, P3a untereinander und/oder dem Getriebegehäuse 18a und/oder den Antriebswellen 13a, 14a herzustellen.
Die Hybridantriebsvorrichtung 10a ist konstruktiv dazu vorgesehen, zumindest sechs unterschiedlich übersetzte verbrennungsmotorische Vorwärtsgänge und/oder
Hybridgänge zu schalten. Im vorliegenden Fall ist die Hybridantriebsvorrichtung 10a konstruktiv dazu vorgesehen, genau sechs unterschiedlich übersetzte Hybridgänge zu schalten. Ferner existieren zumindest drei redundante elektrische Gänge. Im
vorliegenden Fall ist die Hybridantriebsvorrichtung 10a dazu vorgesehen, genau drei elektrische Gänge zu schalten. Des Weiteren existiert zumindest ein EVT-Bereich. Im vorliegenden Fall ist die Hybridantriebsvorrichtung dazu vorgesehen, einen Anfahr-EVT- Bereich bereitzustellen.
Weiterhin ist die Hybridantriebsvorrichtung 10a konstruktiv dazu vorgesehen, zumindest einen Rückwärtsgang zu schalten. Im vorliegenden Fall ist die Getriebevorrichtung 12a konstruktiv dazu vorgesehen, genau einen elektrischen Rückwärtsgang zu schalten.
Die Planetenradstufen P1a, P2a, P3a sind in axialer Richtung hintereinander
angeordnet. Die Getriebevorrichtung 12a weist dabei drei Ebenen auf, in denen die Planetenradstufen P1a, P2a, P3a angeordnet sind. Eine Nummerierung der Ebene entspricht einer Reihenfolge der Ebenen, die im Folgenden auf die zweite Antriebswelle 14a bezogen ist. Die erste Ebene weist einen kleineren Abstand zu der zweiten
Antriebswelle 14a auf als die zweite Ebene, und/oder die dritte Ebene. Zudem weist die zweite Ebene einen kleineren Abstand zu der zweiten Antriebswelle 14a auf als die dritte Ebene. Zur Umgestaltung der Getriebevorrichtung 12a ist es jedoch auch möglich, eine Reihenfolge der Planetenradstufen P1 a, P2a, P3a entlang der Hauptrotationsachse zu ändern.
Die erste Planetenradstufe P1 a ist entlang der Hauptrotationsachse in der ersten Ebene angeordnet. Die erste Planetenradstufe P1 a weist einen Einfachplanetenradsatz auf. Die erste Planetenradstufe P1 a umfasst ein Sonnenrad P1 1 a, ein Hohlrad P13a und einen Planetenradträger P12a. Der Planetenradträger P12a führt Planetenräder P14a auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder P14a kämmen mit dem Sonnenrad P1 1a und mit dem Hohlrad P13a. Die Planetenräder P14a sind drehbar auf dem Planetenradträger P12a gelagert.
Die zweite Planetenradstufe P2a ist entlang der Hauptrotationsachse in der zweiten Ebene angeordnet. Die zweite Planetenradstufe P2a ist entlang der Hauptrotationsachse auf einer zweiten Antriebswelle 14a abgewandten Seite der ersten Planetenradstufe P1 a angeordnet. Die zweite Planetenradstufe P2a weist einen Einfachplanetenradsatz auf. Die zweite Planetenradstufe P2a umfasst ein Sonnenrad P21a, ein Hohlrad P23a und einen Planetenradträger P22a. Der Planetenradträger P22a führt Planetenräder P24a auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder P24a kämmen mit dem Sonnenrad P21 a und mit dem Hohlrad P23a. Die Planetenräder P24a sind drehbar auf dem Planetenradträger P22a gelagert.
Die dritte Planetenradstufe P3a ist entlang der Hauptrotationsachse in der dritten Ebene angeordnet. Die dritte Planetenradstufe P3a ist entlang der Hauptrotationsachse auf einer der zweiten Antriebswelle 14a abgewandten Seite der zweiten Planetenradstufe P2a angeordnet. Die dritte Planetenradstufe P3a ist als ein Doppelplanetenradsatz ausgebildet. Die dritte Planetenradstufe P3a umfasst ein Sonnenrad P31 a, ein Hohlrad P33a und einen Planetenradträger P32a. Der Planetenradträger P32a führt
Planetenräder P34a, P35a auf einer Kreisbahn. Die dritte Planetenradstufe P3a weist zwei Sätze von Planetenrädern P34a, P35a auf. Die zwei Sätze von Planetenrädern P34a, P35a können voneinander unterschiedliche Durchmesser, Zähnezahlen und/oder Zahngeometrien aufweisen. Der erste Satz Planetenräder P34a kämmt mit dem
Sonnenrad P31 a. Der zweite Satz Planetenräder P35a kämmt mit dem Hohlrad P33a.
Die Planetenräder P34a, P35a sind drehbar auf dem Planetenradträger P32a gelagert. Drei Schalteinheiten S1 a, S2a, S3a der Schalteinheiten S1 a, S2a, S3a, S4a, S5a sind als Kupplungen ausgebildet. Im vorliegenden Fall sind die erste Schalteinheit S1 a, die zweite Schalteinheit S2a und die dritte Schalteinheit S3a als Kupplungen ausgebildet. Die als Kupplungen ausgebildeten Schalteinheiten S1a, S2a, S3a weisen jeweils ein erstes drehbar gelagertes Kopplungselement S1 1 a, S21a, S31 a und ein zweites drehbar gelagertes Kopplungselement S12a, S22a, S32a auf. Die als Kupplungen ausgebildeten Schalteinheiten S1a, S2a, S3a sind jeweils dazu vorgesehen, ihre beiden
Kopplungselemente S1 1 a, S21 a, S31a, S12a, S22a, S32a drehtest miteinander zu verbinden. Jedes der Kopplungselemente S1 1 a, S21 a, S31 a, S12a, S22a, S32a der als Kupplungen ausgebildeten Schalteinheiten S1 a, S2a, S3a ist mit zumindest einem der Sonnenräder P1 1 a, P21 a, P31 a, einem der Planetenradträger P12a, P22a, P32a und/oder einem der Hohlräder P13a, P23a, P33a und/oder einer der Antriebswellen 13a, 14a permanent drehtest verbunden.
Zwei Schalteinheiten S4a, S5a der Schalteinheiten S1 a, S2a, S3a, S4a, S5a sind als Bremsen ausgebildet. Im vorliegenden Fall sind die vierte Schalteinheit S4a und die fünfte Schalteinheit S5a als Bremsen ausgebildet. Die als Bremsen ausgebildeten Schalteinheiten S4a, S5a weisen jeweils ein drehbar gelagertes Kopplungselement S41 a, S51 a und ein gehäusefest angeordnetes Kopplungselement S42a, S52a auf. Die als Bremsen ausgebildeten Schalteinheiten S4a, S5a sind jeweils dazu vorgesehen, ihr drehbar gelagertes Kopplungselement S41 a, S51 a drehfest mit dem Getriebegehäuse 18a zu verbinden. Jedes der drehbar gelagerten Kopplungselemente S41 a, S51 a der als Bremsen ausgebildeten Schalteinheiten S4a, S5a ist mit zumindest einem der
Sonnenräder P1 1 a, P21 a, P31 a, einem der Planetenradträger P12a, P22a, P32a und/oder einem der Hohlräder P13a, P23a, P33a permanent drehfest verbunden. Die gehäusefest angeordneten Kopplungselemente S42a, S52a der als Bremsen
ausgebildeten Schalteinheiten S4a, S5a sind permanent drehfest mit dem
Getriebegehäuse 18a verbunden. Die fünfte Schalteinheit S5a ist als Klaue umsetzbar. Die fünfte Schalteinheit S5a ist als Klauenschaltelement ausgebildet.
Zur Verbindung der Planetenradstufen P1 a, P2a, P3a untereinander und mit den Kopplungselementen S1 1 a-S52a umfasst die Getriebevorrichtung 12a eine Mehrzahl von Getriebeelementen 19a, 20a, 21 a, 22a, insbesondere ein erstes Getriebeelement 19a, ein zweites Getriebeelement 20a, ein drittes Getriebeelement 21 a und ein viertes Getriebeelement 22a. Die Getriebeelemente 19a, 20a, 21a, 22a sind dazu vorgesehen, Drehmomente und/oder Drehbewegungen innerhalb des durch die Planetenradstufen P1 a, P2a, P3a ausgebildeten Planetengetriebeteiles abzustützen und/oder zu übertragen. Jedes der Getriebeelemente 19a, 20a, 21a, 22a verbindet zumindest zwei der Sonnenräder P1 1 a, P21 a, P31 a, Planetenradträger P12a, P22a, P32a, Hohlräder P13a, P23a, P33a, und/oder Kopplungselemente S1 1a-S52a permanent drehfest miteinander oder stützt zumindest eines der Sonnenräder P1 1 a, P21 a, P31 a,
Planetenradträger P12a, P22a, P32a und/oder Hohlräder P13a, P23a, P33a permanent gegen das Getriebegehäuse 18a ab.
Die zweite Antriebswelle 14a ist permanent drehtest mit Sonnenrad P1 1 a der ersten Planetenradstufe P1 a verbunden.
Ferner ist die Abtriebswelle 15a permanent drehtest mit dem Planetenradträger P12a der ersten Planetenradstufe P1 a verbunden. Des Weiteren ist das Hohlrad P13a der ersten Planetenradstufe P1 a über das erste Getriebeelement 19a permanent drehtest mit dem Planetenradträger P22a der zweiten Planetenradstufe P2a verbunden. Ferner ist der Planetenradträger P22a der zweiten Planetenradstufe P2a über das zweite
Getriebeelement 20a permanent drehtest mit dem Planetenradträger P32a der dritten Planetenradstufe P3a verbunden. Des Weiteren ist das Sonnenrad P21 a der zweiten Planetenradstufe P2a permanent drehtest über das dritte Getriebeelement 21 a mit dem Hohlrad P33a der dritten Planetenradstufe P3a verbunden.
Des Weiteren ist die erste Schalteinheit S1 a der Schalteinheiten S1 a, S2a, S3a, S4a,
S5a dazu vorgesehen, die erste Antriebswelle 13a drehtest mit dem Sonnenrad P31 a der dritten Planetenradstufe P3a zu verbinden. Das Sonnenrad P31 a der dritten
Planetenradstufe P3a ist dazu über das vierte Getriebeelement 22a permanent drehtest mit dem ersten drehbar gelagerten Kopplungselement S1 1 a der ersten Schalteinheit S1 a verbunden. Die erste Antriebswelle 13a ist dazu permanent drehtest mit dem zweiten drehbar gelagerten Kopplungselement S12a der ersten Schalteinheit S1 a verbunden. Ferner ist die zweite Schalteinheit S2a dazu vorgesehen, die erste Antriebswelle 13a drehtest mit dem Sonnenrad P1 1 a der ersten Planetenradstufe P1 a zu verbinden. Das Sonnenrad P1 1a der ersten Planetenradstufe P1 a ist dazu permanent drehtest über die zweite Antriebswelle 14a mit dem ersten drehbar gelagerten Kopplungselement S21 a der zweiten Schalteinheit S2a verbunden. Die erste Antriebswelle 13a ist dazu permanent drehtest mit dem zweiten drehbar gelagerten Kopplungselement S22a der zweiten Schalteinheit S2a verbunden. Ferner ist die dritte Schalteinheit S3a dazu vorgesehen, das Sonnenrad P1 1 a der ersten Planetenradstufe P1 a mit dem Sonnenrad P21 a der zweiten Planetenradstufe P2a zu verbinden. Die zweite Antriebswelle 14a ist dazu permanent drehtest mit dem ersten drehbar gelagerten Kopplungselement S31 a der dritten Schalteinheit S3a verbunden. Das Sonnenrad P21 a der zweiten
Planetenradstufe P2a und das Hohlrad P33a der dritten Planetenradstufe P3a sind dazu permanent drehtest über das dritte Getriebeelement 21 a mit dem zweiten drehbar gelagerten Kopplungselement S32a der dritten Schalteinheit S3a verbunden.
Des Weiteren ist die vierte Schalteinheit S4a der Schalteinheiten dazu vorgesehen, das Sonnenrad P31 a der dritten Planetenradstufe P3a gehäusefest anzuordnen. Das vierte Getriebeelement 22a, welches permanent drehfest mit dem Sonnenrad P31 a der dritten Planetenradstufe P3a verbunden ist, ist dazu permanent drehfest mit dem drehbar gelagerten Kopplungselement S41 a der vierten Schalteinheit S4a verbunden. Das zweite Kopplungselement S42a der vierten Schalteinheit S4a ist permanent drehfest mit dem Gehäuse 18a verbunden.
Ferner ist die fünfte Schalteinheit S5a der Schalteinheiten dazu vorgesehen, das Hohlrad P23a der zweiten Planetenradstufe P2a gehäusefest anzuordnen. Das Hohlrad P23a der zweiten Planetenradstufe P2a ist dazu permanent drehfest mit dem ersten drehbar gelagerten Kopplungselement S51 a der fünften Schalteinheit S5a verbunden. Das zweite Kopplungselement S52a der fünften Schalteinheit S5a ist permanent mit dem Gehäuse 18a verbunden.
Die erste Schalteinheit S1a ist axial von der dritten Planetenradstufe
getriebeeingangsseitig abgewendet angeordnet. Die erste Schalteinheit S1a ist außenliegend ausgeführt. Die zweite Schalteinheit S2a ist axial von der dritten
Planetenradstufe getriebeeingangsseitig abgewendet angeordnet. Die zweite
Schalteinheit S2a ist außenliegend ausgeführt. Die dritte Schalteinheit S3a ist axial zwischen der zweiten Planetenradstufe und der dritten Planetenradstufe P3a
angeordnet. Die dritte Schalteinheit S3a ist innenliegend ausgeführt. Die vierte
Schalteinheit S4a ist axial von der dritten Planetenradstufe P3a getriebeeingangsseitig abgewendet angeordnet. Die vierte Schalteinheit S4a ist außenliegend ausgeführt. Die fünfte Schalteinheit S5a ist in einer Ebene der zweiten Planetenradstufe P2a
angeordnet. Die fünfte Schalteinheit S5a ist außenliegend ausgeführt. Ferner können die Schalteinheiten S1 a, S2a, S3a, S4a, S5a grundsätzlich reibschlüssig oder formschlüssig ausgebildet sein. Im vorliegenden Fall ist zumindest ein Teil der Schalteinheiten S1 a, S2a, S3a, S4a, S5a formschlüssig ausgebildet.
Grundsätzlich wäre auch denkbar, dass die zweite Schalteinheit S2a axial zwischen der zweiten Planetenradstufe und der dritten Planetenradstufe angeordnet ist, und somit innenliegend ausgeführt ist. Somit wäre das erste drehbar gelagerte Kopplungselement S21 a der zweiten Schalteinheit S2a permanent drehfest mit der ersten Antriebswelle 13a verbunden. Das zweite drehbar gelagerte Kopplungselement S22a der zweiten
Schalteinheit S2a wäre demnach permanent drehtest mit der zweiten Antriebswelle 14a verbunden.
Die elektrische Maschine 16a folgt in axialer Richtung auf den Verbrennungsmotor. Die erste Stirnradstufe Z1 a folgt in axialer Richtung auf die elektrische Maschine16a. Die zweite Stirnradstufe Z2a folgt in axialer Richtung auf die erste Stirnradstufe Z1 a. Die ers- te Planetenradstufe P1 a folgt in axialer Richtung auf die zweite Stirnradstufe Z2a. Die zweite Planetenradstufe P2a folgt in axialer Richtung auf die erste Planetenradstufe P1 a. Die dritte Planetenradstufe P3a folgt in axialer Richtung auf die zweite Planeten- radstufe P2a und die vierte Schalteinheit S4 folgt in axialer Richtung auf die dritte Plane- tenradstufe P3a. Grundsätzlich wäre jedoch auch eine andere axiale Reihenfolge denk- bar.
Grundsätzlich wäre jedoch auch eine relative Anordnung der Bauteile der
Hybridantriebsvorrichtung 10a denkbar. Insbesondere wäre eine Spiegelung der Getriebevorrichtung 12a denkbar, wobei lediglich eine Anordnung des
Verbrennungsmotors erhalten bleibt. Hierdurch könnte erreicht werden, dass der Verbrennungsmotor axial auf die dritte Planetenradstufe P3a folgt. Durch eine
Spiegelung ist die Lage der ersten Antriebswelle 14a veränderbar. Dadurch wäre die erste Antriebswelle 13a in axialer Richtung getriebeeingangsseitig angeordnet. Auf die erste Antriebswelle 13a folgt die zweite Schalteinheit S2a, die erste Schalteinheit S1 a und die vierte Schalteinheit S4a. Auf die vierte Schalteinheit folgt S4a in axialer Richtung die dritte Planetenradstufe P3a. Auf die dritte Planetenradstufe P3a folgt in axialer Richtung die zweite Planetenradstufe P2a. Auf die zweite Planetenradstufe P2a folgt in axialer Richtung die erste Planetenradstufe P1 a. Auf die erste Planetenradstufe P1 a folgt in axialer Richtung die zweite Stirnradstufe Z2a. Auf die zweite Stirnradstufe Z2a folgt in axialer Richtung die erste Stirnradstufe Z1 a und die elektrische Maschine 16a.
In den Figuren 2 und 3 sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im
Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnung und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der Figur 1 , verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in der Figur 1 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 und 3 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b und c ersetzt.
Figur 2 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel ein Getriebeschema einer
Hybridantriebsvorrichtung 10b für ein Kraftfahrzeug, das zumindest konstruktiv zur Schaltung von zumindest sechs Vorwärtsgetriebegängen und zumindest drei elektrischen Gängen vorgesehen ist. Das Getriebeschema entspricht strukturell dem Getriebeschema der Figur 1.
Die Hybridantriebsvorrichtung 10b umfasst einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine 16a, ein Achsgetriebe 1 1 b und eine Getriebevorrichtung 12b. Die Getriebevorrichtung 12b umfasst eine erste Antriebswelle 13b zur drehfesten Anbindung an den Verbrennungsmotor und eine zweite Antriebswelle 14b zur drehfesten Anbindung der elektrischen Maschine 16b und eine Abtriebswelle 15b zur drehfesten Anbindung eines Achsantriebs. Zudem umfasst die Getriebevorrichtung 12b einen
Planetengetriebeteil mit einer ersten Planetenradstufe P1 b, einer zweiten
Planetenradstufe P2b und einer dritten Planetenradstufe P3b die jeweils ein Sonnenrad P1 1 b, P21 b, P31 b, ein Hohlrad P13b, P23b, P33b und einen Planetenradträger P12b, P22b, P32b, welcher Planetenräder P14b, P24b, P34b, P35b in einer Kreisbahn um das entsprechende Sonnenrad P1 1 b, P21 b, P31 b führt, aufweisen. Weiter umfasst die Getriebevorrichtung 12b fünf Schalteinheiten S1 b, S2b, S3b, S4b, S5b die jeweils zwei Kopplungselemente S1 1 b-S52b aufweisen. Zur Übertragung von Leistungsflüssen zwischen den Planetenradstufen P1 b, P2b, P3b und/oder zur Abstützung gegen ein Getriebegehäuse 18b umfasst das Getriebevorrichtung 12b eine Mehrzahl von
Getriebeelementen 19b, 20b, 21 b, 22b.
Das Getriebeschema unterscheidet sich insbesondere in einer Anordnung der
Planetenradstufen P1 b, P2b, P3b und der Schalteinheiten von dem Getriebeschema des Ausführungsbeispiels in Figur 1.
Die Getriebevorrichtung 12b weist zwei Ebenen auf, in denen die Planetenradstufen P1 b, P2b, P3b angeordnet sind. Eine Nummerierung der Ebene entspricht einer Reihen- folge der Ebenen, die im Folgenden auf den Verbrennungsmotor bezogen ist. Die erste Ebene weist einen kleineren Abstand zu dem Verbrennungsmotor auf als die zweite Ebene. Die erste Planetenradstufe P1 b ist in der ersten Ebene angeordnet. Die zweite Planetenradstufe P2b ist in der zweiten Ebene angeordnet. Die dritte Planetenradstufe P3b ist in der zweiten Ebene angeordnet. Die zweite Planetenradstufe P2b und die dritte Planetenradstufe P3b sind gestapelt angeordnet. Die dritte Planetenradstufe P3b ist ra- dial innerhalb der zweiten Planetenradstufe P2b angeordnet. Das Hohlrad P33b der drit- ten Planetenradstufe P2b und das Sonnenrad P21 b der zweiten Planetenradstufe P2b können einstückig ausgebildet sein. Dadurch entfällt das dritte Getriebeelement 21 b. Hierdurch kann axialer Bauraum gewonnen werden.
Die zweite Schalteinheit S2b ist axial zwischen der ersten Ebene und der zweiten Ebene angeordnet. Das erste drehbar gelagerte Kopplungselement S21 b der zweiten
Schalteinheit S2b ist permanent drehfest mit der zweiten Antriebswelle 14b verbunden. Das zweite drehbar gelagerte Kopplungselement S22b der zweiten Schalteinheit S2b ist permanent drehfest mit der ersten Antriebswelle 13b verbunden.
Grundsätzlich wäre denkbar, dass die zweite Schalteinheit S2b getriebeeingangsseitig abgewendet angeordnet ist, gemäß Figur 1. Grundsätzlich wäre jedoch auch denkbar, dass die erste Schalteinheit S1 b zwischen der ersten Ebene und der zweiten Ebene an- geordnet ist. Grundsätzlich wäre auch jegliche andere Anordnung der Schalteinheiten innerhalb der Getriebevorrichtung 12b denkbar.
Figur 3 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel ein Getriebeschema einer
Hybridantriebsvorrichtung 10c für ein Kraftfahrzeug, das zumindest konstruktiv zur Schaltung von zumindest sechs Vorwärtsgetriebegängen und zumindest drei elektrischen Gängen vorgesehen ist. Das Getriebeschema entspricht strukturell dem Getriebeschema der Figur 1.
Die Hybridantriebsvorrichtung 10c umfasst einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine 16c, ein Achsgetriebe 1 1 c und eine Getriebevorrichtung 12c. Die Getriebevorrichtung 12c umfasst eine erste Antriebswelle 13c zur drehfesten Anbindung an den Verbrennungsmotor und eine zweite Antriebswelle 14c zu einer Anbindung eines Rotors 17c der elektrischen Maschine 16c und eine Abtriebswelle 15c zur drehfesten Anbindung eines Achsantriebs.
Die Anbindung des Rotors 17c an die zweite antriebsweile 14c ist durch eine gestrichelte Linie schematisch dargestellt. Der Rotor 17c ist vorzugsweise über eine nicht näher dargestellte Übersetzungsstufe an die zweite Antriebswelle 14c angebunden. Der Rotor kann alternativ auch drehfest mit der zweiten Antriebswelle 14c verbunden sein. Zudem umfasst die Getriebevorrichtung 12c einen Planetengetriebeteil mit einer ersten Planetenradstufe P1 c, einer zweiten Planetenradstufe P2c und einer dritten
Planetenradstufe P3c die jeweils ein Sonnenrad P1 1 c, P21 c, P31 c, ein Hohlrad P13c, P23c, P33c und einen Planetenradträger P12c, P22c, P32c, welcher Planetenräder P14c, P24c, P34c in einer Kreisbahn um das entsprechende Sonnenrad P1 1 c, P21 c, P31 c führt, aufweisen. Weiter umfasst die Getriebevorrichtung 12c fünf Schalteinheiten S1 c, S2c, S3c, S4c, S5c die jeweils zwei Kopplungselemente S1 1 c-S52c aufweisen. Zur Übertragung von Leistungsflüssen zwischen den Planetenradstufen P1 c, P2c, P3c und/oder zur Abstützung gegen ein Getriebegehäuse 18c umfasst die
Getriebevorrichtung 12c eine Mehrzahl von Getriebeelementen 19c, 20c, 21 c, 22c.
Das Getriebeschema unterscheidet sich insbesondere in einer Ausgestaltung der dritten Planetenradstufe P3c und einer Anordnung der Schalteinheiten S1 c, S2c, S3c, S4c, S5c von dem Getriebeschema des Ausführungsbeispiels in Figur 1.
Die dritte Planetenradstufe P3c ist als Einzelplanetenradstufe ausgebildet. Der
Planetenradträger P32c der dritten Planetenradstufe P3c ist als
Einfachplanetenradträger ausgebildet. Der Planetenradträger P22c der zweiten
Planetenradstufe P2c ist über das zweite Getriebeelement 20c permanent drehfest mit dem Hohlrad P33c der dritten Planetenradstufe P3c verbunden. Das Sonnenrad P21 c der zweiten Planetenradstufe P2c ist über das dritte Getriebeelement 21 c permanent drehfest mit dem Planetenradträger P32c der dritten Planetenradstufe P3c verbunden. Die dritte Schalteinheit S3c ist dazu vorgesehen, das Sonnenrad P21 c der zweiten Planetenradstufe P2c und den Planetenradträger P32c der dritten Planetenradstufe P3c drehfest mit der zweiten Antriebswelle 14c zu verbinden. Die zweite Antriebswelle 14c ist dazu permanent drehfest mit dem ersten drehbar gelagerten Kopplungselement S31 c der dritten Schalteinheit S3c verbunden. Das Sonnenrad P21 c der zweiten
Planetenradstufe P2c und der Planetenradträger P32c der dritten Planetenradstufe P3c sind dazu über das dritte Getriebeelement 21 c mit dem zweiten drehbar gelagerten Kopplungselement S32c der dritten Schalteinheit S3c permanent drehfest verbunden.
Die Ausgestaltung der dritten Planetenradstufe P3c ist als Einzelplanetenradstufe gegenüber Ausgestaltung als Doppelplanetenradstufe ist dabei zumindest im
Wesentlichen kinematische Äquivalenz. Insbesondere stimmen Stand- oder
Umlaufübersetzung der Getriebevorrichtung 12c mit der dritten Planetenradstufe P3c als Einzelplanetenradstufe mit einer beliebigen Stand- oder Umlaufübersetzung der Getriebevorrichtung 12c mit der dritten Planetenradstufe P3c als Doppelplanetenradstufe überein.
Grundsätzlich wäre auch denkbar, dass die erste Planetenradstufe P1 c als
Doppelplanetenradstufe ausgebildet sein kann. Grundsätzlich wäre auch denkbar, dass auch die zweite Planetenradstufe P2c als Doppelplanetenradstufe ausgebildet sein kann. Hierzu müssten entsprechende Änderungen der Anbindungen vorgenommen werden.
Daimler AG
Bezugszeichenliste
10 Hybridantriebsvorrichtung
1 1 Achsgetriebe
12 Getriebevorrichtung
13 Antriebswelle
14 Antriebswelle
15 Abtriebswelle
16 elektrische Maschine
17 Rotor
18 Getriebegehäuse
19 Getriebeelement
20 Getriebeelement
21 Getriebeelement
22 Getriebeelement
Z1 Stirnradstufe
Z1 1 Stirnrad
Z12 Stirnrad
Z2 Stirnradstufe
Z21 Stirnrad
Z22 Stirnrad
Z23 Stirnrad
Z24 Stirnrad
P1 Planetenradstufe
P1 1 Sonnenrad
P12 Planetenradträger
P13 Hohlrad
P14 Planetenräder
P2 Planetenradstufe
P21 Sonnenrad P22 Planetenradtäger
P23 Hohlrad
P24 Planetenräder
P3 Planetenradstufe
P31 Sonnenrad
P32 Planetenradträger
P33 Hohlrad
P34 Planetenräder
P35 Planetenräder
51 Schalteinheit
511 Kopplungselement
512 Kopplungselement
52 Schalteinheit
521 Kopplungselement
522 Kopplungselement
53 Schalteinheit
531 Kopplungselement
532 Kopplungselement
54 Schalteinheit
541 Kopplungselement
542 Kopplungselement
55 Schalteinheit
551 Kopplungselement
552 Kopplungselement

Claims

Patentansprüche
1 . Hybridantriebsvorrichtung (10a-c), mit einem Verbrennungsmotor, mit einem
Achsgetriebe (1 1 a-c) und mit einer Getriebevorrichtung (12a-c), welche eine erste Antriebswelle (13a-c), eine zweite Antriebswelle (14a-c), eine Abtriebswelle (15a- c), drei wirkungsmäßig miteinander verbundene Planetenradstufen (P1 a-c, P2a-c, P3a-c), die jeweils ein Sonnenrad (P1 1 a-c, P21 a-c, P31 a-c), ein Planetenradträ- ger (P12a-c, P22a-c, P32a-c) und ein Hohlrad (P13a-c, P23a-c, P33a-c) aufwei- sen, und zumindest zwei Schalteinheiten (S1 a-c, S2a-c, S3a-c, S4a-c, S5a-c), umfasst, wobei die erste Antriebswelle (13a-c) zu einer Anbindung des Verbren- nungsmotors an die Getriebevorrichtung (12a-c) vorgesehen ist, wobei die Ab- triebswelle (15a-c) permanent drehfest mit dem Planetenradträger (P12a-c) der ersten Planetenradstufe (P1 a-c) verbunden ist, wobei das Hohlrad (P13a-c) der ersten Planetenradstufe (P1 a-c) permanent drehfest mit dem Planetenträger (P22a-c) der zweiten Planetenradstufe (P2a-c) verbunden ist, wobei eine erste Schalteinheit (S1 ) der Schalteinheiten (S1 a-c, S2a-c, S3a-c, S4a-c, S5a-c) dazu vorgesehen ist, das Sonnenrad (P31 a-c) der dritten Planetenradstufe (P3a-c) mit der ersten Antriebswelle (13a-c) drehfest zu verbinden,
wobei eine elektrische Maschine (16a-c) vorgesehen ist, wobei die zweite Antriebswelle (14a-c) zu einer Anbindung der elektrischen Maschine (16a- c) vorgesehen ist, wobei eine zweite Schalteinheit (S2a-c) der Schaltein- heiten (S1 a-c, S2a-c, S3a-c, S4a-c, S5a-c) dazu vorgesehen ist, die erste Antriebswelle (13a-c) drehfest mit dem Sonnenrad (P11 a-c) der ersten Planetenradstufe (P1 a-c) zu verbinden, wobei der Planetenradträger (P22a-c) der zweiten Planetenradstufe (P2a-c) permanent drehfest mit dem Planetenradträger (P32a-c) der dritten Planetenradstufe (P3a-c) oder mit dem Hohlrad (P33a-c) der dritten Planetenradstufe (P3a-c) verbunden ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antriebswelle (14a-c) permanent drehfest mit dem Sonnenrad (P11 a-c) der ersten Planetenradstufe (P1 a-c) verbunden ist.
2. Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Planetenradträger (P32a-b) der dritten Planetenradstufe (P3a-b) als ein Dop- pelplanetenradträger ausgebildet ist und permanent drehfest mit dem Planeten- radträger (P22a-b) der zweiten Planetenradstufe (P2a-b) verbunden ist, und dass das Sonnenrad (P21 a-c) der zweiten Planetenradstufe (P2a-c) perma- nent drehfest mit dem Hohlrad (P33a-c) der dritten Planetenradstufe (P3a-c) ver- bunden ist.
3. Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Planetenradträger (P32c) der dritten Planetenradstufe (P3c) als ein Einfach- planetenträger ausgebildet und mit dem Sonnenrad (P21c) der zweiten Planeten- radstufe (P2c) permanent drehfest verbunden ist,
und dass der Planetenradträger (P22a-c) der zweiten Planetenradstufe (P2a-c) permanent drehfest mit dem Hohlrad (P33a-c) der dritten Planetenradstufe (P3a- c) verbunden ist.
4. Hybridantriebsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass
eine dritte Schalteinheit (S3a-c) dazu vorgesehen ist, das Sonnenrad (P1 1 a-c) der ersten Planetenradstufe (P1 a-c) drehfest mit dem Sonnenrad (P21 a-c) der zweiten Planetenradstufe (P2a-c) zu verbinden.
5. Hybridantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine vierte Schalteinheit (S4a-c) dazu vorgesehen ist, das Sonnenrad (P31 a-c) der dritten Planetenradstufe (P3a-c) gehäusefest anzuordnen.
6. Hybridantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine fünfte Schalteinheit (S5a-c) dazu vorgesehen ist, das Hohlrad (P23a-c) der zweiten Planetenradstufe (P2a-c) gehäusefest anzuordnen.
7. Hybridantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Getriebevorrichtung (12a-c) eine erste Stirnradstufe (Z1 a-c) zur Anbindung der elektrischen Maschine (16a-c) an die zweite Antriebswelle (14a-c) aufweist.
8. Hybridantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Getriebevorrichtung (12a-c) eine zweite Stirnradstufe (Z2a-c) zur Anbindung der Abtriebswelle (15a-c) an das Achsgetriebe (1 1 a-c) aufweist.
9. Hybridantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Antriebswelle (14a-c) als Hohlwelle ausgebildet ist.
10. Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Antriebswelle (13a-c) zumindest abschnittsweise innerhalb der zweiten Antriebswelle (14a-c) angeordnet ist.
1 1. Hybridantriebsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrische Maschine (16a-c) in axialer Richtung auf den Verbrennungsmotor folgt, wobei die erste Stirnradstufe (Z1 a-c) in axialer Richtung auf die elektrische Maschine (16a-c) folgt, wobei die zweite Stirnradstufe (Z2a-c) in axialer Richtung auf die erste Stirnradstufe (Z1 a-c) folgt, wobei die erste Planetenradstufe (P1 a-c) in axialer Richtung auf die zweite Stirnradstufe (Z2a-c) folgt, wobei die zweite Planetenradstufe (P2a-c) in axialer Richtung auf die erste Planetenradstufe (P1 a- c) folgt, wobei die dritte Planetenradstufe (P3a-c) in axialer Richtung auf die zwei- te Planetenradstufe (P2a-c) folgt und wobei die vierte Schalteinheit (S4a-c) in axialer Richtung auf die dritte Planetenradstufe (P3a-c) folgt.
12. Hybridantriebsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass
die drei Planetenradstufen (P1 a-c, P2a-c, P3a-c) koaxial zu einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordnet sind.
13. Hybridantriebsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass
die drei Planetenradstufen (P1 a-c, P2a-c, P3a-c) achsparallel zu der elektrischen Maschine (16a-c) und/oder zu dem Achsgetriebe (1 1 a-c) angeordnet sind.
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