WO2020074675A1 - Dedicated hybrid transmission, particularly as part of a drive train, and operating method of such a drive train - Google Patents

Dedicated hybrid transmission, particularly as part of a drive train, and operating method of such a drive train Download PDF

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WO2020074675A1
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gear
planetary gear
drive unit
switching
shaft
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Fabian HOLLDORF
Karsten Loock
Alexander Koch
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Hofer Powertrain Innovation Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a drive unit with a dedicated hybrid transmission, in which a drive torque can optionally be transmitted both from an internal combustion engine and from at least one electric machine into a drive shaft.
  • the present invention deals with a dedicated hybrid transmission that can be installed in particular in a drive unit with two or more drive sources.
  • the present invention also relates to a method for shifting a dedicated hybrid transmission between different operating states.
  • the present invention deals with a drive unit according to the preamble of claim 1.
  • the present invention relates to a dedicated hybrid transmission according to the preamble of claim 13.
  • the present invention deals with a method for switching according to the preamble of claim 15.
  • a “dedicated hybrid transmission”, often abbreviated by the first letter of each word of the term as "DHT”, is characterized by the fact that the at least one existing electric machine of the drive train also takes on functional tasks, whereby the DHT is only fully functional in combination with this electric machine (fully) in the drive train. Simply replacing a starting element with an electric machine does not result in a DHT. The electric machine therefore takes on a function beyond its intended use as a pure starting element.
  • DHT is often used as a generic term for power split DHTs and for multi-mode DHTs. Both types of DHT have now been implemented by individual series vehicles.
  • DHT is often used to refer to a transmission that, in addition to the internal combustion engine (ICE), only works in conjunction with one or more electric machines or electrical machines.
  • the VKM speed can also be varied, which leads to an optimization of the operating point of the VKM and thus a higher drive efficiency.
  • the mechanical efficiency of the multi-mode DHTs is somewhat lower than that of the PowerSplit DHTs due to the higher number of components subject to friction.
  • the Powersplit DHT requires higher e-machine performance than the multi-mode DHT and the P2 hybrid.
  • multi-mode DHTs offer several operating modes. This makes it possible - in addition to hybrid modes - to drive in purely electrical or VKM mode with multiple gear ratios, which gives performance and efficiency advantages over PowerSplit DHTs can be realized.
  • the e-machine in the case of drive trains with a DHT, is more geometrically and functionally integrated in the transmission than e.g. B. in the widely used P2 hybrids.
  • Such an integration of the electric machine as part of the transmission consequently enables remarkable synergy effects:
  • the electric machine can take on new or new types of transmission functions, thereby making the classic reverse gear, mechanically realized by reversing the direction of rotation via gears of an (additional) shaft, unnecessary.
  • a frequently used separating clutch between the electric machine and the internal combustion engine can also be dispensed with, the latter machine also being commonly referred to as an internal combustion engine.
  • start-up elements in the transmission can also be saved.
  • speed control is possible via at least one (the) electric motor (s).
  • synchronizations can be implemented by the electric motor or motors.
  • the electric motor (s) allow extended functions of the drive train.
  • a DHT goes beyond the usual PO to P4 hybrids.
  • Older property right applications can be used as a source for the terms and the conceptual world of DHTs, on which this description text is also based and on which it is based.
  • a spatially particularly compact type of gear is the planetary gear, for which the components have at least one sun, at least one or more planet gears of a first type, at least one ring gear, at least one web and at least the number of Corresponding planet carriers belong to planet gears, it also being possible for a plurality of planet gears to be arranged on one planet carrier.
  • shafts are part of such a transmission so that torque and / or drive torque can be introduced and / or discharged.
  • Different switching states can be set using switching elements. The shifting elements influence the shifting state of the transmission depending on their shift position.
  • US 2015/292 600 A1 (publication date: October 15, 2015; inventor: Xiaolin AI, Rui XUE, Zhonghe XUE, Xiaozhi AI) shows several lever models, from which a variant of a corresponding planetary gear, which is shown in different switching positions, is derived .
  • the transmission is presented as a multi-mode electro-mechanical multi-speed transmission with a connection for an internal combustion engine and with two electrical machines (electrical machines).
  • On the input side of the gearbox, where the internal combustion engine can be connected a coaxial central shaft is to be provided, on the inner shaft of which a web of a two-stage planetary gearbox is to be connected.
  • the second electric machine can be coupled to the central shaft.
  • a single drive connection is made from a ring gear of the two-stage planetary gear to a web of the subsequent single-stage planetary gear.
  • a drive configuration according to the description of US 2015/292 600 A1, it should be possible to have a low gear ratio range, a high gear ratio range, a reverse drive, a purely electric driving style, an idling operating mode, a parking lock and an increased tightening torque for starting the internal combustion engine by switching of switching elements and different modes of operation of the electrical machines and the internal combustion engine.
  • DE 10 2016 204 727 A1 shows four different design variants of an electrical variator with planetary gear, arranged parallel to a shaft that is to be driven from an internal combustion engine.
  • the electric variator is referred to as a dedicated hybrid transmission with a coupling transmission, whereby the question arises whether the designations “dedicated hybrid transmission” and “coupling transmission” correspond to the usual motor vehicle nomenclature.
  • DE 10 2016 204 727 A1 is actually the Description of a split transmission for an agricultural machine that should be able to provide part of the drive torque on a power take-off shaft.
  • WO 2016/075 336 A1 (publication date: May 19, 2016; applicant: AVL List GmbH) explains that a drive train with a single internal combustion engine, with a single electric motor, with two brakes and with two clutches can be switched between eight operating modes.
  • WO 2016/075 336 A1 lists a parallel hybrid operation, a boost function, a recuperation operation and an electronically controlled CVT operation, also referred to as eCVT operation, as operating modes. All six design variants shown in WO 2016/075 336 A1 are based on two parallel input clutches in the input shaft on which the internal combustion engine is seated. The internal combustion engine must therefore be connected upstream of the input shaft.
  • the internal combustion engine can only act on the transmission indirectly via the input shaft because the torque is to be routed through one of two clutches.
  • the two clutches are to be arranged side by side, which requires a considerable amount of space, because the total possible drive torque of the internal combustion engine, the maximum drive torque, so to speak, is to be routed via each of the two clutches depending on the operating mode.
  • Both the coupling gearboxes of the various design variants one to four and the planetary gearbox variant with the Ravigneaux planetary gear set operate with three shift elements, two clutches and a brake. If the second motor-generator is to switchably drive the output shaft, at least two further brakes should be provided for this.
  • the KR 10 201 1 0 049 401 A presents a single drive train for a hybrid vehicle with a centrally arranged planetary gear in eight diagrams.
  • the planetary gear is based on a Ravigneaux planetary gear set.
  • three drive machines are always given.
  • the example of a drive train dealt with by KR 10 2011 0 049 401 A operates in total with four clutches and two brakes, i. that is, at least six switching elements are required to switch all states of the transmission.
  • the switching states of the hybrid drive train shown each include at least one closed clutch or at least one closed brake. With such a transmission, it is possible to implement up to six shift states (electrical operation, power split operation, hybrid mode, an underdrive shift state, a direct gear with ratio 1: 1 and an overdrive shift state).
  • hybridized drive trains in a motor vehicle are considered to be advantageous drive trains, the potential of which (theoretically achievable according to specialist discussions) has not yet been fully exploited by the drive trains known to date.
  • the object of the invention is achieved by a drive unit according to claim 1.
  • a gearbox can be referred to as a coupling gearbox, more precisely as a planetary coupling gearbox (or planetary coupling gearbox) .
  • a coupling gearbox can be referred to as a coupling gearbox, more precisely as a planetary coupling gearbox (or planetary coupling gearbox) .
  • planetary coupling gearbox or planetary coupling gearbox
  • configurations of nested gears and of reduced (coupling) gears such as, for. B.
  • Coupling can therefore also be established by multiple use of a shaft (ie not only by a mechanical connection, but also by using a shaft in several sub-transmissions).
  • At least two planetary gear units are considered for forming a coupled planetary gear unit, in which one shaft per planetary gear unit is coupled to the other shaft of the other planetary gear unit in the sense of a spider shaft equivalent.
  • One shaft per planetary gear unit corresponds to a stationary gear shaft. If a common web is formed in such a coupling gear, one can speak of a single-web coupling gear, of a single-web planetary gear or of a single-web rotating coupling gear. If the structural size is reduced in a single-web planetary gear by combining two identical central and planet gears, this planetary gear can be referred to as a reduced coupling gear.
  • Planetary gearboxes such as a Wolfrom coupling gearbox or a Ravigneaux planetary gearbox (i.e. with a Ravigneaux planetary gear set) belong to the category of reduced planetary coupling gears.
  • a Lepelletier planetary gear (possibly with a Ravigneaux planetary gear set and a, especially upstream, other planetary gears) can be sorted into this category.
  • Another type of reduced planetary coupling gear is a "minuteman cover drive" gear.
  • the gearbox with a Simpson planetary gear set also falls into the category of planetary coupling gearboxes.
  • an electrically power split transmission is e.g. B. by coupling gear elements with an electrical variator. At least two electrical machines can be part of the variator, an e-machine operating as a motor and an electric machine as a generator in the eCVT operating mode. A board with power electronics can also be provided to control the machines and the device. The conversion from mechanical to electrical energy makes it possible to set different speeds and torques for the shafts of the variator. With such a principle, the power generated by an internal combustion engine can be divided into a mechanical and an electrical branch. Analogous to the abbreviation CVT (“continuously variable transmission”), this type of drive is also referred to as EVT (“electrical variable transmission”) or eCVT. Due to a switching state, the transmission is in an eCVT operating state.
  • CVT continuously variable transmission
  • EVT electric variable transmission
  • a drivetrain provides an option for a parallel hybrid, direct, mechanical drive-through from an internal combustion engine to the wheel is possible.
  • An electrical branch also present in the drive train is, so to speak, connected in parallel. The electrical branch can be switched on or off at will.
  • such concepts include one or more gears, clutches or freewheels.
  • the power output from the electric and internal combustion engine can be mechanically superimposed by means of torque addition (e.g. by a spur gear, by a direct coupling or by a chain).
  • individual gears can be selected in the "parallel hybrid” shift state.
  • the parallel hybrid is then divided into several gears in the "parallel hybrid” shift state. Thus there is a first gear in the "parallel hybrid” switching state, a second gear in the "parallel hybrid” switching state and possibly further gears, such as a third and possibly a fourth gear in the "parallel hybrid” switching state.
  • a further switching state which should be able to be switched on in a freely selectable manner by a drive train, makes it possible to set a serial hybrid operating mode which is based on the fact that the internal combustion engine is coupled to a generator.
  • the drive train comprises an electric machine for driving wheels of a motor vehicle with a corresponding drive train.
  • a serial hybrid operating state, there is no mechanical connection between the internal combustion engine and a drive shaft.
  • a connection is only made electrically, more precisely via two converters (or a rectifier and a converter) and possibly a so-called electrical intermediate circuit.
  • the energy required to drive a motor vehicle is generated by a charging group formed by an internal combustion engine and a generator. This electrical energy is available to be transferred directly to drive power by a second electric machine, which is used as an electric drive motor, and to be used to recharge an electrochemical storage device (battery (s) or accumulator (s)).
  • a drive unit of the motor vehicle serves to drive it, that is to say its locomotion or at least for locomotion of a part of the motor vehicle, such as, for. B. from a boom, an arm or a crane.
  • the drive unit advantageously comprises a dedicated hybrid transmission, ie, in addition to the actual transmission components, part of the drive unit includes an internal combustion engine on the one hand and at least one electric machine on the other, preferably two electric machines belong to the drive unit. These motors are connected to the transmission or can be switched on (it can also be said to be switched on) in order to make the transmission a hybrid transmission.
  • the gearbox is for torque input and output from different motors, ie for motors of different types designed.
  • the drive unit is part of a drive train that generates a torque from either the internal combustion engine and / or from at least one electric machine to drive moving components, such as. B. from at least two road wheels, the motor vehicle.
  • the hybrid transmission is a dedicated hybrid transmission. It can assume several switching states by switching switching elements.
  • the existing electrical machines are used functionally, for example to supply additional torque in the drive train.
  • the internal combustion engine feeds its drive power and thus its drive torque directly into the dedicated hybrid transmission via a shaft.
  • the internal combustion engine is shaft-linked to other components of the dedicated hybrid transmission. But it may also be favorable to make the internal combustion engine shaft-connectable, e.g. B. using or via a clutch.
  • the shaft, via which torque is transmitted from the internal combustion engine to transmission parts of the dedicated hybrid transmission, can be attached, for example flanged, to a rotating component of the internal combustion engine, such as, for example, on a flywheel or on a crankshaft or on a vibration damper. If the internal combustion engine is permanently connected to a shaft, i.e. connected to a shaft, it is not possible to separate the internal combustion engine from the hybrid transmission.
  • the internal combustion engine is permanently or inseparably connected to the hybrid transmission via its input shaft.
  • At least one electric machine is operatively connected to the transmission to form a drive unit via a further shaft of the dedicated hybrid transmission.
  • the electric machine can be attached to the hybrid transmission such that the shaft of the electric machine can be coupled indirectly to the planetary gear set of the transmission via a clutch.
  • drive power of the electric machine can be introduced into the transmission, possibly only in cases where a clutch between the electric machine and the corresponding shaft of the dedicated hybrid transmission is closed. In order to express this fact precisely, one can also speak of an electrically connectable electrical machine.
  • A, in particular multi-stage, planetary gear is part of the dedicated hybrid transmission, whereby a common output shaft is led out of the planetary gear.
  • the planetary gear is connected to this common output shaft.
  • the output shaft can, for. B. be a shaft of a differential.
  • drive shafts may still be connected behind the differential in the direction of the road wheels.
  • the planetary gear is advantageously designed as a coupling gear, in particular as a reduced coupling gear. This creates the possibility of carrying out various interventions in the operating mode of the planetary transmission and thus in the dedicated hybrid transmission with just a few switching elements.
  • the planetary gear which is designed as a coupling gear, in particular as a reduced coupling gear, can occupy the name coupling gear in one embodiment of the invention in that a planet carrier of the planetary gear is the only, in particular gear-uniting planet carrier.
  • Such a planet carrier should also represent a center of rotation for at least one planet gear.
  • a further degree of integration can be achieved by using the design of the planetary gear as a coupling gear (e.g. as a reduced coupling gear).
  • the dedicated hybrid transmission is part of the drive unit.
  • the dedicated hybrid transmission which is an independent component that is already self-contained but can be connected by waves outside, is to be presented below in terms of details worth explaining.
  • the hybrid transmission is advantageously designed as a combined summing and differentiating gear stage.
  • a summation gear stage is characterized - in one way - by the addition of Torques from, which are directed to an output shaft (so to speak, "summed”).
  • a summation gear stage is - in another way - characterized by the addition of speeds (so to speak, by a "speed addition”).
  • speed addition Depending on the configuration of the summation gear stage, one of the two types for the addition can be implemented, in particular both additions.
  • a differential gear stage transmits the difference between two shafts via an output shaft, be it in terms of torque or in terms of speed.
  • the hybrid transmission advantageously includes a combination that can work as a Ravigneaux planetary gear set, e.g. B. by actually a Ravigneaux planetary gear set is one of the central component or assembly of the dedicated hybrid transmission.
  • the drive units of the drive train are arranged centrally around a planetary gear with a Ravigneaux gear set or Ravigneaux planet gear set that can be used particularly advantageously.
  • the hybrid transmission has at least three switching elements for switching the different operating states.
  • Such switching elements as the brake and / or clutch are preferably suitable as switching elements.
  • the (reduced) planetary coupling gear such as. B. to place exactly four switching elements on the Ravigneaux planetary gear set or on the planetary gear with a Ravigneaux planetary gear set.
  • Two of the switching elements are preferably brakes.
  • Two of the four switching elements are preferably clutches.
  • the switching elements can be designed as hydraulically actuated switching elements. This enables the dedicated hybrid transmission to operate with extremely short shift times.
  • the pressure of the hydraulic fluid of the hydraulically actuated switching elements can be selected at a pressure level such that switching times in the millisecond range can be carried out.
  • a switching element that is assigned to the actual hybrid transmission is a switching element that can influence a force or force diversion or a torque introduction or torque diversion into a component provided for rotation, such as. B. can prevent or manufacture.
  • the internal combustion engine advantageously has such a position in the entire drive train with a corresponding dedicated hybrid transmission that the internal combustion engine acts - be it directly or on a ring gear of the planetary gear indirectly.
  • a connection of the internal combustion engine to the at least one ring gear of the planetary gear is preferably not given directly, but the connection between the internal combustion engine and the ring gear can be produced - in an advantageous embodiment - via a coupling switching element.
  • the coupling switching element in an inserted state, i.e. That is, if the switching element connects two components of the transmission in terms of force flow, a torque of the planetary transmission can be passed on via the ring gear. It can therefore also be said that the connection between the internal combustion engine and the ring gear is only given indirectly in an advantageous embodiment.
  • the planet carrier alternatively at least a stretch of the existing planetary stretches.
  • the switching element is e.g.
  • the sun (or in particular several suns) driven by the first drive unit can mesh with planets arranged on a web, the web being able to be uncoupled from an external ring gear of the planetary gear or is fixable. In this case, it is more appropriate to speak of an “indirect” connection.
  • One of the electric machines of the drive unit discussed above can be part of the drive unit via a hydraulic actuating element such as a clutch or brake.
  • the electric machine preferably the first of several electric machines, is designed in such a way that a hydraulically actuable brake can stop the electric machine. It is advantageous if the brake creates a coupling with respect to the housing of the hybrid transmission. In addition, switching elements that can be switched hydraulically are energetically advantageous.
  • the dedicated hybrid transmission is advantageously designed such that a brake can fix one of the suns, in particular the Ravigneaux planetary gear set.
  • the brake acts on one of the suns of the planetary gear set, in particular the Ravigneaux planetary gear set.
  • another brake can be used, optionally to set a second sun of the planet wheel set.
  • the present invention shows how a compact, simple, and as reliable as possible torque converter box was designed with an inexpensive planetary gear set and with a maximum of four shift elements (if the shift elements directly connected to the hybrid transmission are counted).
  • maximum four shift elements refers to the torque converter box or the actual hybrid transmission.
  • At least one further shift element can be present in the drive unit at a distance from the actual hybrid transmission.
  • the fifth switching element can be part of the shaft originating from a drive unit.
  • the fifth switching element can be referred to as a drive unit switching element.
  • the drive unit switching element is there to decouple a drive unit, such as the internal combustion engine (“VKM”), that is to say the first drive unit, from the rest of the drive unit. This saves the drive unit from carrying unnecessary, in particular moving masses, such as. B. of piston or such. B. of crankshafts.
  • VKM internal combustion engine
  • the drive unit switching element can serve as a separating element for uncoupling or separating a drive unit from a shaft leading into the hybrid transmission.
  • four shift elements can be part of the planetary gear and the shafts leading into the planetary gear.
  • a fifth switching element which can also be referred to as a C 0 clutch or K 0 clutch, is provided for the optional disconnection of a drive unit, in particular the internal combustion engine.
  • a separating switching element can sit directly adjacent to the flywheel, crankshaft, mass balance wheel or the like on the output side at the beginning of a shaft leading into the planetary gear.
  • the C 0 or K o clutch can be dispensed with in cases in which the inertial mass of the internal combustion engine can be moved without any compression formation, e.g. B. can be easily towed ("VKM towing").
  • the switching options or all states that can be switched are in one positively designed shift matrix if only a few brakes, e.g. B. only one or a maximum of only two brakes appear, through which parts of the gearbox have to be fixed relative to the housing or can be fixed.
  • a few brakes e.g. B. only one or a maximum of only two brakes appear, through which parts of the gearbox have to be fixed relative to the housing or can be fixed.
  • only a few components that can be fixed relative to the housing of the transmission become (so-called) stand components.
  • the dedicated hybrid transmission can be switched to various switching states.
  • the relationships between the inserted and configured switching element and the operating state of the drive unit can be illustrated in a particularly catchy manner using a switching matrix.
  • the switching matrix can be further developed positively if each of the available switching states can be switched on or in by the fact that no more than two switching elements have to be inserted. A maximum of two shifting elements are to be put into the inserted state in order to assume any operating state of the hybrid transmission.
  • the switching matrix reflects the switching states of the switching elements.
  • the switching states can be assumed by inserting and removing two brakes and by inserting and removing two clutches. Of these four shift elements attached to the transmission, a maximum of two shift elements are then to be inserted in order to switch to a specific hybrid operating state.
  • the planetary gear includes a ring gear.
  • the ring gear as an outer gear component of a planetary gear set, such as a Ravigneaux planetary gear set, can enclose or enclose the other components of the planetary gear.
  • a clutch can be arranged between the ring gear and an output gear of the drive unit. This can establish a connection between the ring gear and the driven gear, possibly by means of an indirect or additional component connection. If this clutch connected to the ring gear is switched on, the planetary gear or the drive unit can be converted into an eCVT or a hybrid operating state, in particular a parallel hybrid state.
  • Transferring these shift conditions to the "parallel hybrid" operating state, especially with its different gears, means that by inserting exactly two out of four shift elements, a gear of a "parallel hybrid operating state" can be engaged.
  • So z. B. toggle between three different gears when each of the three gears can be taken by inserting (exactly) two shift elements, in particular four shift elements.
  • Two switching elements are preferably in a closed state so that a state of the parallel hybrid operating state has been assumed.
  • each of the parallel hybrid operating states can be achieved by inserting two switching elements.
  • Each of the parallel hybrid operating states is concretized by switching two of the switching elements. That is, each parallel hybrid operating state is formed by a combination of two shift elements from the group, which result from two brakes and two clutches.
  • Switching is particularly advantageous if, by changing a single switching element, it is possible to switch to that parallel hybrid operating state, i. H. can be produced from a first parallel hybrid state into a second parallel hybrid state by switching only a single switching element.
  • the drive unit can also be switched so that it is in a purely electrical operation. That is e.g. B. producible by opening all switching elements.
  • the purely electrical drive of a vehicle equipped with a corresponding drive unit is achieved by opening or switching all the switching elements.
  • serial hybrid state offers the possibility of a serial hybrid state, provided that two electric machines are connected to the transmission, in particular are part of the transmission.
  • the invention teaches a drive train and a transmission to be installed therein, in which a serial hybrid state can optionally be implemented in that a further, second electric machine is provided on or in the transmission.
  • an eCVT switching state and also a serial hybrid operating state can be switched on by a single switching element.
  • a reduced coupling planetary gear such as a Ravigneaux planetary gear, in particular as a centrally arranged gear of the drive unit
  • different switching states can be achieved by inserting, removing, blocking and / or unlocking at least one brake and / or at least one Bring the clutch.
  • a very compact arrangement of a transmission which comprises a planetary gear set in the form of a coupling transmission, can be switched on, off and switched over with only an extremely small number of shifting elements. Because only a few switching elements are to be operated, very simply designed transmission control units can take over the control of the drive unit in the drive train.
  • the invention shows how a hybrid drive train can be implemented that can move a vehicle in a parallel hybrid operating state, in an eCVT operating state and in a purely electrical operating state. With just a single additional switching element, it is then even possible to provide an additional serial hybrid operating state.
  • the planetary gear is a reduced coupling gear.
  • the planetary gear can be further reduced in volume. So one of the wheels, a total of z. B. five or six wheels are available, the function of another wheel, z. B. by multiple use.
  • the planetary gear has six different types of wheels. With a slightly different coupling gearbox, the planetary gearbox has five wheels.
  • One aspect of the planetary gear is characterized by its wheels. Becomes spoken generally of wheels in a planetary gear, the number of different gears or the number of gear types is meant. Is z. B. spoken of "six wheels", a transmission developer often means six different types of wheels, but individual wheels can actually occur multiple times, e.g. B. several planetary gears of a uniform diameter. The planet gear occurs several times, it can e.g. B. three, four or six times. So z. B. six planetary gears arranged as a step in the planetary gear, ie, all similar gears or all gears that are assigned to a type of wheel appear with respect to a central axis of rotation of the gearbox equally spaced from this in the gearbox (multiple). It is also possible to use a wheel (possibly several times in the transmission) that is a stepped planet.
  • the planetary gear has five or six wheels and it is also said that the planetary gear occurs six times, then when all the wheels are counted, at least nine gears or ten gears can be found in the planetary gear.
  • These include sun gears, planet gears and ring gears.
  • the planetary gear type may be counted twice in a reduced gear if two different torques are passed over it.
  • the planetary gear is advantageously composed of at least two individual gears to form an overall planetary gear. If the planetary gear can be subdivided into a first planetary gear and a second planetary gear (at least in theory), the two (sub) planetary gears can be designed differently from one another.
  • One planetary gear can be implemented as a positive gear.
  • the other planetary gear can be implemented as a minus gear.
  • the term plus gear is common for those planetary gears that have stationary gear shafts rotating in the same direction when the bar is stationary. In the case of a minus gear, the stationary gear shafts rotate in two different directions of rotation or sense of rotation if the web of the (partial) planetary gear is stationary.
  • one (partial) gear of the planetary gear offers a reversal of the direction of rotation, while the other (partial) gear maintains the direction of rotation.
  • the epicyclic gearbox which is implemented as a coupling gearbox
  • the planetary gear has a Ravigneaux gear set, in particular a Ravigneaux planet set.
  • Similar reduced coupling gearboxes can also be used instead of a Ravigenaux planetary gearbox (e.g. a planetary gearbox implemented by a Wolfrom or Simpson coupling gearbox).
  • Operating modes can be set by switching switching elements on or in the epicyclic gear transmission on and off.
  • One, in particular a single, operating mode of the planetary gear can be changed via at least three switching elements.
  • at least one operating mode can be set up or set out by inserting or setting out the switching elements.
  • the drive train naturally also has other operating modes. It should be clarified that there is not just one operating mode in the drive train, but several operating modes.
  • the drive unit has a planetary gear, to which various components or assemblies belong.
  • various components or assemblies are discussed which may be present in the (overall) planetary gear, in particular comprising several partial transmissions, or in the coupled planetary gears.
  • the planetary gear preferably has two sun or sun gears, a first sun and a second sun.
  • the suns can be arranged spatially parallel to each other. The fact that there is parallelism can be derived on the basis of various references or relations (for details see below).
  • the planetary gear can be designated by its planetary path or described in more detail.
  • One of the planetary sections in the planetary gear can be a two-stage planetary section.
  • a planetary route is a single-stage planetary route.
  • the planetary gear preferably has both a two-stage planetary section and a one-stage planetary section.
  • the planets are to be guided on a planet carrier.
  • all the planets of the planetary gear are attached to the same planet carrier.
  • a planetary gear should have a ring gear.
  • a ring gear is part of the first (partial) planetary gear and the second (partial) planetary gear.
  • Individual planet gears can be larger in width than other planet gears or in comparison to the width of one of the suns of the planetary gear.
  • Two parallel power flows can be conducted over a planet gear.
  • the width of such a planet gear can be matched to two stages arranged in parallel, which are combined in the planet gear.
  • the parallelism of the suns in a planetary gear described above results, for. B. by reference to the input and output shafts of the planetary gear.
  • the shafts run axially parallel, preferably coaxially.
  • Individual waves from the group of input and output waves each lead to one sun of the (overall) planetary gear.
  • the suns are also arranged coaxially.
  • the suns are characterized by a coaxial arrangement.
  • At least one parallel arrangement of the suns can be found in the different, advantageous implementations of the dedicated hybrid transmission.
  • the arrangement of the suns can in particular be realized axially parallel, very preferably even coaxially. It is possible to provide the sun or sun gears with different diameters, but to arrange them in alignment with one another.
  • the drive unit is designed such that an output from the (central, possibly composed of several partial planetary gears) planetary gear is possible via the ring gear.
  • the drive unit is designed for an output that takes place from the planetary gear via the ring gear. If the largest component of the planetary gear is provided as a component for the torque flow through the planetary gear, large torques can easily be guided through the planetary gear.
  • Such couplings should be switchable couplings so that the couplings can be inserted and removed.
  • Such a switchable clutch can, for. B. between the or one of the Tarpaulin carrier and the ring gear. In a switching state, the clutch establishes a connection between one of the planet carriers and the ring gear.
  • the drive unit has several drive machines.
  • One of the prime movers can be referred to as the first prime mover.
  • the first drive machine is designed for direct drive of the planet carrier.
  • Another drive machine can be an electric machine, in particular a first electric machine, which is mechanically connected to a sun of the planetary gear unit directly via a shaft. In this way, the first electric machine can introduce a torque into the planetary gear via a sun of the planetary gear.
  • the drive unit should have a brake.
  • a brake are fixing objects, such.
  • Such a brake can be designed to be hydraulically actuated. At least one electric machine and / or a sun of the planetary gear can be fixed with the aid of one of the brakes.
  • a second electric machine can be part of the drive unit in addition to the first electric machine.
  • the second electric machine can advantageously apply a torque to a shaft gear or introduce it into it.
  • the second electric machine can be connected to the shaft gear, which is located in the torque flow path to the output or to the output. Moments that come from the ring gear to the output of the drive unit can be amplified by the second electric machine or added up by the latter.
  • a clutch arranged in the torque flow path between the ring gear and the second electric machine expands the switching options of the drive unit.
  • the second electric machine is preferably from the ring gear through a clutch that z. B. can be a hydraulically operated clutch, separable. This clutch can be placed so that it can decouple the planetary gear from the output shaft.
  • the two electrical machines which may be part of the dedicated Hybrid transmission are parallel to each other in the same or in opposite directions. If a housing is placed over all components including the electrical machines, this saves additional installation space because only a single housing is required. This aspect also helps to make the arrangement as compact as possible.
  • the drive unit has several shafts.
  • One of the rotors of one of the two electric machines can be rotatably connected to two different shafts.
  • the two electric machines are there to drive one shaft each, provided both electric machines are in motor operation.
  • a particularly favorable arrangement results if a width of the drive unit is essentially determined by its stator dimensions. In other words, more than 80 percent of the width of the drive unit results from the dimension of the stator of at least one of the drive units.
  • gear ratio in a range between 2.6 and 5.7, in particular in a range around 3.8 (more precisely from approximately 3.1 to 4.5 or even only from approximately 3.3 to 4.2) one of the gear pairs is able to produce a relatively high speed on the output side.
  • the overall gear ratio of the dedicated planetary gear can be adjusted from 0.5 to 2.0 depending on the settings of the switching elements. This results in a drive unit that can cover a very large speed range.
  • a vehicle with a drive unit according to the invention can be accelerated from almost standing still to a range of more than 250 km / h using different operating modes of the dedicated drive train.
  • the individual switching elements can also be numbered or counted as first, second, third and so on switching elements.
  • the hybrid transmission has up to four shift elements which are formed by clutches and / or brakes.
  • a first switching element is advantageously used as a switching element for influencing one Operating state of the hybrid transmission positioned on the input side of the hybrid transmission.
  • Such a, in particular first, switching element is advantageously a brake that can fix a shaft that is guided on the planetary gear. If one of the electrical machines is attached to this shaft (indirectly or directly), the electrical machine can also be stopped in this way.
  • a second switching element is positioned as a switching element for influencing an operating state of the hybrid transmission on the input side of the hybrid transmission.
  • Possible locations for the arrangement of the second switching element are a connection to a further sun (more precisely to another sun wheel) of the planetary gear or a connection to a ring gear of the planetary gear.
  • the second switching element can be implemented by a brake.
  • the brake can fix the sun that can be influenced by it (or the sun gear) or the ring gear that it can influence in a stationary state, for. B. against a housing of the drive unit.
  • a further switching element a third switching element, so to speak, is used as a switching element for influencing an operating state of the
  • Hybrid transmission positioned between parts of the planetary gear.
  • the position between a web of the planetary gear and a ring gear of the planetary gear has been shown to be a favorable location for the further switching element, in particular for the third switching element.
  • a further switching element a fourth switching element, so to speak, is used as a switching element for influencing an operating state of the
  • Hybrid transmission positioned between parts of the planetary gear.
  • An output side of the planetary gear is considered as a favorable location.
  • a suitable location for the positioning of the further switching element (the fourth switching element) can be the driven orbiting gear, such as a web or the ring gear, from which the output torque reaches the output assembly.
  • Possibilities for further increasing the degree of integration can be created by interleaving shafts to and from the planetary gear, in particular guided coaxially (striking description: “shaft-in-shaft version”). It is thus possible to realize the waves for two suns of the planetary gear by means of a double shaft consisting of a first inner shaft and a second outer shaft. In a further embodiment, it can be advantageous to enclose the shaft to a sun (or to a sun gear) from a shaft to a ring gear of the planetary gear. In one embodiment, a shaft guide is also possible in such a way that the one drive shaft, for. B. from the first drive unit, inside the output shaft, d. H. e.g. B. inside the shaft leading to the output assembly.
  • a person skilled in the art is of course familiar with the fact that a coupling gear realized by two planetary gears also by more than two planetary gears, such as. B. can be realized functionally by three planetary gears.
  • Such a realization which is worse in terms of the number of parts and possibly the overall efficiency, can of course lead to a function similar to the idealized solution with only two planetary gears, but is - if a production technician considers it to be the priority to have to manufacture and install as few parts as possible - a more disadvantageous approach.
  • All shafts that lead into the planetary gear from one side can be designed as coaxial shafts.
  • the waves coming from an opposite side into the Leading in planetary gears can also be designed as coaxial shafts.
  • an outer shaft is formed at one end as a sun gear, in particular with an integrated sun gear.
  • the electric machines with hollow rotors, through whose inner cavities at least one further shaft, ideally even more than one shaft, is carried out. If such a construction is provided for the drive unit, there are several shafts in the center of the electric machines, each shaft rotating at its own speed, at least one of which is realized as a hollow shaft, by means of which different moments can be transmitted to and from the planetary gear.
  • the one shaft of a multiple or multiple shaft embodied as a coaxial shaft, can be a torque-introducing shaft and another a torque-discharging shaft.
  • a switching device brought about by the switching change such as, for. B. an electronic control unit, a coordinated timing with opening and closing of individual brakes and clutches.
  • An example is a change from the serial hybrid state in - e.g. B.- the first gear of the parallel hybrid switching state presented.
  • a change from the serial hybrid state to the parallel hybrid switching state can be carried out if a clutch, in particular the first clutch, is opened (that between the planet carrier and ring gear) and then, after completion of an engagement process of one of the brakes, in particular an engagement process of the first brake , a synchronization of a speed to be driven is carried out via the other clutch, that is to say via the second clutch.
  • the other clutch, in particular the second clutch is preferably to be locked in a synchronizing manner after the first clutch has been opened beforehand.
  • very fast switching changes e.g. B. executable in periods of less than 50 ms.
  • FIG enclosed figures are taken, which exemplify particularly advantageous design options without restricting the present invention to these, wherein
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a dedicated hybrid transmission with coupled partial transmissions
  • FIG. 2 shows an embodiment of a dedicated hybrid transmission with a Ravigneaux wheel set
  • FIG. 3 shows a development of the embodiment according to FIG. 2, in which there is at least one further drive machine, consequently three drive machines are present,
  • FIG. 4 shows a development of the embodiment according to FIG. 3, which has an additional clutch on the output side of the first drive unit
  • FIG. 5 shows an embodiment of a dedicated hybrid transmission with coupled partial transmissions and step planets, the output being provided for a transmission side assigned to the second drive unit,
  • FIG. 6 shows a further development according to FIG. 5, which has an additional clutch for the first drive unit
  • FIG. 7 shows an embodiment of a dedicated hybrid transmission with coupled partial transmissions and planetary gears, the output being provided for a transmission side assigned to the first drive unit.
  • the various exemplary embodiments are based on identical, identical or at least similar objects, assemblies, components, components and parts, so that the individual parts, components, components, assemblies and objects have been numbered from embodiment to embodiment with 200 reference numerals each. Explanations and explanations for individual objects, assemblies, components, parts and parts can be transferred from one embodiment to the other embodiment accordingly (possibly in an adapted form) by increasing the reference numerals between the exemplary embodiments by a corresponding multiple of 200 or be humiliated.
  • FIG. 1 shows a drive unit 1 in a schematic representation.
  • the drive unit 1 comprises a first drive unit 1 1, a second drive unit 13 and a third drive unit 15.
  • the three drive units 1 1, 13, 15 are connected to centrally running shafts 51, 53, 55, such as. B. on the shaft 51 of the internal combustion engine 1 1.
  • the internal combustion engine takes over the task of the first drive unit 1 1.
  • the second drive unit 13 is realized by a first electric machine.
  • the third drive unit 15 is realized by a second electric machine.
  • the drive units 1 1, 13, 15 are part of the drive assembly 5 of the hybrid transmission 3.
  • the hybrid transmission 3 includes the torque converter 7.
  • the drive unit 1 also has the output assembly 9.
  • the hybrid transmission 3 and the output assembly 9 are part of the drive unit 1 to the drive unit 1 with its three drive units 1 1, 13, 15, the three assemblies drive assembly 5,
  • the internal combustion engine 11 has a crankshaft 105.
  • the internal combustion engine 11 drives its own connected shaft 51 via the crankshaft 105.
  • the first electric machine 13 has a rotor 107. With the help of the rotor 107, the first electric machine 13 can drive the shaft 53 for rotation.
  • the electric machine 13 drives its own shaft 53, connected to the first electric machine 13.
  • Both shafts 51, 53 are each part of one of two coaxial multi-shafts or coaxial shafts 65, 67 running centrally in the transmission 3 over a length of the hybrid transmission 3.
  • a shaft 51 of the plurality of shafts 51, 55, 57 of the coaxial, parallel, parallel, nested shaft 65, which is combined to form a multiple shaft 65, is connected to the internal combustion engine 11.
  • Another shaft 53 is connected to the first electric machine 13, more precisely to its rotor 107.
  • This shaft 53 is part of a multiple shaft 67, which can also be referred to as a coaxial, nested double shaft.
  • This shaft 53 from the first electric machine 13 is an outer shaft to a second shaft 59 running in its interior.
  • the shaft 57 connected to a housing brake 69 leads through an interior of the second electric machine 15 a coupling-free implementation can be spoken.
  • the second electric machine 15 also has a rotor 109 which is hollow in the center in order to provide space for further shafts 51, 57.
  • the shaft 51 of the internal combustion engine 11, the shaft 57 leading to the brake 69 and the shaft 55 driven by the second electric machine 15 together form the multiple shaft 65 of the two multiple shafts 65, 67 of the drive unit 1.
  • These multiple shafts 51, 53, 55 , 57, 59 represent the connection components of the hybrid transmission 3. If the electrical machines 13, 15 are considered part of the hybrid transmission 3, the shafts 53, 55 driven by the electrical machines 13, 15 do not extend out of a housing 103 of the hybrid transmission 3.
  • Torques of the internal combustion engine 11 can be forwarded to a planetary gear-type coupling gear 21, wherein the internal combustion engine 11 can deliver variable torques.
  • the coupling gear 21 is composed of a first planetary gear 41 and a second planetary gear 43.
  • a part of the shaft 65, into which the internal combustion engine 11 also initiates, can be fixed via a brake 69.
  • a second ring gear 39 can be fixed relative to the housing 103 of the hybrid transmission 3.
  • the diagram according to FIG. 1 has a first clutch 73 and a second clutch 75.
  • An output can be decoupled by means of the one clutch 73.
  • the output assembly 9 can be coupled or uncoupled from the ring gear 37. In suitable switching states, a drive torque 17 arrives at the gear 101 arranged on the output side.
  • the first planetary gear unit 41 has the first ring gear 37.
  • the ring gear 37 meshes with second planets such as the planet 29 shown in FIG. 1. This second planet 29 in turn meshes with a first planet 27.
  • the ring gear 37 is a separate gear type 91. Teeth of the gear type 91 are for meshing with teeth of a gear type 87 designed, which corresponds to the second planet 29.
  • the first planet 27 meshes with a sun 23 that drives it, if necessary.
  • the sun 23 represents the mouth of the shaft 55 that comes from the second electric machine 15. Consequently, the second electric machine 15 can introduce a torque into the first planet 27 of the first planetary gear 41 via the sun 23. In the opposite direction of the torque flow, the sun 23 can transmit a torque via the shaft 55 to the rotor 109 of the second electric machine 15.
  • the planetary gear 41 is on the one hand from the ring gear 37 via the clutch 73 to one Web 35 of the second planetary gear 43 is coupled or can be coupled.
  • a web 33 of the first planetary (partial) gear 41 is coupled or can be coupled to the latter through the ring gear 39 of the second planetary (partial) gear 43.
  • the two planetary gears 41, 43 are thus coupled twice.
  • the ring gear 39 of the second planetary gear 43 meshes with planets, such as the planet 31, of the second planetary gear 43.
  • a torque flow path leads from the planet 31 to the sun 25 of the second planetary gear 43.
  • the first planetary gear 41 is designed as a planetary gear with a two-stage planetary section 77.
  • the second planetary gear 43 is designed as a planetary gear with a single-stage planetary path 79. That is, a planetary gear 41 with a two-stage planetary path 77 is coupled to a planetary gear 43 with a one-stage planetary path 79.
  • the shaft 59 which passes through the first electric machine 13, is provided as an output shaft from the coupling gear 21.
  • the shaft 59 has a gear on the output side; it can also be said that a gear type 95 is provided at one end of the shaft 59.
  • gear type 95 has a number of teeth matched to gear type 97. This enables a quick translation.
  • Another translation by two gearwheels of different types, namely a tenth gearwheel type 99 and an eleventh gearwheel type 101 takes place at another end of that shaft 61.
  • both ends of the shaft 61 are decided by gear types 97, 99, which are spur gears.
  • a torque or output torque can be transmitted from the shaft 59, which connects to the one clutch 73, via the gear types 95, 97, via a further shaft 61, via two further gear types 99, 101 to an output shaft 63.
  • the output torque 17 is available on the output shaft 63.
  • the first sun 23 can be regarded as the first gearwheel type 81.
  • Another, second gear type 83 is present as a second sun 25.
  • a power and torque transmission takes place from the first sun 23 to a third gear 85, from which the first planets 27 and the first planet gears 27 are composed.
  • the adjoining planets 29 or second planet gears 29 can be referred to as the fourth gear type 87.
  • a fifth gear wheel type 89 forms the third planet 31, which is the planet gear 31 of the second planetary gear 43.
  • the fifth gear type 89 is designed for meshing with a seventh gear type 93, the seventh gear type 93 forming the first ring gear 39.
  • the second sun 25 is available as a second gear type 83 for introducing a torque from the second electric machine 15 into the coupling gear 21.
  • the radii of the individual gear types 81, 83, 85, 87, 89, 91, 93, 95, 97, 99, 101 express the principle of relative relationships with one another. If other translations are to be implemented, their diameters can easily be adjusted.
  • the shaft 51 connected to the one ring gear 37 can be driven by a motor.
  • the web 33 can be fixed with the aid of the brake 69 in relation to the housing 103.
  • the second clutch 75 allows the two electric machines 13, 15 or their rotors 107, 109 to be blocked.
  • the two planets 27, 29 sit on the same planet carrier or web 33 and rotate about their planet axes.
  • the planet carrier or the web 33 thus offers several centers of rotation.
  • a torque flow can take place via the planets 27, 29. It is particularly advantageous that at least one of the planets 29 can transmit two torques or torque flows.
  • Different moments can be introduced into the first planetary gear 41 by the internal combustion engine 11 and by the second electric machine 15.
  • the output shaft 59 is provided, which is followed by gears of four different gear types 95, 97, 99, 101.
  • the two planetary gears 41, 43 are toothed and interlocked with one another, they can also be referred to as reduced coupling gears 21.
  • FIGS. 1 and 3 or 4 also only have two drive units 11, 13 or 21 1 'or 21 1 " can be built together with 213 '.
  • the drive unit 201 according to FIG. 2 or the drive unit 201 'according to FIG. 3 or the drive unit 201 "according to FIG. 4 comprises the hybrid transmission 203 or 203' and can be divided into further assemblies and components such as the drive assembly 205 or 205 'or 205 ", the torque converter 207 and 207 'and the output assembly 209 are divided.
  • a width of the drive units 201, 201 'or 201' ' is mainly determined by the dimensions of the drive assembly 205 or 205' or 205 '', that is to say in particular by the stator dimensions of the drive units 213, 213 ', 215.
  • the torque converter 207 or 207 ' which is realized by a coupling gear 221 or 221' with a Ravigneaux planetary gear set (that is, by a selected form of a reduced planetary gear coupling gear), can be regarded as the central assembly. Torques of drive units, such as the first drive unit 21 1 or 21 1 'or 21 1 ", the second drive unit 213 or 213' and possibly the third drive unit 215 (see FIGS. 3, 4) are transmitted via the torque converter 207 or 207 'and the output assembly 209 as torque or output torque 217 of further components of the motor vehicle carrying the drive unit 201 or 201' or 201 '', such as wheel axles (not shown).
  • a differential arranged on the output side is only symbolically represented by a gear of the eleventh gear type 301. It is understandable for a specialist that the vehicle half axles can connect to the differential.
  • the drive assembly 205 is realized by two drive units 21 1, 213.
  • the drive assembly 205 'according to FIG. 3 is composed of the three drive units 21 1', 213 ', 215.
  • the drive assembly 205 "according to FIG. 4 is composed of the three drive units 21 1", 213 ', 215.
  • the first drive unit 21 1 or 21 1 'or 21 1 is an internal combustion engine.
  • the second drive unit 213 or 213' is a first electric machine.
  • the third drive unit 215 is realized by a second electric machine.
  • the coupling gear 221 according to FIG. 2 can be actuated hydraulically by the three shifting elements 269, 271, 273, whereby gear assemblies are fixed or coupled to further components.
  • the coupling gear 221 'according to FIG. 3 or FIG. 4 can be actuated by four switching elements 269, 271, 273, 275, at least in part being fixed or coupled to further components.
  • the internal combustion engine 211, 211 ', 21 1 can be activated by the coupling switching element 273.
  • the two switching elements 269, 271 are brakes, each of which can fix a shaft 253, 257 relative to a housing 303. In a further switching position or switching option, these can inhibit the shafts 253, 257 and thus slow them down or brake them relative to the housing 303. So z. B. an electric machine 213, 213 'and / or a sun 223, 225 are fixed. As can be seen particularly well from FIG. 3 and FIG. 4, the switching elements 273, 275 are clutches which the ring gear 237 of the
  • the ring gear 237 in particular is driven.
  • the output shaft 263 can be separated from the planetary gear 221 '.
  • the drive unit 21 1 or 21 1 'or 21 1 "has a crankshaft 305 or 305' to which a shaft 251 is flanged as a torque input shaft.
  • the drive unit 213 or 213 ' has a rotor 307.
  • the rotor 307 goes in the shaft 253.
  • the fastening between the rotor 307 and the shaft 253 is designed such that both a torque can be introduced into the coupling gear 221 or 221 'and a torque can be extracted from the coupling gear 221 or 221' 3 and FIG. 4 show, the drive unit 215 has a rotor 309.
  • the rotor 309 merges into the shaft 255, through which the twelfth gearwheel of the twelfth gearwheel type 302 can be driven.
  • the gearwheel of the twelfth gearwheel type 302 is in engagement with the ninth Gear type 297.
  • the ninth gear type 297 has two meshing gears meshing with it, the gear of the eighth gear type 295 and the gear of the twelfth type 302.
  • the gear of the ninth gear adtyps 297 Sum torques from different torque sources.
  • the first sun 223 meshes with a first set of planet gears, such as the planet gear 227.
  • the second sun 225 meshes with a second set of planet gears, such as the planet gear 229.
  • the planet gear 229 is a double gear.
  • the double gear 229 meshes with the planet gears of the first set 227.
  • the double planet gear 229 also meshes with the ring gear 237.
  • the planet gear 229 has at least twice the tooth width, that is to say it is at least twice as wide, in comparison with a planet gear 227 of the first set. This creates sufficient space to mesh with two gears, such as a sun gear 225 and a planet gear of the first type 227. Two stages of the planet paths 277, 279 arranged next to one another are thus brought together.
  • the wider planet gear 229 can - depending on the torque flow direction - distribute and / or distribute moments in a summing and / or dividing manner.
  • a clutch 273 of the two clutches 273, 275 is located between the ring gear 237 and the web 233.
  • the first clutch 273 can block the web 233 and the ring gear 237.
  • the second sun 225 is guided to the second brake 271 via a shaft 257.
  • the sun 225 can be fixed with the aid of the brake 271 in relation to the housing 303.
  • the shaft 257 can be referred to as a locking shaft. With the aid of the brake 271 and the shaft 257, the sun 225 is stopped in a switching state.
  • the shaft 253 from the first electric machine or the first drive unit 213 or 213 'and the blocking shaft 257 are designed as a coaxial double shaft 265, i. H. one shaft 253 is guided in the other shaft 257.
  • Another coaxial double shaft 267 or 267 ' is present, which is composed of the one output shaft 259 and the shaft 251 or 251' of the internal combustion engine 21 1 or 21 1 'or 21 1 ".
  • Torques can be conducted via the double planet 229 both in connection with the first sun 223 and in connection with the second sun 225.
  • the web 233 can be driven by the first drive unit 21 1 or 21 1 'or 21 1 ".
  • the first output shaft 259 is provided as the output from the coupling gear 221 or 221 ′. Output from the first output shaft 259 passes through a gear of the eighth gear type 295 to a gear of the ninth gear type 297.
  • the gear of the ninth Gear type 297 is fixed to one end of the second output shaft 261.
  • the output shaft 261 has another gear of the tenth gear type 299. An output torque is introduced into the gear of the eleventh gear type 301 via the gear of the tenth gear type 299. The torque is finally output via the output shaft 263.
  • the output assembly 209 thus comprises a plurality of shafts 259, 261, 263 used for forwarding the output.
  • the third drive unit 215 engages in the output assembly 209. The intervention advantageously takes place via a translation by means of a twelfth gear wheel 302 and a ninth gear wheel 297 onto the output shaft 261 operating as an output shaft.
  • the coupling gear 221 and 221 ' is composed of two planetary gear units 241, 243, which together or coupled form a Ravigneaux planetary gear set.
  • the planetary gear unit 241 has a single-stage planetary gear 279.
  • a second planetary gear unit 243 has a two-stage planetary gear 277.
  • the drive units 201, 201 'shown in FIGS. 2 and 3 with a dedicated hybrid transmission 203, 203' comprise an internal combustion engine 21 1, 21 1 'and at least one electric machine 213, 213' which are operated by means of a planetary gear 241 , 243 are connected to a common output shaft 263.
  • the planetary gear is a (reduced) coupling gear 221, 221 ', which is designed in particular due to a planet carrier 233 for at least one planet gear 227, 229, for transmitting two torque flows 217 flowing via at least one planet gear 227, 229.
  • a dedicated hybrid transmission 203, 203 ' can be used as a combined summing and
  • Differential gear stage in particular with a Ravigneaux planetary gear set 221, 221 ', can be equipped with at least three shifting elements 269, 271, 273.
  • a connection of an internal combustion engine 21 1, 21 1 ', preferably via a coupling switching element 273, to a ring gear 237 of the planetary gear 241, 243 offers advantageous switching status options.
  • the electric machine 213, 213 ' can be fixed on the housing 303 via the brake 269.
  • a maximum of two inserted switching elements 269, 271, 273 are used per operating state, in particular for a hybrid operating state.
  • a hybrid operating state or in particular an eCVT state can be set by switching a (further) clutch 275 between the ring gear 237 and an output gear 295.
  • FIGS. 2 and 3 or 4 are compared with FIG. 1, it is noticeable that the transmission 203 or 203 'manages with significantly fewer gears than the hybrid transmission 3 in order to provide the same function.
  • the two sun gears 223, 225 can be referred to as the first gearwheel type 281 or as the second gearwheel type 283.
  • the sixth gear type 291 is present as the ring gear 237.
  • An eighth gear type 295 is provided on the first output shaft 259 by an output gear.
  • the gearwheel types fifth gearwheel type 89 and seventh gearwheel type 93 shown in FIG. 1 can no longer be found in the gear set diagrams of FIGS. 2 and 3 or 4.
  • the output path, via which the output torque 217 can be delivered or forwarded, is further determined by the eighth gear type 295, the ninth gear type 297 and the tenth Gear type 299 formed.
  • FIG. 4 preferably includes the same hybrid transmission 203, which was already explained in connection with the presentation of FIG. 3.
  • FIG. 4 shows an inner shaft 251 'of the second coaxial shaft 267', which is also known as Post-clutch shaft 251 'can be referred to, or connectable to a shaft 251 with the internal combustion engine 21 1 "via a third clutch 276 (as it were, as a fifth or further switching element).
  • the clutch shaft 251 ' is connected to the web 233 in a rotationally fixed manner.
  • the first web 233 of the hybrid transmission 203 'or of the coupling mechanism 221' can be uncoupled from the internal combustion engine 21 1 ", which forms the first drive unit, by means of the clutch 276.
  • the clutch 276 makes it possible, in the case of purely electrical operation (such as, for example, a generator operation or recuperation operation) with the first drive unit 213 'and / or the second drive unit 215, the first drive unit 21 1 "additionally as a motor brake, eg. B. on slopes of mountain passes to switch on. Energy that cannot be recuperated can thus be “destroyed” or temporarily stored via a crankshaft 305 ′ connected to the shaft 251 ′ by moving masses inside the first drive unit 21 1 ′′ (in the sense of inner masses).
  • first shift element 269 and a second shift element 271 between the second drive unit 213 'and the second planetary section 279.
  • a third switching element 273 and possibly a fourth switching element 275 are arranged between the first planetary path 277 and the first drive unit 21 1 'or 21 1 "or between the first planetary path 277 and the third drive unit 215.
  • the first switching element 269 and the second switching element 271 serve to selectively fix the shafts 253 and 257 of a coaxial Double shaft 265 on the housing.
  • the ring gear 237 can be coupled or coupled to the web 233 by the third switching element 273.
  • the first drive unit 21 1 'or 21 1 "and the second drive unit 213' are connected to the fourth switch element 275 or can be connected or disconnected from the output assembly 209.
  • the switching elements 269, 271, 273, 275 and possibly 276
  • the switching elements 269, 271, 273, 275, 276 When the switching elements 269, 271, 273, 275, 276 are closed or coupled, there is a rotationally fixed connection of the components.
  • the fifth switching element 276 present according to FIG. 4 serves to create a wave bridge between two waves 251, 251 'of an entire shaft.
  • the switching elements 269, 271, 273, 275 (and possibly 276) each operate during the closing process with a transition means for adjusting speed differences between the components of the drive unit 201 or 201 'or 201 "to be connected to one another. Such a transition means can also be called synchronization.
  • FIG. 5 shows a drive unit 401 with a drive assembly 405, which comprises a first drive unit 41 1, a second drive unit 413 and a third drive unit 415.
  • the first drive unit 41 1 drives with its crankshaft 505 a drive shaft 451, which can also be referred to as a transmission input shaft and on which a sun gear 425 is seated in a rotationally fixed manner.
  • a drive unit 401 'like in FIG. 6 has a drive assembly 405' which comprises a first drive unit 41 1 ', a second drive unit 413' and a third drive unit 415.
  • the first drive unit 41 1 'in FIG. 6 drives an internal combustion engine shaft 451, which is connected or can be connected to a post-coupling shaft 451' via a coupling 476.
  • a torque can be transmitted to the sun gear 425 through the clutch 476.
  • the sun gear 425 is arranged on the post-coupling shaft 451 'in a rotationally fixed manner.
  • the drive units that drive unit 401, which is shown in FIG. 5, and that drive unit 401 ', which is shown in FIG. 6, are constructed in the same way, which is why these drive units 401, 401' are explained together below.
  • the coupling gear 421 shown in Figure 5, which an internal combustion engine 41 1 and two electrical machines 413, 415 can interact, can also be referred to as a hybrid transmission 403.
  • the coupling gear 421 includes, among other things, a first planetary path 477, which is formed from a second planetary gear part 443, and a second planetary path 479, which is formed from a first planetary gear part 441.
  • the planetary paths 477, 479 are coupled to one another via a first web 433 and the step gears, such as the step gear 480, carried by the web 433.
  • the sun gear 425 is arranged as a second sun gear 425 opposite a first sun gear 423 with a smaller radius.
  • the second sun gear 425 is in engagement with the step gear 480 in the region of a first step gear radius. Driven by the first drive unit 411, torque is transmitted from the second sun gear 425 via the step gear 480 to a second step gear radius 480 '. In the area of the second step gear radius 480 ′, the step gear 480 is in engagement with a ring gear 437, which is designed as a sixth gear type 491, and with the first sun gear 423. The first planet 427 formed by the step gear 480 thus runs in a sun gear toothing 481.
  • the first sun gear 423 can be supplied with torque from the second drive unit 413 via a drive shaft 457.
  • a shaft 453 of the first electric machine 413 is driven by an electric machine rotor 507 for torque input.
  • the shaft 453 is rotatably connected to the shaft 457.
  • This shaft 457 can also be referred to as a locking shaft 457 because the shaft 457 can be fixed to a housing 503 via a first brake 469.
  • the first brake 469 can brake or prevent rotation of the first sun gear 423.
  • the rotor 507 of the first electric machine 413 can be fixed by the brake 469.
  • the ring gear 437 can be fixed to a housing 503 ′ by a second brake 471.
  • the web 433 can be coupled to the ring gear 437, which can also be referred to as a ring gear, via a first coupling 473.
  • a second clutch 475 is used to couple the web 433 to a first output shaft 459 or to separate it.
  • the first output shaft 459 lies as a coaxial shaft 465 or hollow shaft around a central region of the blocking shaft 457.
  • the first output shaft 459 drives the output assembly 409 via an eighth gear 495, which can also be referred to as an output assembly gear 495, the eighth gear type 495 being in mesh with a ninth gear type 497.
  • the output assembly 409 is arranged on a side of the coupling gear 421 facing the first electrical machine 413.
  • the gearwheel of the ninth type 497 also acts as a coupling gearwheel 497 with a drive gearwheel 502, which is connected via a shaft 455 to a rotor 509 of the second drive unit 415.
  • the gear of the ninth type 497 rotates a gear of the tenth type 499 via a shaft 461
  • Tenth type 499 gear meshes with an eleventh type gear 501, which drives output differential 419, which is part of output assembly 409 (if there is no recuperation mode of operation in which torque flows in the opposite direction).
  • a torque conversion thus takes place in the output assembly 409.
  • the torque of the drive unit 401 or 401 '(see also FIG. 6) is supplied to the road wheels (not shown) via output shafts, such as an output shaft 463.
  • the hybrid transmission 403 comprises the coupling transmission 421 and acts as a torque converter 407 u. a. for torques that are supplied by the first drive unit 411 and by the second drive unit 413.
  • the hybrid transmission 403 can also be described on the basis of the shift elements 469, 471, 473, 475 available for the selection of operating or shift states (and possibly also shift element 476).
  • a first switching element 469 is arranged between the second drive unit 413 or 413 'and the first planetary gear unit 441 on a shaft 453 which can be fixed against the housing 503.
  • a second switching element 471 is arranged on the ring gear 437, which can thus be fixed against the housing 503 '.
  • a third switching element 473 and a fourth switching element 475 are located between the first switching element 469 and the first planetary gear unit 441.
  • the third switching element 473 serves to couple the planet carrier 433 to the output assembly 409 or to decouple it.
  • the fourth switching element 475 is used to couple the planet carrier 433 to the ring gear 437 or to decouple it. If, as shown in FIG. 6, a fifth shift element 476 is additionally present, this is located between the first drive unit 41 1 ′ and the second planetary gear unit 443 and serves to couple or decouple it.
  • Coupling gear 621 combines, as hybrid gear 603, torques from internal combustion engine 611 (on one side) and a first electric machine 613 and a second electric machine 615 (on the other side), which together form a drive assembly 605.
  • the coupling gear 621 comprises four switchable units, the so-called switching elements, namely a first brake 669, a second brake 671, a first clutch 673 and a second clutch 675.
  • the switching elements 669, 671, 673, 675 are used for at least two components of the drive unit 601 to be connected to one another in a rotationally fixed manner, the connection being able to take place with a braking process in the manner of a synchronization.
  • the brakes 669, 671 act against a housing 703, 703 ', which is to be regarded as a fixed component in relation to a vehicle chassis (not shown).
  • the first brake 669 can retard the rotations of the first sun gear 623 in the second planetary path 679.
  • braking of the first sun gear 623 via the first sun gear toothing 681 acts on the planets, such as the planet 627, in particular via the second step gear radius 680 ', also on the web 633.
  • the first sun gear 623 is via the shaft 653 from the rotor 707, which is arranged in the stator 711, can be driven by the first electric machine 613. Torque of the second drive unit 613 is thus supplied to a first planetary gear unit 641.
  • the first planetary gear unit 641 has the second planetary section 679, which is a single-stage planetary section 679 and which runs in a ring gear 637, which can also be referred to as the sixth gear type 691.
  • a first planetary section 677 is likewise designed in one step and comprises a first area of the step gear 680.
  • the first area of the step gear 680 has a radius that is smaller than the second step gear radius 680 ′.
  • the step gears, such as step gear 680 are rotatably arranged on the web 633.
  • the web 633 can be connected or coupled to the ring gear 637 in a rotationally fixed manner via the first coupling 673.
  • the second brake 671 allows the ring gear 637 to be fixed in relation to the housing 703 '.
  • the stepped planet gears like the stepped planet gear 680, receive a torque from the second sun gear 625 via a second sun gear toothing 683. This torque is combined with the second
  • Planetary gearbox 643 via shaft 651 of internal combustion engine 611, i. H. supplied by the crankshaft 705.
  • first clutch 673 and the second clutch 675 are Immediately next to the second planetary gear unit 643.
  • the second clutch 675 makes it possible to close or break a connection between the web 633 and a first output shaft 659.
  • the output shaft 659 carries an output gear 695 which over two gear stages, including the eighth gear type 695, a ninth
  • Gear type 697, a tenth gear 699 and an eleventh gear 701, a differential 619 drives.
  • the differential 619 distributes an output torque via output shafts, such as the output shaft 663 with the torque 617, to vehicle wheels (not shown).
  • the second electric machine 615 which has a rotor 709 and a stator 713, is arranged in a region of the output assembly 609.
  • the eighth gear 697 which is arranged on a second output shaft 661 and is drivingly connected to the differential 619, can also be referred to as a recuperation gear, since the gear 697 is rotationally coupled to the second electric machine 615, more precisely the rotor 709, via a drive gear 702 on the shaft 655 .
  • drive energy can be converted into electrical current in the second electric machine 615 and collected in a connected electrical storage device.
  • the drive unit 601 is divided into assemblies, the drive unit 601 thus has a drive assembly 605, an output assembly 609 and one
  • a parking lock in the drive unit 601 can be implemented by simultaneously closing the second brake 671 and the clutches 673, 675.
  • the hybrid transmission 603 (in accordance with FIG. 7) can also be described starting from the shift elements 669, 671, 673, 675.
  • the first switching element 669 is arranged between the second drive unit 613 and the first sun gear 623 and can thus fix both, which are connected to one another via a shaft 653, to the housing 703 at the same time.
  • the other shift elements 671, 673, 675 are arranged between the first partial transmission 641 on one side and the first drive unit 611 or the second drive unit 615 or the output assembly 609 on the other side.
  • a second switching element 671 is located between the ring gear 637 and the housing 703 '.
  • a third switching element 673 is located between the second switching element 671 and the web 633.
  • a fourth switching element 675 is located between the web 633 and the third drive unit or the output assembly 609.
  • gears 1 to 3 are set by switching the other shift elements such as brakes 269, 271 and further clutch 273, only one of the three shift elements 269, 271, 273 being engaged for each gear. If only the second brake 271 or the first clutch 273 is engaged, two serial hybrid operating states can be set.
  • the hybrid transmission 203 or 203 ' is in a purely electric motor mode of operation.
  • the remaining two drive units 21 1 'and 213' can have different dimensions, e.g. B. smaller than the two drive units 211, 213 in a drive unit 201 according to FIG. 2.
  • the switching matrix III which is presented with reference to FIGS. 3 and 4, can also be applied to a drive unit 201 according to FIG. 2 from various points of view.
  • the specified gear ratios or translations express a possible dimensioning of the gear stages. If a motor vehicle is to be operated faster or slower, other ratios and gear ratios can also be found.
  • the rotors 107, 109 can be hollow rotors for the passage of further shafts 51, 57, 59.
  • the drive units 21 1, 21 1 ', 213, 213', 215 can, for. B. for reasons of space or to allow unilateral diversion or equilateral torque input and output, also be constructed with hollow rotors 307, 309.
  • a hybrid transmission according to the invention in a hybrid drive train can cover as many different operating states as eCVT, serial hybrid of different gear stages, parallel hybrid of different gear stages, pure electrical operation, boost operation, reduced exhaust gas operation, (electrical) recuperation, etc. This requires only a few switching processes, some of which can be carried out in parallel or simultaneously.

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Abstract

The invention relates to a drive unit (201) having a dedicated hybrid transmission (203), comprising an internal combustion engine (211) and at least one electric machine (213), which are connected to a common output shaft (263) by means of a planetary gear (241), (243). According to the invention, the planetary gear is a (reduced) linkage (221I), which is designed particularly based on a planetary carrier (233) for at least one planetary gear wheel (227), (229), for transmitting two torques (217) which flow over at least the one planetary gear wheel (227), (229). A dedicated hybrid transmission (203) can be equipped as a combined summation and differential gear, particularly having a Ravigneaux planetary gear set (221), having at least three shifting elements (269), (271), (273). According to the invention, connecting an internal combustion engine (211) to a ring gear (237) of the planetary gear (241), (243), preferably via a coupling shifting element (273), provides advantageous shifting state possibilities. The electric machine (213) can be fixed to a housing (303) via a brake (269). A method for shifting according to the invention operates with a maximum of two inserted shifting elements (269), (271), (273) per operating state, particularly for a hybrid operating state. By shifting an additional coupling between the ring gear (237) and an output gear (295), a hybrid operating state or, particularly, an eCVT state can be engaged. A purely electrical drive can be undertaken by opening all shifting elements (269), (271), (273).

Description

Dediziertes Hybridgetriebe, insbesondere als Teil eines  Dedicated hybrid transmission, especially as part of a
Antriebsstrangs und Betriebsweise eines solchen Antriebsstrangs  Drive train and mode of operation of such a drive train
Die vorliegende Erfindung behandelt eine Antriebseinheit mit einem dedizierten Hybridgetriebe, bei der ein Antriebsdrehmoment wahlweise sowohl aus einer Verbrennungskraftmaschine als auch aus wenigstens einer Elektromaschine in eine Antriebswelle weitergeleitet werden kann. The present invention relates to a drive unit with a dedicated hybrid transmission, in which a drive torque can optionally be transmitted both from an internal combustion engine and from at least one electric machine into a drive shaft.
Des Weiteren behandelt die vorliegende Erfindung ein dediziertes Hybridgetriebe, das insbesondere in einer Antriebseinheit mit zwei oder mehr Antriebsquellen eingebaut werden kann. Furthermore, the present invention deals with a dedicated hybrid transmission that can be installed in particular in a drive unit with two or more drive sources.
Außerdem behandelt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Schalten eines dedizierten Hybridgetriebes zwischen verschiedenen Betriebszuständen. The present invention also relates to a method for shifting a dedicated hybrid transmission between different operating states.
Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung behandelt eine Antriebseinheit nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. In other words, the present invention deals with a drive unit according to the preamble of claim 1.
Die vorliegende Erfindung behandelt ein dediziertes Hybridgetriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 13. The present invention relates to a dedicated hybrid transmission according to the preamble of claim 13.
Darüber hinaus behandelt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Schalten nach dem Oberbegriff von Anspruch 15. Furthermore, the present invention deals with a method for switching according to the preamble of claim 15.
Technisches Gebiet Technical field
Nach einer im Automobilbau vertretenen Auffassung zeichnet sich ein(e) „dedicated hybrid transmission“, häufig durch die Erstbuchstaben jedes Wortes des Begriffs als „DHT“ abgekürzt, dadurch aus, dass die zumindest eine vorhandene E-Maschine des Antriebsstrangs auch funktionale Aufgaben übernimmt, wodurch das DHT nur in der Kombination mit dieser im Antriebsstrang vorhandenen E-Maschine (vollumfassend) funktionstüchtig ist. Lediglich ein Anfahrelement durch eine E-Maschine zu ersetzen, ergibt aber noch kein DHT. Die E-Maschine übernimmt also eine Funktion jenseits ihrer ebenfalls vorgesehenen Nutzung als reines Anfahrelement. Obwohl in Fachkreisen, selbst auf Fachtagungen in Deutsch, häufig nur mit dem englischen Ausdruck„dedicated hybrid transmission“ operiert wird, verbreitet sich innerhalb von manchen Entwicklergruppen nach und nach der Begriff „dediziertes Hybridgetriebe“ als„eingedeutschte Variante“ für den Begriff„DHT“ bzw. für den Begriff„dedicated hybrid transmission“. According to a view represented in automotive engineering, a "dedicated hybrid transmission", often abbreviated by the first letter of each word of the term as "DHT", is characterized by the fact that the at least one existing electric machine of the drive train also takes on functional tasks, whereby the DHT is only fully functional in combination with this electric machine (fully) in the drive train. Simply replacing a starting element with an electric machine does not result in a DHT. The electric machine therefore takes on a function beyond its intended use as a pure starting element. Although experts, even at specialist conferences in German, often only operate with the English expression "dedicated hybrid transmission", the term "dedicated hybrid transmission" is gradually spreading in some development groups as a "Germanized variant" for the term "DHT" or for the term "dedicated hybrid transmission".
Häufig wird der Begriff„DHT“ wiederum als Oberbegriff für Powersplit-DHTs und für Multi-Mode- DHTs verwendet. Beide DHT-Typen sind inzwischen durch einzelne Serienkraftfahrzeuge realisiert worden. The term “DHT” is often used as a generic term for power split DHTs and for multi-mode DHTs. Both types of DHT have now been implemented by individual series vehicles.
Mit dem Begriff „DHT“ wird hinlänglich gerne ein Getriebe bezeichnet, das neben der Verbrennungskraftmaschine (VKM) nur in Verbindung mit einer oder mehreren E-Maschinen bzw. Elektromaschinen funktioniert. The term “DHT” is often used to refer to a transmission that, in addition to the internal combustion engine (ICE), only works in conjunction with one or more electric machines or electrical machines.
Bei den sogenannten „Add-on-Konzepten“ für Hybridantriebe wird üblicherweise ein bisher bekanntes Getriebekonzept mit einer E-Maschine erweitert, um irgendwelche Hybridfunktionen zu ermöglichen. Damit sind Hybridantriebsstränge in PO-, in P 1 -, in P2-, in P3- und/oder in P4- Konfigurationen möglich. Diese sind bezüglich ihrer elektrischen Leistung skalierbar. Häufig werden sie mit einem 48-V- oder sogar mit einem Hochvoltbordnetz kombiniert. Dadurch kann dann so ein Hybrid in unterschiedlichen Fahrzeugsegmenten eingesetzt und als Fahrzeug mit einem unterschiedlichen Hybridisierungsgrad umgesetzt werden. Zu P2-Hybriden gilt, dass diese nur mit einem vergleichsweise schlechten mechanischen Wirkungsgrad aufgrund der hohen Anzahl an Zahnrädern und Schaltelementen sowie der Aktuatorik verwirklicht werden können. Darüber hinaus erlaubt das Konzept als Parallelhybrid nur die Variation des VKM- Drehmoments durch die E-Maschine. Die Drehzahl ist durch die Gangübersetzung des Getriebes in jeder Fahrsituation fest vorgegeben. In the so-called “add-on concepts” for hybrid drives, a previously known transmission concept is usually expanded with an electric machine in order to enable any hybrid functions. This enables hybrid drive trains in PO, P 1, P2, P3 and / or P4 configurations. These are scalable in terms of their electrical power. They are often combined with a 48 V or even a high-voltage electrical system. This enables a hybrid to be used in different vehicle segments and implemented as a vehicle with a different degree of hybridization. It applies to P2 hybrids that they can only be realized with a comparatively poor mechanical efficiency due to the high number of gears and switching elements as well as the actuators. In addition, the concept as a parallel hybrid only allows the VKM torque to be varied by the electric machine. The speed is fixed by the gear ratio of the transmission in every driving situation.
In Powersplit-DHTs und in Multi-Mode-DHTs kann neben dem VKM-Drehmoment („Verbrennungskraftmaschinen-Drehmoment“) auch die VKM-Drehzahl variiert werden, was zu einer Betriebspunktoptimierung der VKM und somit einer höheren Antriebseffizienz führt. Dabei ist der mechanische Wirkungsgrad der Multi-Mode-DHTs aufgrund der höheren Anzahl der reibungsbehafteten Bauteile etwas niedriger als bei den PowerSplit-DHTs. Bei Verwendung einer VKM mit identischer Leistung und gleichen Fahrleistungsanforderungen werden bei dem Powersplit-DHT allerdings höhere E-Maschinen-Leistungen als beim Multi-Mode-DHT und beim P2-Hybrid benötigt. Multi-Mode-DHTs bieten jedoch mehrere Betriebsmodi. Dadurch ist es möglich — neben Hybridmodi — im rein elektrischen oder VKM-Betrieb mit mehreren Übersetzungen zu fahren, wodurch Fahrleistungs- und Effizienzvorteile gegenüber PowerSplit- DHTs realisiert werden können. In Powersplit DHTs and in multi-mode DHTs, in addition to the VKM torque ("internal combustion engine torque"), the VKM speed can also be varied, which leads to an optimization of the operating point of the VKM and thus a higher drive efficiency. The mechanical efficiency of the multi-mode DHTs is somewhat lower than that of the PowerSplit DHTs due to the higher number of components subject to friction. When using a VKM with identical performance and the same mileage requirements, the Powersplit DHT requires higher e-machine performance than the multi-mode DHT and the P2 hybrid. However, multi-mode DHTs offer several operating modes. This makes it possible - in addition to hybrid modes - to drive in purely electrical or VKM mode with multiple gear ratios, which gives performance and efficiency advantages over PowerSplit DHTs can be realized.
Mit anderen Worten, bei Antriebssträngen mit einem DHT ist die E-Maschine geometrisch und funktionell stärker in das Getriebe integriert als z. B. bei den weithin verbreiteten P2-Hybriden. Eine solche Integration der E-Maschine als Teil des Getriebes ermöglicht folglich bemerkenswerte Synergieeffekte: In other words, in the case of drive trains with a DHT, the e-machine is more geometrically and functionally integrated in the transmission than e.g. B. in the widely used P2 hybrids. Such an integration of the electric machine as part of the transmission consequently enables remarkable synergy effects:
Z. B. kann die E-Maschine neue oder neuartige Getriebefunktionen übernehmen und dadurch beispielsweise den klassischen, mechanisch durch Drehrichtungsumkehr über Zahnräder einer (Zusatz-)Welle realisierten Rückwärtsgang überflüssig machen. Ebenfalls entfallen kann eine häufig eingesetzte Trennkupplung zwischen E-Maschine und Verbrennungsmotor, wobei letztere Maschine auch als Verbrennungskraftmaschine üblicherweise bezeichnet wird. Und schließlich lassen sich - wie eingangs schon angedeutet - dank des E-Motors auch Anfahrelemente im Getriebe einsparen. For example, the electric machine can take on new or new types of transmission functions, thereby making the classic reverse gear, mechanically realized by reversing the direction of rotation via gears of an (additional) shaft, unnecessary. A frequently used separating clutch between the electric machine and the internal combustion engine can also be dispensed with, the latter machine also being commonly referred to as an internal combustion engine. And finally - as already mentioned at the beginning - thanks to the electric motor, start-up elements in the transmission can also be saved.
Bei einem bestimmten Typ DHT ist also eine Drehzahlsteuerung über zumindest einen (der) E- Motor(en) möglich. In einer weiteren Ausführungsform lassen sich Synchronisierungen durch den oder die E-Motoren realisieren. With a certain type of DHT, speed control is possible via at least one (the) electric motor (s). In a further embodiment, synchronizations can be implemented by the electric motor or motors.
Kurzum, der oder die E-Motoren erlauben erweiterte Funktionen des Antriebsstrangs. Je nach Gestaltung geht ein DHT über die üblichen PO- bis P4-Hybride hinaus. In short, the electric motor (s) allow extended functions of the drive train. Depending on the design, a DHT goes beyond the usual PO to P4 hybrids.
Die ersten Serien von DHT-Fahrzeugen gehen auf Entwicklungen zurück, die vor mehreren Jahrzehnten durchgeführt worden sind. Trotzdem ist, wie weiter oben festgehalten, die Begriffswelt bezüglich DHT noch relativ neu und nicht wirklich etabliert. The first series of DHT vehicles go back to developments that were carried out several decades ago. Nevertheless, as stated above, the conceptual world regarding DHT is still relatively new and not really established.
Als eine Quelle für die Begriffe und die Begriffswelt zu DHTs können ältere Schutzrechtsanmeldungen genutzt werden, worauf sich dieser Beschreibungstext ebenfalls stützt und worauf er aufbaut. Older property right applications can be used as a source for the terms and the conceptual world of DHTs, on which this description text is also based and on which it is based.
Für die eigentliche Getriebe-Baugruppe des DHTs kommen verschiedene Getriebetypen infrage (Vorgelegegetriebe, Doppelkupplungsgetriebe, Stirnradgetriebe, Planetengetriebe usw.). For the actual transmission assembly of the DHT, different transmission types are possible (countershaft transmission, double clutch transmission, spur gear transmission, planetary transmission etc.).
Ein räumlich besonders kompakter Getriebetyp ist das Planetengetriebe, zu dem die Bauteile wenigstens eine Sonne, wenigstens ein oder mehrere Planetenzahnräder eines ersten Typs, wenigstens ein Hohlrad, wenigstens ein Steg und wenigstens der Anzahl der Planetenzahnräder entsprechende Planetenträger gehören, wobei auch mehrere Planetenzahnräder auf einem Planetenträger angeordnet sein können. Außerdem gehören Wellen zu so einem Getriebe, damit Dreh- und/oder Antriebsmomente ein- und/oder ausgeleitet werden können. Verschiedene Schaltzustände lassen sich über Schaltelemente einstellen. Die Schaltelemente beeinflussen in Abhängigkeit ihrer Schaltstellung den Schaltzustand des Getriebes. A spatially particularly compact type of gear is the planetary gear, for which the components have at least one sun, at least one or more planet gears of a first type, at least one ring gear, at least one web and at least the number of Corresponding planet carriers belong to planet gears, it also being possible for a plurality of planet gears to be arranged on one planet carrier. In addition, shafts are part of such a transmission so that torque and / or drive torque can be introduced and / or discharged. Different switching states can be set using switching elements. The shifting elements influence the shifting state of the transmission depending on their shift position.
Stand der Technik State of the art
Die US 2015/292 600 A1 (Veröffentlichungstag: 15.10.2015; Erfinder: Xiaolin AI, Rui XUE, Zhonghe XUE, Xiaozhi AI) zeigt mehrere Hebelmodelle, von denen dann eine Variante eines entsprechenden Planetengetriebes, das in verschiedenen Schaltstellungen gezeigt wird, abgeleitet wird. Das Getriebe wird als Mehr-Moden-elektro-mechanisches-Mehrganggetriebe mit einem Anschluss für einen Verbrennungsmotor und mit zwei elektrischen Maschinen (Elektromaschinen) vorgestellt. Eingangsseitig des Getriebes, dort, wo der Verbrennungsmotor angeschlossen werden kann, ist eine koaxiale Zentralwelle vorzusehen, an deren innerer Welle ein Steg eines zweistufigen Planetengetriebes anzuschließen ist. Die zweite Elektromaschine ist aufkuppelbar an der Zentralwelle angeschlossen. Zwischen dem zweistufigen Planetengetriebe und einem nachfolgenden, einstufigen Planetengetriebe ist eine einzige Antriebsverbindung von einem Hohlrad des zweistufigen Planetengetriebes auf einen Steg des nachfolgenden, einstufigen Planetengetriebes hergestellt. Mit einer solchen Antriebskonfiguration soll es laut der Beschreibung der US 2015/292 600 A1 möglich sein, einen niedrigen Gangübersetzungsbereich, einen hohen Gangübersetzungsbereich, eine Rückwärtsfahrt, eine reine elektrische Fahrweise, eine Leerlaufbetriebsweise, eine Parksperre und ein erhöhtes Anzugsdrehmoment zum Start des Verbrennungsmotors durch Schalten von Schaltelementen und unterschiedliche Betriebsweisen der Elektromaschinen und des Verbrennungsmotors zu realisieren. US 2015/292 600 A1 (publication date: October 15, 2015; inventor: Xiaolin AI, Rui XUE, Zhonghe XUE, Xiaozhi AI) shows several lever models, from which a variant of a corresponding planetary gear, which is shown in different switching positions, is derived . The transmission is presented as a multi-mode electro-mechanical multi-speed transmission with a connection for an internal combustion engine and with two electrical machines (electrical machines). On the input side of the gearbox, where the internal combustion engine can be connected, a coaxial central shaft is to be provided, on the inner shaft of which a web of a two-stage planetary gearbox is to be connected. The second electric machine can be coupled to the central shaft. Between the two-stage planetary gear and a subsequent single-stage planetary gear, a single drive connection is made from a ring gear of the two-stage planetary gear to a web of the subsequent single-stage planetary gear. With such a drive configuration, according to the description of US 2015/292 600 A1, it should be possible to have a low gear ratio range, a high gear ratio range, a reverse drive, a purely electric driving style, an idling operating mode, a parking lock and an increased tightening torque for starting the internal combustion engine by switching of switching elements and different modes of operation of the electrical machines and the internal combustion engine.
Die DE 10 2016 204 727 A1 (Anmeldetag: 22.03.2016; Anmelderin: ZF Friedrichshafen AG) zeigt vier verschiedene Ausführungsvarianten eines elektrischen Variators mit Planetengetriebe, parallel angeordnet zu einer Welle, die aus einer Brennkraftmaschine angetrieben werden soll. Der elektrische Variator wird als dediziertes Hybridgetriebe mit Koppelgetriebe bezeichnet, wobei sich die Frage aufdrängt, ob die gewählten Bezeichnungen „dediziertes Hybridgetriebe“ und „Koppelgetriebe“ der üblichen Kraftfahrzeugnomenklatur überhaupt entsprechen. Eigentlich handelt es sich bei der DE 10 2016 204 727 A1 um die Beschreibung eines Split-Getriebes für eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, die an einer Nebenabtriebswelle ein Teil des Antriebsmoments zur Verfügung stellen können soll. DE 10 2016 204 727 A1 (filing date: March 22, 2016; applicant: ZF Friedrichshafen AG) shows four different design variants of an electrical variator with planetary gear, arranged parallel to a shaft that is to be driven from an internal combustion engine. The electric variator is referred to as a dedicated hybrid transmission with a coupling transmission, whereby the question arises whether the designations “dedicated hybrid transmission” and “coupling transmission” correspond to the usual motor vehicle nomenclature. DE 10 2016 204 727 A1 is actually the Description of a split transmission for an agricultural machine that should be able to provide part of the drive torque on a power take-off shaft.
Die WO 2016/075 336 A1 (Veröffentlichungstag: 19.05.2016; Anmelderin: AVL List GmbH) erläutert, dass ein Antriebsstrang mit einem einzigen Verbrennungsmotor, mit einem einzigen Elektromotor, mit zwei Bremsen und mit zwei Kupplungen zwischen acht Betriebsarten umgeschaltet werden kann. Als Betriebsarten listet die WO 2016/075 336 A1 einen Parallelhybrid-Betrieb, eine Boost-Funktion, einen Rekuperationsbetrieb und einen elektronisch gesteuerten CVT-Betrieb auf, auch als eCVT-Betrieb bezeichnet. Alle sechs in der WO 2016/075 336 A1 gezeigten Ausführungsvarianten bauen auf zwei parallelen Eingangskupplungen in der Eingangswelle auf, an der der Verbrennungsmotor sitzt. Der Eingangswelle ist also der Verbrennungsmotor vorzuschalten. Der Verbrennungsmotor kann nur mittelbar über die Eingangswelle, weil über eine von zwei Kupplungen das Drehmoment zu führen ist, auf das Getriebe einwirken. Die beiden Kupplungen sind nebeneinander anzuordnen, was einen erheblichen Bauraum erfordert, denn das gesamte mögliche Antriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors, sozusagen das maximale Antriebsdrehmoment, ist über jede der beiden Kupplungen je nach Betriebsart zu leiten. WO 2016/075 336 A1 (publication date: May 19, 2016; applicant: AVL List GmbH) explains that a drive train with a single internal combustion engine, with a single electric motor, with two brakes and with two clutches can be switched between eight operating modes. WO 2016/075 336 A1 lists a parallel hybrid operation, a boost function, a recuperation operation and an electronically controlled CVT operation, also referred to as eCVT operation, as operating modes. All six design variants shown in WO 2016/075 336 A1 are based on two parallel input clutches in the input shaft on which the internal combustion engine is seated. The internal combustion engine must therefore be connected upstream of the input shaft. The internal combustion engine can only act on the transmission indirectly via the input shaft because the torque is to be routed through one of two clutches. The two clutches are to be arranged side by side, which requires a considerable amount of space, because the total possible drive torque of the internal combustion engine, the maximum drive torque, so to speak, is to be routed via each of the two clutches depending on the operating mode.
Die US 7 335 123 B2 (Erteilungstag: 26.02.2008; Patentinhaberin: Eaton Corporation) stellt einen Antriebsstrang in verschiedenen Schaltzuständen vor, der mit zwei ersten Antriebsmaschinen, einem Generator und einem Drehmomentwandler durch ein Planentengetriebe und ein weiteres Getriebe ausgestattet ist. Im Endeffekt setzt sich das Getriebe aus zwei Teilgetrieben zusammen, dem Drehmomentwandler und dem nachgeschalteten Getriebe, was sicherlich nicht zu einer Vereinfachung der Schaltvorgänge und der Betriebsweisen führen dürfte. US 7 335 123 B2 (date of grant: February 26, 2008; patent owner: Eaton Corporation) presents a drive train in various switching states, which is equipped with two first drive machines, a generator and a torque converter through a planetary gear and another gear. In the end, the transmission is made up of two sub-transmissions, the torque converter and the downstream transmission, which certainly should not lead to a simplification of the gear changes and the operating modes.
Die US 8 444 516 B2 (Erteilungstag: 21.05.2013; Patentinhaberin: Chrysler Group LLC) stellt mehrere Beispiele vor, bei denen einem Verbrennungsmotor ein Doppelkupplungsgetriebe nachgeschaltet wird, an dem eine koaxiale Welle angeschlossen ist. Zwei Elektromotoren können über ein Planetengetriebe dem Antriebsdrehmoment aufgeschaltet werden. Auf diese Weise soll ein eCVT realisiert sein, obwohl mit zwei Elektromaschinen und einem Verbrennungsmotor doch eigentlich mehr Schaltzustände und Betriebsweisen laut den weiter oben genannten Druckschriften realisierbar sein sollen. US 8 444 516 B2 (date of issue: May 21, 2013; patent owner: Chrysler Group LLC) presents several examples in which an internal combustion engine is followed by a double clutch transmission to which a coaxial shaft is connected. Two electric motors can be connected to the drive torque via a planetary gear. In this way, an eCVT should be implemented, although with two electric machines and a combustion engine, more switching states and operating modes should actually be realizable according to the documents mentioned above.
Die DE 11 2008 001 322 T5 (Veröffentlichungstag: 16.04.2009; Anmelderinnen: Aisin AW Co., Ltd., Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha) zeigt in einer der vorgestellten Ausführungsbeispiele eine Hybridantriebsvorrichtung mit einem Ravigneaux-Planetenradsatz als zentrales Getriebe. Vor allem werden einfache Koppelgetriebe vorgestellt, um die herum zwei sogenannte Motor- Generatoren und eine Verbrennungskraftmaschine angeordnet werden. Laut erstem Ausführungsbeispiel ist der zweite Motor-Generator über eine Stirnradstufe an der Ausgangswelle angeschlossen. In der zweiten und fünften Ausführungsvariante wird durch zwei Bremsen eine Schaltgetriebestufe hinter dem Motor-Generator geboten. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird abgangsseitig zusätzlich ein Differential gezeigt. Sowohl die Koppelgetriebe der verschiedenen Ausführungsvarianten eins bis vier als auch die Planetengetriebevariante mit dem Ravigneaux-Planetenradsatz operieren mit drei Schaltelementen, zwei Kupplungen und einer Bremse. Soll der zweite Motor-Generator schaltbar die Ausgangswelle antreiben, so seien jeweils wenigstens zwei weitere Bremsen hierfür vorzusehen. DE 11 2008 001 322 T5 (publication date: April 16, 2009; applicants: Aisin AW Co., Ltd., Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha) shows one of the exemplary embodiments presented a hybrid drive device with a Ravigneaux planetary gear set as the central transmission. Above all, simple coupling gears are presented, around which two so-called motor generators and an internal combustion engine are arranged. According to the first embodiment, the second motor generator is connected to the output shaft via a spur gear stage. In the second and fifth versions, two brakes provide a manual transmission stage behind the motor generator. In a further exemplary embodiment, a differential is additionally shown on the output side. Both the coupling gearboxes of the various design variants one to four and the planetary gearbox variant with the Ravigneaux planetary gear set operate with three shift elements, two clutches and a brake. If the second motor-generator is to switchably drive the output shaft, at least two further brakes should be provided for this.
Die KR 10 201 1 0 049 401 A (Veröffentlichungstag: 12.05.201 1 ; Anmelderin: HYUNDAI MOTOR COMPANY) stellt durch ein einziges Ausführungsbeispiel in acht Schaubildern einen einzigen Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug mit einem zentral angeordneten Planetengetriebe vor. Das Planetengetriebe basiert auf einem Ravigneaux-Planetenradsatz. In den Prinzipdarstellungen des Antriebsstranges sind immer drei Antriebsmaschinen angegeben. Das durch die KR 10 2011 0 049 401 A behandelte Beispiel eines Antriebstranges operiert in Summe mit vier Kupplungen und zwei Bremsen, d. h., es werden wenigstens sechs Schaltelemente zur Schaltung sämtlicher Zustände des Getriebes benötigt. Die dargestellten Schaltzustände des Hybridantriebsstranges beinhalten jeweils wenigstens eine geschlossene Kupplung oder wenigstens eine geschlossene Bremse. Mit einem solchen Getriebe sei es möglich, bis zu sechs Schaltzustände zu realisieren (elektrischer Betrieb, Leistungsverzweigungsbetrieb, Hybridmodus, ein Underdrive-Schaltzustand, ein Direktgang mit Übersetzung 1 :1 und ein Overdrive-Schaltzustand). The KR 10 201 1 0 049 401 A (publication date: May 12, 2001; applicant: HYUNDAI MOTOR COMPANY) presents a single drive train for a hybrid vehicle with a centrally arranged planetary gear in eight diagrams. The planetary gear is based on a Ravigneaux planetary gear set. In the schematic diagrams of the drive train, three drive machines are always given. The example of a drive train dealt with by KR 10 2011 0 049 401 A operates in total with four clutches and two brakes, i. that is, at least six switching elements are required to switch all states of the transmission. The switching states of the hybrid drive train shown each include at least one closed clutch or at least one closed brake. With such a transmission, it is possible to implement up to six shift states (electrical operation, power split operation, hybrid mode, an underdrive shift state, a direct gear with ratio 1: 1 and an overdrive shift state).
Die zuvor genannten Druckschriften gelten mit ihrer Benennung als vollumfänglich in vorliegende Erfindungsbeschreibung inkorporiert. Hierdurch soll vermieden werden, nicht mehr erneut und wiederholt allgemein bekannte Zusammenhänge zwischen verschiedenen, gängigen Betriebsweisen und Konfigurationen von Antriebssträngen, wie einem eCVT, einem parallelen Hybridbetriebszustand, einem seriellen Hybridbetriebszustand usw., vollumfänglich erörtern zu müssen, sondern durch Verweis auf die Druckschriften als ebenfalls definiert für vorliegende Erfindung ansehen zu dürfen. The names of the aforementioned publications are fully incorporated in the present description of the invention. This is to avoid having to repeatedly and repeatedly discuss generally known relationships between different, common operating modes and configurations of drive trains, such as an eCVT, a parallel hybrid operating state, a serial hybrid operating state, etc., but by referring to the documents as well defined to view for the present invention.
Aus Fachdiskussionen der letzten Jahre sind immer wieder zahlreiche Wünsche und Forderungen an sowie denkbare Einsatzmöglichkeiten von Hybridantriebssträngen zu entnehmen. Generell gelten nämlich hybridisierte Antriebsstränge in einem Kraftfahrzeug als vorteilhafte Antriebstränge, deren (theoretisch laut Fachdiskussionen erzielbares) Potential von den bisher bekannten Antriebssträngen aber noch nicht in Gänze ausgeschöpft wird. There have been numerous wishes and requests from specialist discussions in recent years Demands on and conceivable possible uses of hybrid drive trains can be found. In general, hybridized drive trains in a motor vehicle are considered to be advantageous drive trains, the potential of which (theoretically achievable according to specialist discussions) has not yet been fully exploited by the drive trains known to date.
Aufgabenstellung Task
Um möglichst viele verschiedene Betriebsmoden und Betriebsweisen durch einen Hybridantriebsstrang zu realisieren, werden häufig äußerst komplexe Steuerungen für die Komponenten des Antriebstrangs, insbesondere für seine Schaltelemente, entworfen, was durch eine entsprechend umfangreiche, zeitintensiv durchzuführende und fehleranfällige Kraftfahrzeugsteuergeräte-Software-Entwicklung abzufangen ist. Es stellt sich also die Frage, wie ein Hybridantriebsstrang realisiert werden könnte, der zumindest einen parallelen Hybridmodus mit idealerweise mehreren Gängen, einen eCVT-Betriebsmodus und eine reine elektrische Betriebsweise anbieten sollte, wobei ein Wechsel zwischen den Schaltzuständen möglichst einfach und damit zuverlässig realisierbar sein sollte. In order to implement as many different operating modes and modes of operation as possible with a hybrid drive train, extremely complex controls for the components of the drive train, in particular for its switching elements, are often designed, which can be compensated for by a correspondingly extensive, time-consuming and error-prone motor vehicle control unit software development. The question thus arises as to how a hybrid powertrain could be implemented which should offer at least a parallel hybrid mode with ideally several gears, an eCVT operating mode and a purely electrical mode of operation, whereby a change between the switching states should be as simple and therefore reliably realizable as possible .
Mit anderen Worten, es wäre wünschenswert, mit möglichst wenigen Schaltelementen durch eine möglichst einfache, nicht komplexe Steuerung einen Hybridantriebsstrang zu betreiben, der sicher zumindest die drei verschiedenen Betriebsmodi„paralleler Hybrid, eCVT und (reiner) Elektroantrieb“ anbietet. Stünde darüber hinaus eine Getriebebauform zur Verfügung, die vergleichsweise kompakt ausgeführt werden kann, so wäre eine für einen Einbau in einem Kraftfahrzeug interessante Lösung gefunden worden. In other words, it would be desirable to operate a hybrid drive train with as few switching elements as possible using a control that is as simple as possible and not complex, which certainly offers at least the three different operating modes “parallel hybrid, eCVT and (pure) electric drive”. If a gearbox design were also available that can be made comparatively compact, an interesting solution for installation in a motor vehicle would have been found.
Erfindungsbeschreibung Description of the invention
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Antriebseinheit nach Anspruch 1 gelöst. The object of the invention is achieved by a drive unit according to claim 1.
Dafür wird ein geeignetes dediziertes Hybridgetriebe in Anspruch 13 beschrieben. For this purpose, a suitable dedicated hybrid transmission is described in claim 13.
Ein geeignetes Betriebsverfahren lässt sich Anspruch 15 entnehmen. A suitable operating method can be found in claim 15.
Vorteilhafte Weiterbildungen lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen. Nachfolgend wird immer wieder von einem Koppelgetriebe bzw. von einem Umlaufräderkoppelgetriebe gesprochen. Hierdurch sollen insbesondere reduzierte Umlaufräderkoppelgetriebe adressiert sein. Werden mehrere einzelne Umlaufgetriebe zum Aufbau eines zusammengesetzten Umlaufgetriebes miteinander verbunden, so besteht für jede einzelne Welle dieser Teilgetriebe zunächst einmal die (theoretische) Möglichkeit, sie als An- oder Abtriebswelle anzuschließen, sie durch Befestigung am Gehäuse des Getriebes stillzusetzen oder sie mit einer beliebigen Welle eines anderen Teilgetriebes zu koppeln. Werden bei einem wenigstens drei Wellen umfassenden Umlaufgetriebe jeweils mindestens zwei Wellen derart miteinander gekoppelt, dass diese zwei Wellen miteinander fest verbunden sind, so kann ein solches Getriebe als Koppelgetriebe, präziser als Umlauf-Koppelgetriebe (bzw. Planeten-Koppel-Getriebe), bezeichnet werden. Zwischen den gekoppelten Wellen des (eigentlich) aus mehreren Teilgetrieben bestehenden Umlauf-Koppelgetriebes ist eine nicht schaltbare Verbindung gegeben, d. h., die Verbindung zwischen den gekoppelten Wellen ist permanent in dem Umlauf-Koppelgetriebe vorhanden. In diesem Zusammenhang versteht ein Fachmann, dass zu einer solchen Beschreibung auch Ausgestaltungen von verschachtelten Getrieben und von reduzierten (Koppel-)Getrieben, wie z. B. von Planetengetrieben mit einem Ravigneaux-Radsatz und/oder einem Lepelletier-Radsatz, gehören, die mit mehrfach genutzten Rädern bzw. Wellen operieren. Eine Koppelung ist also auch über eine Mehrfachnutzung einer Welle (d. h. nicht nur durch eine mechanische Anbindung, sondern auch durch eine Verwendung einer Welle in mehreren Teilgetrieben) herstellbar. Advantageous further developments can be found in the dependent claims. In the following, a coupling gear or an epicyclic gear coupling is repeatedly mentioned. In this way, in particular, reduced planetary gear coupling transmissions should be addressed. If several individual epicyclic gearboxes are connected to each other to form a composite epicyclic gearbox, there is first the (theoretical) possibility for each individual shaft of these partial gearboxes to connect them as an input or output shaft, to stop them by fastening them to the housing of the gearbox or to use any shaft to couple another sub-transmission. If at least two shafts are coupled to each other in an epicyclic gearbox comprising at least three shafts such that these two shafts are firmly connected to one another, such a gearbox can be referred to as a coupling gearbox, more precisely as a planetary coupling gearbox (or planetary coupling gearbox) . There is a non-switchable connection between the coupled shafts of the epicyclic linkage (actually) consisting of several partial transmissions, ie the connection between the coupled shafts is permanently present in the epicyclic linkage. In this context, a person skilled in the art understands that, for such a description, configurations of nested gears and of reduced (coupling) gears, such as, for. B. of planetary gears with a Ravigneaux gear set and / or a Lepelletier gear set, which operate with reused wheels or shafts. Coupling can therefore also be established by multiple use of a shaft (ie not only by a mechanical connection, but also by using a shaft in several sub-transmissions).
Zur Bildung eines gekoppelten Planetengetriebes kommen zumindest zwei Planetenteilgetriebe, ggf. auch mehr als zwei Planetenteilgetriebe, in Betracht, bei denen je eine Welle pro Planetenteilgetriebe im Sinne eines Stegwellenäquivalents zu der anderen Welle des anderen Planetenteilgetriebes gekoppelt ist. Je eine Welle pro Planetenteilgetriebe entspricht als Teilwelle einer Standgetriebewelle. Wird ein gemeinsamer Steg in einem solchen Koppelgetriebe ausgebildet, so kann von einem Einsteg-Koppelgetriebe, von einem Einsteg- Planetengetriebe bzw. von einem Einsteg-Umlauf-Koppelgetriebe gesprochen werden. Wird in einem Einsteg-Planetengetriebe durch Vereinigung von je zwei gleichen Zentral- und Planetenrädern der bauliche Umfang reduziert, so kann dieses Planetengetriebe als reduziertes Koppelgetriebe bezeichnet werden. At least two planetary gear units, possibly also more than two planetary gear units, are considered for forming a coupled planetary gear unit, in which one shaft per planetary gear unit is coupled to the other shaft of the other planetary gear unit in the sense of a spider shaft equivalent. One shaft per planetary gear unit corresponds to a stationary gear shaft. If a common web is formed in such a coupling gear, one can speak of a single-web coupling gear, of a single-web planetary gear or of a single-web rotating coupling gear. If the structural size is reduced in a single-web planetary gear by combining two identical central and planet gears, this planetary gear can be referred to as a reduced coupling gear.
In die Kategorie der reduzierten Planeten-Koppel-Getriebe gehören solche Planetengetriebe wie ein Koppelgetriebe nach Wolfrom oder auch ein Ravigneaux-Planetengetriebe (also mit einem Ravigneaux-Planetenradsatz). Eventuell kann auch ein Lepelletier-Planetengetriebe (also mit einem Ravigneaux-Planetenradsatz und einem, insbesondere vorgeschalteten, weiteren Planetengetriebe) in diese Kategorie einsortiert werden. Ein weiterer Typ eines reduzierten Planeten-Koppel-Getriebes ist ein Getriebe des Typs„minuteman cover drive“. In die Kategorie der Planeten-Koppel-Getriebe fällt auch das Getriebe mit einem Simpson- Planetenradsatz. Planetary gearboxes such as a Wolfrom coupling gearbox or a Ravigneaux planetary gearbox (i.e. with a Ravigneaux planetary gear set) belong to the category of reduced planetary coupling gears. A Lepelletier planetary gear (possibly with a Ravigneaux planetary gear set and a, especially upstream, other planetary gears) can be sorted into this category. Another type of reduced planetary coupling gear is a "minuteman cover drive" gear. The gearbox with a Simpson planetary gear set also falls into the category of planetary coupling gearboxes.
Wie eingangs der Beschreibung schon angedeutet, ist ein elektrisch leistungsverzweigtes Getriebe (eCVT) z. B. durch eine Kopplung von Getriebeelementen mit einem elektrischen Variator zu bilden. Teil des Variators können mindestens zwei elektrische Maschinen sein, wobei in der Betriebsweise eCVT eine Elektromaschine motorisch und eine Elektromaschine generatorisch arbeitet. Zur Steuerung der Maschinen und der Vorrichtung kann noch eine Platine mit Leistungselektronik vorgesehen sein. Durch die Wandlung von mechanischer in elektrische Energie ergibt sich die Möglichkeit, eine Einstellung unterschiedlicher Drehzahlen und Drehmomente der Wellen des Variators vorzunehmen. Bei einem solchen Prinzip lässt sich die durch eine Verbrennungskraftmaschine erzeugte Leistung auf einen mechanischen und auf einen elektrischen Zweig aufteilen. Analog zur Abkürzung CVT (engl.:„continuously variable transmission”) wird diese Antriebsart auch als EVT (engl.:„electric variable transmission“) oder eCVT bezeichnet. Durch einen Schaltzustand befindet sich das Getriebe in einem eCVT- Betriebszustand. As already indicated at the beginning of the description, an electrically power split transmission (eCVT) is e.g. B. by coupling gear elements with an electrical variator. At least two electrical machines can be part of the variator, an e-machine operating as a motor and an electric machine as a generator in the eCVT operating mode. A board with power electronics can also be provided to control the machines and the device. The conversion from mechanical to electrical energy makes it possible to set different speeds and torques for the shafts of the variator. With such a principle, the power generated by an internal combustion engine can be divided into a mechanical and an electrical branch. Analogous to the abbreviation CVT (“continuously variable transmission”), this type of drive is also referred to as EVT (“electrical variable transmission”) or eCVT. Due to a switching state, the transmission is in an eCVT operating state.
Stellt ein Antriebsstrang eine Möglichkeit zu einem parallelen Hybrid zur Verfügung, so ist ein direkter, mechanischer Durchtrieb von einer Verbrennungskraftmaschine bis zum Rad möglich. Ein des Weiteren im Antriebsstrang vorhandener elektrischer Zweig wird sozusagen parallel geschaltet. Der elektrische Zweig kann nach Belieben zu- oder abgeschaltet werden. If a drivetrain provides an option for a parallel hybrid, direct, mechanical drive-through from an internal combustion engine to the wheel is possible. An electrical branch also present in the drive train is, so to speak, connected in parallel. The electrical branch can be switched on or off at will.
Vorteilhaft ist es außerdem, wenn die Verbrennungskraftmaschine und die Elektromaschine abkuppelbar sind - das Fahrzeug kann in verschiedenen Betriebszuständen bzw. Schaltzuständen dann rein elektrisch, konventionell, d. h. verbrennungsmotorisch und auch gemischt betrieben werden. It is also advantageous if the internal combustion engine and the electric machine can be uncoupled - the vehicle can then be operated purely electrically, conventionally, in various operating states or switching states. H. combustion engine and also mixed.
Beim parallelen Hybrid ist ein Addieren der abgegebenen Leistung möglich. Solche Konzepte beinhalten neben den beiden Antriebsmotoren und dem einen oder den mehreren Energiespeichern ein oder mehrere Getriebe, Kupplungen oder Freiläufe. Die abgegebenen Leistungen von Elektro- und Verbrennungsmotor können mechanisch mittels Momentenaddition (z. B. durch ein Stirnradgetriebe, durch eine direkte Kopplung oder auch durch eine Kette) überlagert werden. Vorteilhaft aus einem Leistungsblickwinkel und aus Effizienzgründen können einzelne Gänge im Schaltzustand„paralleler Hybrid“ ausgewählt werden. Der parallele Hybrid unterteilt sich dann in mehrere Gänge im Schaltzustand„paralleler Hybrid“. Somit gibt es einen ersten Gang im Schaltzustand„paralleler Hybrid“, ein zweiter Gang im Schaltzustand„paralleler Hybrid“ und eventuell weitere Gänge, wie ein dritter und gegebenenfalls ein vierter Gang des Schaltzustands„paralleler Hybrid“. With the parallel hybrid, it is possible to add up the output power. In addition to the two drive motors and the one or more energy stores, such concepts include one or more gears, clutches or freewheels. The power output from the electric and internal combustion engine can be mechanically superimposed by means of torque addition (e.g. by a spur gear, by a direct coupling or by a chain). Advantageously, from a performance perspective and for reasons of efficiency, individual gears can be selected in the "parallel hybrid" shift state. The parallel hybrid is then divided into several gears in the "parallel hybrid" shift state. Thus there is a first gear in the "parallel hybrid" switching state, a second gear in the "parallel hybrid" switching state and possibly further gears, such as a third and possibly a fourth gear in the "parallel hybrid" switching state.
Durch einen weiteren Schaltzustand, der in einer frei wählbaren Weise durch einen Antriebsstrang einschaltbar sein sollte, ist eine serielle Hybridbetriebsweise einstellbar, die darauf fußt, dass die Verbrennungskraftmaschine mit einem Generator gekoppelt ist. Darüber hinaus umfasst der Antriebsstrang eine Elektromaschine zum Antrieb von Rädern eines Kraftfahrzeugs mit einem entsprechenden Antriebsstrang. In einem Betriebszustand„serieller Hybrid“ besteht keine mechanische Verbindung zwischen Verbrennungskraftmaschine und einer Antriebswelle. Eine Verbindung erfolgt nur elektrisch, genauer über zwei Umrichter (oder einen Gleichrichter und einen Umrichter) und ggf. einen sogenannten elektrischen Zwischenkreis. Die für den Antrieb eines Kraftfahrzeugs benötigte Energie wird von einer Ladegruppe, gebildet aus Verbrennungskraftmaschine und Generator, erzeugt. Diese elektrische Energie steht zur Verfügung, um direkt durch eine zweite Elektromaschine, die als Elektrofahrmotor genutzt wird, in Antriebsleistung transferiert zu werden als auch zum Nachladen eines elektrochemischen Speichers (Batterie(n) bzw. Akkumulator(en)) verwendet zu werden. A further switching state, which should be able to be switched on in a freely selectable manner by a drive train, makes it possible to set a serial hybrid operating mode which is based on the fact that the internal combustion engine is coupled to a generator. In addition, the drive train comprises an electric machine for driving wheels of a motor vehicle with a corresponding drive train. In a "serial hybrid" operating state, there is no mechanical connection between the internal combustion engine and a drive shaft. A connection is only made electrically, more precisely via two converters (or a rectifier and a converter) and possibly a so-called electrical intermediate circuit. The energy required to drive a motor vehicle is generated by a charging group formed by an internal combustion engine and a generator. This electrical energy is available to be transferred directly to drive power by a second electric machine, which is used as an electric drive motor, and to be used to recharge an electrochemical storage device (battery (s) or accumulator (s)).
Günstig ist es, wenn eine Antriebseinheit in der Lage ist, verschiedene Schaltzustände einzunehmen, wodurch unterschiedliche Hybridbetriebsweisen realisiert werden können. It is expedient if a drive unit is able to assume different switching states, as a result of which different hybrid operating modes can be implemented.
Generell lässt sich sagen, eine Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs dient zu dessen Antrieb, also seiner Fortbewegung oder zumindest zur Fortbewegung eines Teils des Kraftfahrzeugs, wie z. B. von einem Ausleger, von einem Arm oder von einem Kran. In general, it can be said that a drive unit of the motor vehicle serves to drive it, that is to say its locomotion or at least for locomotion of a part of the motor vehicle, such as, for. B. from a boom, an arm or a crane.
Vorteilhafterweise umfasst die Antriebseinheit ein dediziertes Hybridgetriebe, d. h., neben eigentlichen Getriebekomponenten sind Teil der Antriebseinheit zum einen eine Verbrennungskraftmaschine und zum anderen wenigstens eine Elektromaschine, vorzugsweise gehören zu der Antriebseinheit zwei Elektromaschinen. Diese Motoren sind auf das Getriebe draufgeschaltet bzw. sind draufschaltbar (es kann auch gesagt werden aufschaltbar), um aus dem Getriebe ein Hybridgetriebe zu machen. Das Getriebe ist für eine Drehmomentein- und -ausleitung von verschiedenen Motoren, d. h. für Motoren unterschiedlichen Typs ausgelegt. Die Antriebseinheit ist Teil eines Antriebsstrangs, der ein Drehmoment aus entweder der Verbrennungskraftmaschine und/oder aus wenigstens einer Elektromaschine bis zum Antrieb von beweglichen Komponenten, wie z. B. von wenigstens zwei Straßenrädern, des Kraftfahrzeugs weiterleiten kann. Das Hybridgetriebe ist ein dediziertes Hybridgetriebe. Es kann mehrere Schaltzustände durch Schalten von Schaltelementen einnehmen. Hierbei werden die vorhandenen Elektromaschinen funktionell genutzt, zum Beispiel zur Lieferung eines weiteren Drehmoments im Antriebsstrang. The drive unit advantageously comprises a dedicated hybrid transmission, ie, in addition to the actual transmission components, part of the drive unit includes an internal combustion engine on the one hand and at least one electric machine on the other, preferably two electric machines belong to the drive unit. These motors are connected to the transmission or can be switched on (it can also be said to be switched on) in order to make the transmission a hybrid transmission. The gearbox is for torque input and output from different motors, ie for motors of different types designed. The drive unit is part of a drive train that generates a torque from either the internal combustion engine and / or from at least one electric machine to drive moving components, such as. B. from at least two road wheels, the motor vehicle. The hybrid transmission is a dedicated hybrid transmission. It can assume several switching states by switching switching elements. The existing electrical machines are used functionally, for example to supply additional torque in the drive train.
Die Verbrennungskraftmaschine leitet ihre Antriebsleistung und damit ihr Antriebsdrehmoment über eine Welle unmittelbar in das dedizierte Hybridgetriebe ein. Die Verbrennungskraftmaschine ist - in einer Ausgestaltung - wellenangebunden an weitere Komponenten des dedizierten Hybridgetriebes. Es kann aber auch günstig sein, die Verbrennungskraftmaschine wellenanbindbar zu gestalten, z. B. mithilfe oder über eine Kupplung. Die Welle, über die Drehmoment aus der Verbrennungskraftmaschine an Getriebeteile des dedizierten Hybridgetriebes weitergeleitet wird, kann an einer drehenden Komponente der Verbrennungskraftmaschine, wie zum Beispiel an einer Schwungmasse oder an einer Kurbelwelle oder an einem Schwingungsdämpfer, befestigt, zum Beispiel angeflanscht, sein. Ist die Verbrennungskraftmaschine fix angebunden an eine Welle, also wellenangebunden, so ist eine Trennung zwischen Verbrennungskraftmaschine und Hybridgetriebe nicht möglich. Die Verbrennungskraftmaschine ist fest bzw. untrennbar über ihre Eingangswelle mit dem Hybridgetriebe verbunden. The internal combustion engine feeds its drive power and thus its drive torque directly into the dedicated hybrid transmission via a shaft. In one embodiment, the internal combustion engine is shaft-linked to other components of the dedicated hybrid transmission. But it may also be favorable to make the internal combustion engine shaft-connectable, e.g. B. using or via a clutch. The shaft, via which torque is transmitted from the internal combustion engine to transmission parts of the dedicated hybrid transmission, can be attached, for example flanged, to a rotating component of the internal combustion engine, such as, for example, on a flywheel or on a crankshaft or on a vibration damper. If the internal combustion engine is permanently connected to a shaft, i.e. connected to a shaft, it is not possible to separate the internal combustion engine from the hybrid transmission. The internal combustion engine is permanently or inseparably connected to the hybrid transmission via its input shaft.
Über eine weitere Welle des dedizierten Hybridgetriebes ist wenigstens eine Elektromaschine wirkverbunden mit dem Getriebe zu einer Antriebseinheit zusammengeschlossen. Die Elektromaschine kann so an dem Hybridgetriebe angebracht sein, dass die Welle der Elektromaschine über eine Kupplung mittelbar an den Planetenradsatz des Getriebes ankuppelbar ist. Im Endeffekt kann Antriebsleistung der Elektromaschine in das Getriebe eingeleitet werden, womöglich nur in den Fällen, in denen eine Kupplung zwischen Elektromaschine und der entsprechenden Welle des dedizierten Hybridgetriebes geschlossen ist. Um diesen Sachverhalt präzise auszudrücken, kann auch von einer wirkverbindbaren Elektromaschine gesprochen werden. At least one electric machine is operatively connected to the transmission to form a drive unit via a further shaft of the dedicated hybrid transmission. The electric machine can be attached to the hybrid transmission such that the shaft of the electric machine can be coupled indirectly to the planetary gear set of the transmission via a clutch. In the end, drive power of the electric machine can be introduced into the transmission, possibly only in cases where a clutch between the electric machine and the corresponding shaft of the dedicated hybrid transmission is closed. In order to express this fact precisely, one can also speak of an electrically connectable electrical machine.
Ein, insbesondere mehrstufiges, Planetengetriebe ist so Teil des dedizierten Hybridgetriebes, wodurch aus dem Planetengetriebe eine gemeinsame Abtriebswelle herausgeführt ist. Das Planetengetriebe ist an dieser gemeinsamen Abtriebswelle angeschlossen. Die Abtriebswelle kann z. B. eine Welle eines Differentials sein. Zur Ausbildung des Antriebsstrangs schließen sich womöglich hinter dem Differential in Richtung auf die Straßenräder noch Gelenkwellen an. A, in particular multi-stage, planetary gear is part of the dedicated hybrid transmission, whereby a common output shaft is led out of the planetary gear. The planetary gear is connected to this common output shaft. The output shaft can, for. B. be a shaft of a differential. In order to form the drive train, drive shafts may still be connected behind the differential in the direction of the road wheels.
Vorteilhafterweise ist das Planetengetriebe als Koppelgetriebe, insbesondere als reduziertes Koppelgetriebe, ausgestaltet. Dadurch ist die Möglichkeit geschaffen, mit wenigen Schaltelementen verschiedene Eingriffe in den Betriebsmodus des Planetengetriebes und damit in dem dedizierten Hybridgetriebe vorzunehmen. The planetary gear is advantageously designed as a coupling gear, in particular as a reduced coupling gear. This creates the possibility of carrying out various interventions in the operating mode of the planetary transmission and thus in the dedicated hybrid transmission with just a few switching elements.
Das Planetengetriebe, das als Koppelgetriebe, insbesondere als reduziertes Koppelgetriebe, ausgestaltet ist, kann den Namen Koppelgetriebe in einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch besetzen, dass ein Planetenträger des Planetengetriebes der einzige, insbesondere zahnradvereinigende Planetenträger ist. The planetary gear, which is designed as a coupling gear, in particular as a reduced coupling gear, can occupy the name coupling gear in one embodiment of the invention in that a planet carrier of the planetary gear is the only, in particular gear-uniting planet carrier.
Ein solcher Planetenträger sollte zugleich ein Rotationszentrum für wenigstens ein Planetenzahnrad darstellen. Such a planet carrier should also represent a center of rotation for at least one planet gear.
Über ein so gestaltetes Planetenzahnrad ist es möglich, zwei voneinander unabhängige Momentenflüsse über das Planetenzahnrad zu führen. With a planet gear designed in this way, it is possible to conduct two mutually independent torque flows over the planet gear.
Durch den Rückgriff auf die Ausgestaltung des Planetengetriebes als Koppelgetriebe (z. B. als reduziertes Koppelgetriebe) ist ein weiterer Integrationsgrad erzielbar. A further degree of integration can be achieved by using the design of the planetary gear as a coupling gear (e.g. as a reduced coupling gear).
Teil der Antriebseinheit ist das dedizierte Hybridgetriebe. Das dedizierte Hybridgetriebe, das eine eigenständige, zudem selbständig schon eine abgeschlossene, jedoch durch Wellen außerhalb anschließbare Komponente ist, soll in Bezug auf erläuterungswürdige Einzelheiten nachfolgend vorgestellt werden. The dedicated hybrid transmission is part of the drive unit. The dedicated hybrid transmission, which is an independent component that is already self-contained but can be connected by waves outside, is to be presented below in terms of details worth explaining.
In den nächsten Absätzen findet nun eine Konzentration auf das dedizierte Hybridgetriebe statt, das zwischen einer Anzahl von Antriebsmotoren als mechanisch verbindendes Glied eingebaut werden kann. The next few paragraphs will focus on the dedicated hybrid transmission, which can be installed as a mechanically connecting link between a number of drive motors.
Das Hybridgetriebe ist vorteilhafterweise als kombinierte Summier- und Differenziergetriebestufe ausgestaltet. The hybrid transmission is advantageously designed as a combined summing and differentiating gear stage.
Eine Summiergetriebestufe zeichnet sich - in einer Betrachtungsweise - durch die Addition von Drehmomenten aus, die auf eine Ausgangswelle (sozusagen„summiert“) geleitet werden. Eine Summiergetriebestufe zeichnet sich - in einer anderen Betrachtungsweise - durch die Addition von Drehzahlen aus (sozusagen durch eine„Drehzahladdition“). Je nach Ausgestaltung der Summiergetriebestufe kann eine der beiden Arten für die Addition realisiert sein, insbesondere beide Additionen. A summation gear stage is characterized - in one way - by the addition of Torques from, which are directed to an output shaft (so to speak, "summed"). A summation gear stage is - in another way - characterized by the addition of speeds (so to speak, by a "speed addition"). Depending on the configuration of the summation gear stage, one of the two types for the addition can be implemented, in particular both additions.
Eine Differenziergetriebestufe gibt über eine abtreibende Welle die Differenz zweier Wellen weiter, sei es in Bezug auf ein Drehmoment oder sei es in Bezug auf eine Drehzahl. A differential gear stage transmits the difference between two shafts via an output shaft, be it in terms of torque or in terms of speed.
Zu dem Hybridgetriebe gehört vorteilhafterweise, wie oben bereits angedeutet, eine Kombination, die als Ravigneaux-Planetenradsatz arbeiten kann, z. B. indem tatsächlich ein Ravigneaux-Planetenradsatz eine der zentralen Komponente bzw. Baugruppe des dedizierten Hybridgetriebes ist. Zentral um ein Planetengetriebe mit einem besonders vorteilhaft zu verwendenden Ravigneaux-Radsatz bzw. Ravigneaux-Planetenradsatz sind die Antriebseinheiten des Antriebsstrangs angeordnet. As already indicated above, the hybrid transmission advantageously includes a combination that can work as a Ravigneaux planetary gear set, e.g. B. by actually a Ravigneaux planetary gear set is one of the central component or assembly of the dedicated hybrid transmission. The drive units of the drive train are arranged centrally around a planetary gear with a Ravigneaux gear set or Ravigneaux planet gear set that can be used particularly advantageously.
Zum Schalten der verschiedenen Betriebszustände hat das Hybridgetriebe wenigstens drei Schaltelemente. Als Schaltelemente kommen vorzugsweise solche Schaltelemente wie Bremse und/oder Kupplung infrage. In einer besonders günstigen Ausgestaltung mit zwei Elektromaschinen und einer Verbrennungskraftmaschine ist es möglich, an dem (reduzierten) Planeten-Koppelgetriebe, wie z. B. an dem Ravigneaux-Planetenradsatz bzw. an dem Planetengetriebe mit einem Ravigneaux-Planetenradsatz, genau vier Schaltelemente zu platzieren. Zwei der Schaltelemente sind vorzugsweise Bremsen. Zwei der vier Schaltelemente sind vorzugsweise Kupplungen. Die Schaltelemente können als hydraulisch zu betätigende Schaltelemente ausgeführt sein. Hierdurch kann das dedizierte Hybridgetriebe mit äußerst kurzen Schaltzeiten operieren. Der Druck der Hydraulikflüssigkeit der hydraulisch zu betätigenden Schaltelemente kann auf einem solchen Druckniveau gewählt werden, dass Schaltzeiten im Millisekunden-Bereich durchführbar sind. Ein Schaltelement, das dem eigentlichen Hybridgetriebe zugeordnet wird, ist ein Schaltelement, das eine Kraftein- oder Kraftausleitung bzw. eine Drehmomentein- oder Drehmomentausleitung in eine für eine Drehung vorgesehene Komponente beeinflussen kann, wie z. B. unterbinden oder hersteilen kann. The hybrid transmission has at least three switching elements for switching the different operating states. Such switching elements as the brake and / or clutch are preferably suitable as switching elements. In a particularly advantageous embodiment with two electric machines and an internal combustion engine, it is possible to use the (reduced) planetary coupling gear, such as. B. to place exactly four switching elements on the Ravigneaux planetary gear set or on the planetary gear with a Ravigneaux planetary gear set. Two of the switching elements are preferably brakes. Two of the four switching elements are preferably clutches. The switching elements can be designed as hydraulically actuated switching elements. This enables the dedicated hybrid transmission to operate with extremely short shift times. The pressure of the hydraulic fluid of the hydraulically actuated switching elements can be selected at a pressure level such that switching times in the millisecond range can be carried out. A switching element that is assigned to the actual hybrid transmission is a switching element that can influence a force or force diversion or a torque introduction or torque diversion into a component provided for rotation, such as. B. can prevent or manufacture.
Die Verbrennungskraftmaschine hat vorteilhafterweise eine solche Position in dem gesamten Antriebsstrang mit einem entsprechenden dedizierten Hybridgetriebe, dass die Verbrennungskraftmaschine auf ein Hohlrad des Planetengetriebes einwirkt - sei es direkt oder indirekt. The internal combustion engine advantageously has such a position in the entire drive train with a corresponding dedicated hybrid transmission that the internal combustion engine acts - be it directly or on a ring gear of the planetary gear indirectly.
Eine Anbindung der Verbrennungskraftmaschine an das zumindest eine Hohlrad des Planetengetriebes ist vorzugsweise nicht unmittelbar gegeben, sondern die Verbindung zwischen Verbrennungskraftmaschine und Hohlrad ist - in einer vorteilhaften Ausführungsform - über ein kuppelndes Schaltelement herstellbar. Ist das kuppelnde Schaltelement in einem eingelegten Zustand, d. h., verbindet das Schaltelement kraftflussmäßig zwei Komponenten des Getriebes, so kann ein Drehmoment des Planetengetriebes über das Hohlrad weitergeleitet werden. Es kann also auch gesagt werden, die Verbindung zwischen Verbrennungskraftmaschine und Hohlrad ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung nur indirekt gegeben. Zwischen beiden Komponenten des Antriebsstrangs bzw. der Antriebseinheit gibt es, z. B. den Planetenträger, alternativ wenigstens eine Strecke der vorhandenen Planetenstrecken. Das Schaltelement ist z. B. zwischen Planetenträger und Hohlrad angeordnet. In einer alternativen Ausgestaltung kann die von der ersten Antriebseinheit (z. B. „VKM“) angetriebene eine Sonne (der insbesondere mehreren Sonnen) mit auf einem Steg angeordneten Planeten kämmen, wobei der Steg von einem äußeren Hohlrad des Planetengetriebes durch das Schaltelement abkuppelbar oder festsetzbar ist. Zutreffender wird in dem Fall von einer„indirekten“ Anbindung geredet. A connection of the internal combustion engine to the at least one ring gear of the planetary gear is preferably not given directly, but the connection between the internal combustion engine and the ring gear can be produced - in an advantageous embodiment - via a coupling switching element. Is the coupling switching element in an inserted state, i.e. That is, if the switching element connects two components of the transmission in terms of force flow, a torque of the planetary transmission can be passed on via the ring gear. It can therefore also be said that the connection between the internal combustion engine and the ring gear is only given indirectly in an advantageous embodiment. Between the two components of the drive train or the drive unit there are, for. B. the planet carrier, alternatively at least a stretch of the existing planetary stretches. The switching element is e.g. B. arranged between the planet carrier and ring gear. In an alternative embodiment, the sun (or in particular several suns) driven by the first drive unit (for example “VKM”) can mesh with planets arranged on a web, the web being able to be uncoupled from an external ring gear of the planetary gear or is fixable. In this case, it is more appropriate to speak of an “indirect” connection.
Eine der Elektromaschinen der zuvor besprochenen Antriebseinheit kann über ein hydraulisches Betätigungselement wie eine Kupplung oder Bremse Teil der Antriebseinheit sein. Die Elektromaschine, vorzugsweise die erste von mehreren Elektromaschinen ist so gestaltet, dass eine hydraulisch betätigbare Bremse die Elektromaschine stillsetzen kann. Vorteilhaft ist es, wenn die Bremse eine Koppelung gegenüber dem Gehäuse des Hybridgetriebes herstellt. Zudem sind Schaltelemente energetisch vorteilhaft, die hydraulisch geschaltet werden können. One of the electric machines of the drive unit discussed above can be part of the drive unit via a hydraulic actuating element such as a clutch or brake. The electric machine, preferably the first of several electric machines, is designed in such a way that a hydraulically actuable brake can stop the electric machine. It is advantageous if the brake creates a coupling with respect to the housing of the hybrid transmission. In addition, switching elements that can be switched hydraulically are energetically advantageous.
Zahlreiche Versuche, an welchen Stellen einzugreifen ist, um zu vorteilhaften Veränderungen der Schaltzustände in dem dedizierten Hybridgetriebe zu gelangen, führten zu der Erkenntnis, dass es vorteilhaft sein kann, wenn in einem Schaltzustand mittels einer Bremse die Elektromaschine an einem der Gehäuse des Hybridgetriebes festsetzbar ist. Numerous attempts at which points to intervene in order to achieve advantageous changes in the switching states in the dedicated hybrid transmission led to the realization that it can be advantageous if the electrical machine can be fixed to one of the housings of the hybrid transmission by means of a brake in a switching state .
Vorteilhafterweise ist das dedizierte Hybridgetriebe so ausgelegt, dass eine Bremse eine der Sonnen, insbesondere des Ravigneaux-Planetenradsatzes, festlegen kann. Die Bremse wirkt im eingeschalteten Zustand auf eine der Sonnen des Planetenradsatzes, insbesondere des Ravigneaux-Planetenradsatzes. Hierbei kann eine weitere Bremse dazu dienen, wahlweise eine zweite Sonne des Planentenradsatzes festzusetzen. The dedicated hybrid transmission is advantageously designed such that a brake can fix one of the suns, in particular the Ravigneaux planetary gear set. When switched on, the brake acts on one of the suns of the planetary gear set, in particular the Ravigneaux planetary gear set. Here, another brake can be used, optionally to set a second sun of the planet wheel set.
Wie sich aus der Auflistung der wenigen Schaltelemente ergibt, zeigt die vorliegende Erfindung auf, wie mit einem günstigen Planetenradsatzgetriebe und mit maximal vier Schaltelementen (wenn die unmittelbar am Hybridgetriebe angebundenen Schaltelemente gezählt werden) eine kompakte, einfache, möglichst zuverlässige Drehmomentenwandlerbox entworfen worden ist. Mit anderen Worten, die Angabe „maximal vier Schaltelemente“ bezieht sich auf die Drehmomentenwandlerbox bzw. das eigentliche Hybridgetriebe. As can be seen from the list of the few shift elements, the present invention shows how a compact, simple, and as reliable as possible torque converter box was designed with an inexpensive planetary gear set and with a maximum of four shift elements (if the shift elements directly connected to the hybrid transmission are counted). In other words, the statement "maximum four shift elements" refers to the torque converter box or the actual hybrid transmission.
Entfernt von dem eigentlichen Hybridgetriebe kann in der Antriebseinheit wenigstens ein weiteres Schaltelement vorhanden sein. At least one further shift element can be present in the drive unit at a distance from the actual hybrid transmission.
In der Antriebseinheit kann neben den maximal vier Schaltelementen, ggf. auch nur den drei vorhandenen Schaltelementen, noch ein weiteres Schaltelement vorhanden sein. Das sozusagen fünfte Schaltelement kann Teil der von einem Antriebsaggregat stammenden Welle sein. Das fünfte Schaltelement kann als Antriebsaggregat-Schaltelement bezeichnet werden. Das Antriebsaggregat-Schaltelement ist dafür da, ein Antriebsaggregat, wie die Verbrennungskraftmaschine („VKM“), also das erste Antriebsaggregat, von der übrigen Antriebseinheit abzukoppeln. Hierdurch erspart sich die Antriebseinheit das Mitschleppen von unnötigen, insbesondere sich bewegenden Massen, wie z. B. von Hubkolben oder wie z. B. von Kurbelwellen. Das Antriebsaggregat-Schaltelement kann als Trennelement zum Abkuppeln bzw. Trennen eines Antriebsaggregats von einer in das Hybridgetriebe führenden Welle dienen. In addition to the maximum of four switching elements, and possibly only the three existing switching elements, another drive element can be present in the drive unit. The fifth switching element, so to speak, can be part of the shaft originating from a drive unit. The fifth switching element can be referred to as a drive unit switching element. The drive unit switching element is there to decouple a drive unit, such as the internal combustion engine (“VKM”), that is to say the first drive unit, from the rest of the drive unit. This saves the drive unit from carrying unnecessary, in particular moving masses, such as. B. of piston or such. B. of crankshafts. The drive unit switching element can serve as a separating element for uncoupling or separating a drive unit from a shaft leading into the hybrid transmission.
In einer besonders günstigen Ausgestaltung können vier Schaltelemente Teil des Planetengetriebes und der in das Planentengetriebe hinführenden Wellen sein. Ein fünftes Schaltelement, das auch als C0-Kupplung oder K0-Kupplung bezeichnet werden kann, ist für das wahlweise Abtrennen eines Antriebsaggregats, insbesondere der Verbrennungskraftmaschine, vorgesehen. Ein trennendes Schaltelement kann unmittelbar benachbart zur Schwungmasse, Kurbelwelle, Massenausgleichsrad oder dergleichen abtriebsseitig am Anfang einer in das Planetengetriebe führenden Welle sitzen. In a particularly favorable embodiment, four shift elements can be part of the planetary gear and the shafts leading into the planetary gear. A fifth switching element, which can also be referred to as a C 0 clutch or K 0 clutch, is provided for the optional disconnection of a drive unit, in particular the internal combustion engine. A separating switching element can sit directly adjacent to the flywheel, crankshaft, mass balance wheel or the like on the output side at the beginning of a shaft leading into the planetary gear.
Auf die C0- bzw. Ko-Kupplung kann in den Fällen verzichtet werden, in denen die träge Masse der Verbrennungskraftmaschine ohne jegliche Kompressionsbildung bewegt werden kann, z. B. einfach mitgeschleppt werden kann („VKM-Schleppbetrieb“). The C 0 or K o clutch can be dispensed with in cases in which the inertial mass of the internal combustion engine can be moved without any compression formation, e.g. B. can be easily towed ("VKM towing").
Die Schaltoptionen bzw. sämtliche Zustände, in die geschaltet werden können, sind in einer positiv gestalteten Schaltmatrix zusammengestellt, wenn in der Schaltmatrix nur wenige Bremsen, z. B. nur eine oder maximal nur zwei Bremsen aufscheinen, durch die Teile des Getriebes gegenüber dem Gehäuse festgesetzt werden müssen bzw. festgesetzt werden können. Vorteilhafterweise werden somit nur wenige Komponenten, die gegenüber dem Gehäuse des Getriebes fixierbar sind, zu (so genannten) Standkomponenten. The switching options or all states that can be switched are in one positively designed shift matrix if only a few brakes, e.g. B. only one or a maximum of only two brakes appear, through which parts of the gearbox have to be fixed relative to the housing or can be fixed. Advantageously, therefore, only a few components that can be fixed relative to the housing of the transmission become (so-called) stand components.
Das dedizierte Hybridgetriebe lässt sich in verschiedene Schaltzustände schalten. Die Zusammenhänge zwischen ein- und ausgelegtem Schaltelement und Betriebszustand der Antriebseinheit lässt sich besonders eingängig anhand einer Schaltmatrix verdeutlichen. The dedicated hybrid transmission can be switched to various switching states. The relationships between the inserted and configured switching element and the operating state of the drive unit can be illustrated in a particularly catchy manner using a switching matrix.
Die Schaltmatrix lässt sich positiv weiterentwickeln, wenn jeder der zur Verfügung stehenden Schaltzustände dadurch einschaltbar bzw. einnehmbar ist, dass nicht mehr als zwei Schaltelemente eingelegt sein müssen. Jeweils zwei Schaltelemente sind maximal in den eingelegten Zustand zu versetzen, um irgendeinen Betriebszustand des Hybridgetriebes einzunehmen. The switching matrix can be further developed positively if each of the available switching states can be switched on or in by the fact that no more than two switching elements have to be inserted. A maximum of two shifting elements are to be put into the inserted state in order to assume any operating state of the hybrid transmission.
Die Schaltmatrix spiegelt die Schaltzustände der Schaltelemente wieder. Die Schaltzustände können durch das Ein- und Auslegen zweier Bremsen und aufgrund des Einlegens und Auslegens zweier Kupplungen eingenommen werden. Von diesen insgesamt vier am Getriebe angebrachten Schaltelementen sind dann maximal zwei Schaltelemente einzulegen, um in einen bestimmten Hybridbetriebszustand umzuschalten. The switching matrix reflects the switching states of the switching elements. The switching states can be assumed by inserting and removing two brakes and by inserting and removing two clutches. Of these four shift elements attached to the transmission, a maximum of two shift elements are then to be inserted in order to switch to a specific hybrid operating state.
Wie gesagt, das Planetengetriebe umfasst ein Hohlrad. Das Hohlrad kann als äußere Zahnradkomponente eines Planetenradsatzes, wie eines Ravigneaux-Planetenradsatzes, die weiteren Komponenten des Planetengetriebes einschließen bzw. einfassen. Zwischen dem Hohlrad und einem Abtriebszahnrad der Antriebseinheit kann eine Kupplung angeordnet sein. Diese kann eine Verbindung zwischen dem Hohlrad und dem Abstriebszahnrad, ggf. durch eine indirekte bzw. weitere Komponenten umfassende Verbindung, hersteilen. Wird diese an dem Hohlrad angeschlossene Kupplung eingeschaltet, so kann das Planetengetriebe bzw. die Antriebseinheit in einen eCVT- oder einen Hybridbetriebszustand, insbesondere einem parallelen Hybridzustand, übergeführt werden. As I said, the planetary gear includes a ring gear. The ring gear as an outer gear component of a planetary gear set, such as a Ravigneaux planetary gear set, can enclose or enclose the other components of the planetary gear. A clutch can be arranged between the ring gear and an output gear of the drive unit. This can establish a connection between the ring gear and the driven gear, possibly by means of an indirect or additional component connection. If this clutch connected to the ring gear is switched on, the planetary gear or the drive unit can be converted into an eCVT or a hybrid operating state, in particular a parallel hybrid state.
Diese Schaltbedingungen auf den Betriebszustand„paralleler Hybrid“, insbesondere mit seinen verschiedenen Gängen übertragen, bedeutet es, dass durch ein Einlegen von genau zwei von vier Schaltelementen ein Gang eines „parallelen Hybridbetriebszustands“ eingelegt werden kann. So kann z. B. zwischen drei verschiedenen Gängen hin- und hergeschaltet werden, wenn jeder der drei Gänge durch das Einlegen von (exakt) zwei Schaltelementen der, insbesondere vier, Schaltelementen eingenommen werden kann. Zwei Schaltelemente sind vorzugsweise in einem geschlossenen Zustand, damit ein Zustand des parallelen Hybridbetriebszustand eingenommen worden ist. Transferring these shift conditions to the "parallel hybrid" operating state, especially with its different gears, means that by inserting exactly two out of four shift elements, a gear of a "parallel hybrid operating state" can be engaged. So z. B. toggle between three different gears when each of the three gears can be taken by inserting (exactly) two shift elements, in particular four shift elements. Two switching elements are preferably in a closed state so that a state of the parallel hybrid operating state has been assumed.
Mit anderen Worten, ein jeder der parallelen Hybridbetriebszustände kann durch Einlegen von zwei Schaltelementen erreicht werden. Jeder der parallelen Hybridbetriebszustände wird durch das Schalten von zwei der Schaltelemente konkretisiert. D. h., jeder parallele Hybridbetriebszustand bildet sich durch eine Kombination aus zwei Schaltelementen aus der Gruppe, die sich aus zwei Bremsen und aus zwei Kupplungen ergeben. In other words, each of the parallel hybrid operating states can be achieved by inserting two switching elements. Each of the parallel hybrid operating states is concretized by switching two of the switching elements. That is, each parallel hybrid operating state is formed by a combination of two shift elements from the group, which result from two brakes and two clutches.
Besonders vorteilhaft ist das Schalten dann gestaltet, wenn durch einen Wechsel eines einzigen Schaltelements der Wechsel in jenen parallelen Hybridbetriebszustand möglich ist, d. h. von einem ersten parallelen Hybridzustand in einen zweiten parallelen Hybridzustand durch ein Umschalten nur eines einzigen Schaltelements herstellbar ist. Switching is particularly advantageous if, by changing a single switching element, it is possible to switch to that parallel hybrid operating state, i. H. can be produced from a first parallel hybrid state into a second parallel hybrid state by switching only a single switching element.
Die Antriebseinheit kann auch so geschaltet werden, dass sie sich in einem reinen elektrischen Betrieb befindet. Das ist z. B. dadurch herstellbar, dass alle Schaltelemente geöffnet werden. Der rein elektrische Antrieb eines mit einer entsprechenden Antriebseinheit ausgestatteten Fahrzeugs wird erreicht, indem alle Schaltelemente geöffnet werden bzw. sind. The drive unit can also be switched so that it is in a purely electrical operation. That is e.g. B. producible by opening all switching elements. The purely electrical drive of a vehicle equipped with a corresponding drive unit is achieved by opening or switching all the switching elements.
Erfreulicherweise bietet die vorgestellte Lösung zudem die Möglichkeit des seriellen Hybridzustands, sofern zwei Elektromaschinen mit dem Getriebe verschaltet sind, insbesondere Teil des Getriebes sind. Die Erfindung lehrt einen Antriebsstrang und ein hierin einzubauendes Getriebe, bei dem wahlweise ein serieller Hybridzustand dadurch realisiert werden kann, dass eine weitere, zweite Elektromaschine an oder in dem Getriebe vorgesehen ist. Fortunately, the solution presented also offers the possibility of a serial hybrid state, provided that two electric machines are connected to the transmission, in particular are part of the transmission. The invention teaches a drive train and a transmission to be installed therein, in which a serial hybrid state can optionally be implemented in that a further, second electric machine is provided on or in the transmission.
Während der parallele Hybridbetriebszustand durch zwei Schaltelemente eingelegt wird, wobei eines der Schaltelemente für die Einstellung eines von mehreren Gängen zuständig ist, kann auf der anderen Seite ein eCVT-Schaltzustand und auch ein serieller Hybridbetriebszustand durch ein einziges Schaltelement einschaltbar sein. While the parallel hybrid operating state is engaged by two switching elements, one of the switching elements being responsible for setting one of several gears, on the other hand, an eCVT switching state and also a serial hybrid operating state can be switched on by a single switching element.
Generell kann festgehalten werden, je weniger Schaltelemente zu betätigen sind, desto kürzer können die Wechselzeiten von einem Zustand in den nächsten gestaltet werden. Außerdem trägt es zur Vereinfachung des die Schaltvorgänge steuernden Steuergeräts bei, weil nur ein Steuergerät verwendet werden muss, dass entsprechend der Schaltelemente eine gleiche Anzahl an steuernden Ports aufweisen kann (Portanzahlidentität zur Schaltelementeanzahl). In general, it can be stated that the fewer switching elements to be actuated, the shorter the changeover times from one state to the next. In addition, it contributes to simplifying the control device that controls the switching operations because only one control device needs to be used that corresponds to the switching elements Can have number of controlling ports (number of ports identity to the number of switching elements).
Wird ein reduziertes Koppelplanetengetriebe, wie ein Ravigneaux-Planetengetriebe, insbesondere als zentral angeordnetes Getriebe der Antriebseinheit, verwendet, so lassen sich unterschiedliche Schaltzustände durch das Einlegen, das Auslegen, das Blockieren und/oder das Freischalten von wenigstens einer Bremse und/oder von wenigstens einer Kupplung herbeiführen. Vorzugsweise gibt es in der Antriebseinheit im Zusammenhang mit dem Ravigneaux-Planetengetriebe zwei Kupplungen und zwei Bremsen, die auf das Ravigneaux- Planetengetriebe einwirken können und Komponenten des Ravigneaux-Planetengetriebes verbinden, blockieren und/oder freischalten können. If a reduced coupling planetary gear, such as a Ravigneaux planetary gear, in particular as a centrally arranged gear of the drive unit, is used, different switching states can be achieved by inserting, removing, blocking and / or unlocking at least one brake and / or at least one Bring the clutch. There are preferably two clutches and two brakes in the drive unit in connection with the Ravigneaux planetary gear, which can act on the Ravigneaux planetary gear and connect, block and / or unlock components of the Ravigneaux planetary gear.
Mit nur einer äußerst geringen Anzahl Schaltelemente kann eine sehr kompakte Anordnung eines Getriebes, das einen Planetenradsatz in der Form eines Koppelgetriebes umfasst, ein-, aus- und umgeschaltet werden. Weil nur wenige Schaltelemente zu bedienen sind, können sehr einfach gestaltete Getriebesteuergeräte die Steuerung der Antriebseinheit in dem Antriebsstrang übernehmen. A very compact arrangement of a transmission, which comprises a planetary gear set in the form of a coupling transmission, can be switched on, off and switched over with only an extremely small number of shifting elements. Because only a few switching elements are to be operated, very simply designed transmission control units can take over the control of the drive unit in the drive train.
Trotz der geringen Anzahl an Schaltelementen zeigt die Erfindung, wie ein Hybridantriebsstrang realisiert werden kann, der ein Fahrzeug in einem parallelen Hybridbetriebszustand, in einem eCVT-Betriebszustand und in einem reinen elektrischen Betriebszustand bewegen kann. Mit nur einem einzigen weiteren Schaltelement ist es dann sogar möglich, auch noch einen seriellen Hybridbetriebszustand (zusätzlich) zur Verfügung zu stellen. Despite the small number of switching elements, the invention shows how a hybrid drive train can be implemented that can move a vehicle in a parallel hybrid operating state, in an eCVT operating state and in a purely electrical operating state. With just a single additional switching element, it is then even possible to provide an additional serial hybrid operating state.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dargelegt, die für sich gesehen, sowohl einzeln als auch in Kombination, ebenfalls erfinderische Aspekte offenbaren können. Advantageous refinements and developments are set out below which, viewed individually, both individually and in combination, can likewise disclose inventive aspects.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Planetengetriebe ein reduziertes Koppelgetriebe. Durch die Reduktion einzelner Bauteile des Planetengetriebes lässt sich das Planetengetriebe noch weitergehend volumenmäßig reduzieren. So kann eines der Räder, wobei insgesamt z. B. fünf oder sechs Räder vorhanden sind, noch die Funktion eines weiteren Rades, z. B. durch eine Mehrfachnutzung, übernehmen. Das Planetengetriebe hat in einer Ausgestaltung sechs verschiedene Typen Räder. Mit einem etwas anders gestalteten reduzierten Koppelgetriebe hat das Planetengetriebe fünf Räder. In an advantageous development, the planetary gear is a reduced coupling gear. By reducing individual components of the planetary gear, the planetary gear can be further reduced in volume. So one of the wheels, a total of z. B. five or six wheels are available, the function of another wheel, z. B. by multiple use. In one embodiment, the planetary gear has six different types of wheels. With a slightly different coupling gearbox, the planetary gearbox has five wheels.
Das Planetengetriebe wird - nach einem Aspekt - anhand seiner Räder charakterisiert. Wird allgemein von Rädern bei einem Planetengetriebe gesprochen, so ist die Anzahl unterschiedlicher Zahnräder bzw. die Anzahl der Zahnrädertypen gemeint. Wird z. B. von „sechs Rädern“ gesprochen, meint ein Getriebeentwickler damit häufig sechs unterschiedliche Typen von Rädern, wobei einzelne Räder aber tatsächlich mehrfach auftreten können, z. B. mehrere Planetenzahnräder eines einheitlichen Durchmessers. Das Planetenrad kommt also mehrfach vor, es kann z. B. dreifach, vierfach oder sechsfach vorhanden sein. So sind z. B. sechs Planetenzahnräder als eine Stufe in dem Planetengetriebe angeordnet, d. h., alle gleichartigen Zahnräder bzw. alle Zahnräder, die einem Typ Rad zugeordnet sind, tauchen in Bezug auf eine zentrale Rotationsachse des Getriebes gleich beabstandet zu dieser in dem Getriebe (mehrfach) auf. Auch ist es möglich, ein Rad zu verwenden (ggf. mehrfach in dem Getriebe), das ein Stufenplanet ist. One aspect of the planetary gear is characterized by its wheels. Becomes spoken generally of wheels in a planetary gear, the number of different gears or the number of gear types is meant. Is z. B. spoken of "six wheels", a transmission developer often means six different types of wheels, but individual wheels can actually occur multiple times, e.g. B. several planetary gears of a uniform diameter. The planet gear occurs several times, it can e.g. B. three, four or six times. So z. B. six planetary gears arranged as a step in the planetary gear, ie, all similar gears or all gears that are assigned to a type of wheel appear with respect to a central axis of rotation of the gearbox equally spaced from this in the gearbox (multiple). It is also possible to use a wheel (possibly several times in the transmission) that is a stepped planet.
Wird beispielsweise davon gesprochen, dass das Planetengetriebe fünf oder sechs Räder hat, und wird des Weiteren davon gesprochen, dass das Planetenzahnrad sechs Mal vorkommt, so sind, wenn alle Räder gezählt werden, wenigstens neun Zahnräder bzw. zehn Zahnräder in dem Planetengetriebe zu finden. Hierzu gehören Sonnenräder, Planetenräder und Hohlräder. If, for example, it is said that the planetary gear has five or six wheels and it is also said that the planetary gear occurs six times, then when all the wheels are counted, at least nine gears or ten gears can be found in the planetary gear. These include sun gears, planet gears and ring gears.
Handelt es sich um ein reduziertes Planetengetriebe mit einer Reduktion durch die Planeten, so ist es möglich, die Planeten, die mehrfach vorhanden sind, doppelt zu nutzen, z. B. durch ein Durchleiten zweier, insbesondere verschiedener Momente. If it is a reduced planetary gear with a reduction by the planets, it is possible to use the planets that exist more than once, e.g. B. by passing two, in particular different moments.
Im Zusammenhang mit dem Zählen der Typen an Rädern des Planetengetriebes wird ggf. in einem reduzierten Getriebe der Typ Planetenzahnrad zweifach gezählt, wenn über diesen zwei unterschiedliche Drehmomente drüber geleitet werden. In connection with the counting of the types on wheels of the planetary gear, the planetary gear type may be counted twice in a reduced gear if two different torques are passed over it.
Vorteilhafterweise setzt sich das Planetengetriebe aus zumindest zwei Einzelgetrieben zu einem Gesamtplanetengetriebe zusammen. Lässt sich das Planetengetriebe in ein erstes Planetengetriebe und in ein zweites Planetengetriebe (zumindest gedanklich) unterteilen, so können die beiden (Teil-)Planetengetriebe zueinander unterschiedlich ausgestaltet sein. Das eine Planetengetriebe kann als Plusgetriebe realisiert sein. Das andere Planetengetriebe kann als Minusgetriebe realisiert sein. Die Bezeichnung Plusgetriebe ist für solche Planetengetriebe geläufig, die bei einem stillstehenden Steg gleichsinnig drehende Standgetriebewellen haben. Bei einem Minusgetriebe drehen die Standgetriebewellen, sofern der Steg des (Teil-)Planetengetriebes stillstehend ist, in zwei unterschiedliche Drehrichtungen beziehungsweise Drehsinne. Somit bietet das eine (Teil-)Getriebe des Planetengetriebes eine Drehrichtungsumkehr, während das andere (Teil-)Getriebe die Drehrichtung beibehält. Wie bereits oben angesprochen, kann das Umlaufrädergetriebe, das als Koppelgetriebe realisiert ist, durch ein Planetengetriebe nach Ravigneaux realisiert sein. Das Planetengetriebe weist einen Ravigneaux-Radsatz, insbesondere einen Ravigneaux-Planetensatz, auf. Ähnlich reduzierte Koppelgetriebe können ebenso anstelle eines Ravigenaux-Planetengetriebes verwendet werden (z. B. ein Planetengetriebe das durch ein Koppelgetriebe nach Wolfrom oder nach Simpson realisiert ist). The planetary gear is advantageously composed of at least two individual gears to form an overall planetary gear. If the planetary gear can be subdivided into a first planetary gear and a second planetary gear (at least in theory), the two (sub) planetary gears can be designed differently from one another. One planetary gear can be implemented as a positive gear. The other planetary gear can be implemented as a minus gear. The term plus gear is common for those planetary gears that have stationary gear shafts rotating in the same direction when the bar is stationary. In the case of a minus gear, the stationary gear shafts rotate in two different directions of rotation or sense of rotation if the web of the (partial) planetary gear is stationary. Thus, one (partial) gear of the planetary gear offers a reversal of the direction of rotation, while the other (partial) gear maintains the direction of rotation. As already mentioned above, the epicyclic gearbox, which is implemented as a coupling gearbox, can be implemented by a planetary gearbox according to Ravigneaux. The planetary gear has a Ravigneaux gear set, in particular a Ravigneaux planet set. Similar reduced coupling gearboxes can also be used instead of a Ravigenaux planetary gearbox (e.g. a planetary gearbox implemented by a Wolfrom or Simpson coupling gearbox).
Durch das Ein- und Ausschalten von Schaltelementen, die an oder in dem Umlaufrädergetriebe vorhanden sind, können Betriebsmodi eingestellt werden. Über wenigstens drei Schaltelemente ist jeweils ein, insbesondere ein einziger, Betriebsmodus des Planetengetriebes veränderbar. D. h., wenigstens ein Betriebsmodus kann ein- oder ausgelegt werden, indem die Schaltelemente ein- oder ausgelegt werden. Der Antriebsstrang hat neben einem ersten Betriebsmodus natürlich noch weitere Betriebsmodi. Klarstellend sei angeführt, dass es nicht nur einen einzigen Betriebsmodus in dem Antriebsstrang gibt, sondern mehrere Betriebsmodi. Operating modes can be set by switching switching elements on or in the epicyclic gear transmission on and off. One, in particular a single, operating mode of the planetary gear can be changed via at least three switching elements. In other words, at least one operating mode can be set up or set out by inserting or setting out the switching elements. In addition to a first operating mode, the drive train naturally also has other operating modes. It should be clarified that there is not just one operating mode in the drive train, but several operating modes.
Die Antriebseinheit hat ein Planetengetriebe, zu dem verschiedene Bauteile bzw. Baugruppen gehören. Nachfolgend werden Bauteile bzw. Baugruppen erörtert, die in dem, insbesondere mehrere Teilgetriebe umfassenden, (Gesamt-)Planetengetriebe bzw. in den gekoppelten Planetengetrieben vorhanden sein können. The drive unit has a planetary gear, to which various components or assemblies belong. In the following, components or assemblies are discussed which may be present in the (overall) planetary gear, in particular comprising several partial transmissions, or in the coupled planetary gears.
Das Planetengetriebe hat vorzugsweise zwei Sonnen- bzw. Sonnenräder, eine erste Sonne und eine zweite Sonne. Die Sonnen können räumlich parallel zueinander angeordnet sein. Die Tatsache, dass eine Parallelität gegeben ist, kann aufgrund verschiedener Bezüge bzw. Relationen abgeleitet werden (im Einzelnen siehe weiter unten). The planetary gear preferably has two sun or sun gears, a first sun and a second sun. The suns can be arranged spatially parallel to each other. The fact that there is parallelism can be derived on the basis of various references or relations (for details see below).
Außerdem kann das Planetengetriebe durch seine Planetenstrecke bezeichnet bzw. näher beschrieben werden. Eine der in dem Planetengetriebe vorhandenen Planetenstrecken kann eine zweistufige Planetenstrecke sein. Genauso ist es möglich, dass eine Planetenstrecke eine einstufige Planetenstrecke ist. In Bezug auf den Typ„Planetenstrecke“ gibt es entweder eine einstufige Planetenstrecke oder eine zweistufige bzw. höherstufige Planetenstrecke. Vorzugsweise hat das Planetengetriebe sowohl eine zweistufige Planetenstrecke als auch eine einstufige Planetenstrecke. In addition, the planetary gear can be designated by its planetary path or described in more detail. One of the planetary sections in the planetary gear can be a two-stage planetary section. It is also possible that a planetary route is a single-stage planetary route. With regard to the type "planetary route", there is either a single-stage planetary route or a two-stage or higher-stage planetary route. The planetary gear preferably has both a two-stage planetary section and a one-stage planetary section.
Die Planeten sind auf einem Planetenträger zu führen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind alle Planeten des Planetengetriebes auf dem gleichen Planetenträger befestigt. Ein Planetengetriebe sollte ein Hohlrad aufweisen. Es kann ein gemeinsames Hohlrad für die (Teil-)Planetengetriebe vorhanden sein. Somit gibt es ein einziges Hohlrad, das für beide (Teil-)Planetengetriebe vorhanden ist. Ein Hohlrad ist Teil des ersten (Teil-)Planetengetriebes und des zweiten (Teil-)Planetengetriebes. The planets are to be guided on a planet carrier. In an advantageous embodiment, all the planets of the planetary gear are attached to the same planet carrier. A planetary gear should have a ring gear. There can be a common ring gear for the (partial) planetary gear. There is therefore a single ring gear that is available for both (partial) planetary gears. A ring gear is part of the first (partial) planetary gear and the second (partial) planetary gear.
Einzelne Planentenzahnräder können in ihrer Breite größer sein als andere Planetenzahnräder oder auch im Vergleich zu der Breite einer der Sonnen des Planetengetriebes. Über ein Planetenzahnrad können zwei parallele Leistungsflüsse darüber geführt sein. Die Breite eines solchen Planetenzahnrades kann auf zwei parallel angeordnete Stufen abgestimmt sein, die in dem Planetenzahnrad vereinigt sind. Individual planet gears can be larger in width than other planet gears or in comparison to the width of one of the suns of the planetary gear. Two parallel power flows can be conducted over a planet gear. The width of such a planet gear can be matched to two stages arranged in parallel, which are combined in the planet gear.
Die Parallelität der Sonnen in einem zuvor beschriebenen Planetengetriebe ergibt sich z. B. durch einen Bezug auf die Eingangs- und Ausgangswellen des Planetengetriebes. Die Wellen verlaufen achsparallel, vorzugsweise koaxial. Einzelne Wellen aus der Gruppe der Eingangs- und Ausgangswellen führen auf je eine Sonne des (Gesamt-)Planetengetriebes. Folglich sind die Sonnen in dem Fall, dass die Wellen, die auf die Sonnen führen, koaxial sind, ebenfalls koaxial angeordnet. Insbesondere bei einem Getriebe mit einem Radsatz nach Ravigneaux zeichnen sich die Sonnen durch eine koaxiale Anordnung aus. Zumindest eine parallele Anordnung der Sonnen ist in den unterschiedlichen, vorteilhaften Realisierungen des dedizierten Hybridgetriebes vorzufinden. Die Anordnung der Sonnen kann insbesondere achsparallel, ganz vorzugsweise sogar koaxial realisiert sein. Hierbei ist es möglich, die Sonnen bzw. Sonnenzahnräder mit unterschiedlichen Durchmessern vorzusehen, sie jedoch fluchtend zueinander anzuordnen. The parallelism of the suns in a planetary gear described above results, for. B. by reference to the input and output shafts of the planetary gear. The shafts run axially parallel, preferably coaxially. Individual waves from the group of input and output waves each lead to one sun of the (overall) planetary gear. Thus, in the event that the waves leading to the suns are coaxial, the suns are also arranged coaxially. Especially in a gearbox with a Ravigneaux gear set, the suns are characterized by a coaxial arrangement. At least one parallel arrangement of the suns can be found in the different, advantageous implementations of the dedicated hybrid transmission. The arrangement of the suns can in particular be realized axially parallel, very preferably even coaxially. It is possible to provide the sun or sun gears with different diameters, but to arrange them in alignment with one another.
In einer günstigen Ausgestaltung ist die Antriebseinheit so gestaltet, dass ein Abtrieb aus dem (zentralen, ggf. aus mehreren Teilplanetengetrieben sich zusammensetzenden) Planetengetriebe über das Hohlrad möglich ist. Die Antriebseinheit ist für einen Abtrieb ausgelegt, der aus dem Planetengetriebe über das Hohlrad erfolgt. Wird das größte Bauteil des Planetengetriebes als Komponente für den Drehmomentenfluss durch das Planetengetriebe vorgesehen, so lassen sich leicht große Drehmomente über das Planetengetriebe führen. In a favorable embodiment, the drive unit is designed such that an output from the (central, possibly composed of several partial planetary gears) planetary gear is possible via the ring gear. The drive unit is designed for an output that takes place from the planetary gear via the ring gear. If the largest component of the planetary gear is provided as a component for the torque flow through the planetary gear, large torques can easily be guided through the planetary gear.
Wie bereits zuvor angesprochen, sind Ausgestaltungen vorstellbar, bei denen nur eine einzige oder maximal zwei Kupplungen im Inneren des Planetengetriebes vorhanden sind. Solche Kupplungen sollten schaltbare Kupplungen sein, sodass die Kupplungen ein- und ausgelegt werden können. Eine solche schaltbare Kupplung kann z. B. zwischen dem bzw. einem der Planententräger und dem Hohlrad angeordnet sein. In einem Schaltzustand stellt die Kupplung eine Verbindung zwischen einem der bzw. dem Planetenträger und dem Hohlrad her. As already mentioned, configurations are conceivable in which there are only a single clutch or a maximum of two clutches in the interior of the planetary gear. Such couplings should be switchable couplings so that the couplings can be inserted and removed. Such a switchable clutch can, for. B. between the or one of the Tarpaulin carrier and the ring gear. In a switching state, the clutch establishes a connection between one of the planet carriers and the ring gear.
Die Antriebseinheit weist mehrere Antriebsmaschinen auf. Eine der Antriebsmaschinen kann als erste Antriebsmaschine bezeichnet werden. Die erste Antriebsmaschine ist für einen unmittelbaren Antrieb des Planetenträgers gestaltet. Als erste Antriebsmaschine bietet sich z. B. eine Verbrennungskraftmaschine an. The drive unit has several drive machines. One of the prime movers can be referred to as the first prime mover. The first drive machine is designed for direct drive of the planet carrier. As the first prime mover, z. B. an internal combustion engine.
Eine weitere Antriebsmaschine kann eine Elektromaschine sein, insbesondere eine erste Elektromaschine, die über eine Welle unmittelbar zum Antrieb einer Sonne des Planetengetriebes an dieser mechanisch fest verbunden gegeben ist. Die erste Elektromaschine kann auf diesem Weg über eine Sonne des Planetengetriebes ein Drehmoment in das Planetengetriebe einleiten. Another drive machine can be an electric machine, in particular a first electric machine, which is mechanically connected to a sun of the planetary gear unit directly via a shaft. In this way, the first electric machine can introduce a torque into the planetary gear via a sun of the planetary gear.
Außerdem soll die Antriebseinheit eine Bremse haben. Als Bremse eignen sich festsetzende Gegenstände, z. B. Lamellenkupplungen, die gegenüber einem Gehäuse festgestellt werden können. Eine solche Bremse kann hydraulisch betätigbar ausgestaltet werden. Mithilfe einer der Bremsen ist zumindest eine Elektromaschine und/ oder eine Sonne des Planetengetriebes festsetzbar. In addition, the drive unit should have a brake. As a brake are fixing objects, such. B. multi-plate clutches that can be determined against a housing. Such a brake can be designed to be hydraulically actuated. At least one electric machine and / or a sun of the planetary gear can be fixed with the aid of one of the brakes.
Eine zweite Elektromaschine kann neben der ersten Elektromaschine Teil der Antriebseinheit sein. Die zweite Elektromaschine kann vorteilhafterweise ein Moment auf ein Wellenzahnrad aufschalten bzw. in dieses einbringen. Die zweite Elektromaschine kann an dem Wellenzahnrad angebunden sein, das sich im Momentenflusspfad zum Ausgang bzw. zum Abtrieb befindet. Momente, die von dem Hohlrad kommend zum Abtrieb der Antriebseinheit geleitet werden, können durch die zweite Elektromaschine noch verstärkt oder durch diese aufaddiert werden. A second electric machine can be part of the drive unit in addition to the first electric machine. The second electric machine can advantageously apply a torque to a shaft gear or introduce it into it. The second electric machine can be connected to the shaft gear, which is located in the torque flow path to the output or to the output. Moments that come from the ring gear to the output of the drive unit can be amplified by the second electric machine or added up by the latter.
Hierbei erweitert eine im Momentenflusspfad zwischen Hohlrad und zweiter Elektromaschine angeordnete Kupplung die Schaltmöglichkeiten der Antriebseinheit. Um eine größere Vielfalt an Schaltungsmöglichkeiten zu erlauben, ist vorzugsweise die zweite Elektromaschine von dem Hohlrad durch eine Kupplung, die z. B. eine hydraulisch betätigbare Kupplung sein kann, trennbar. Diese Kupplung kann dabei so platziert sein, dass sie das Planetengetriebe von der Abtriebswelle abkoppeln kann. Here, a clutch arranged in the torque flow path between the ring gear and the second electric machine expands the switching options of the drive unit. In order to allow a greater variety of circuit options, the second electric machine is preferably from the ring gear through a clutch that z. B. can be a hydraulically operated clutch, separable. This clutch can be placed so that it can decouple the planetary gear from the output shaft.
Aus räumlicher und aus einer Perspektive, bei der eine kompakte Anordnung ein wichtiger Aspekt ist, können die beiden Elektromaschinen, die eventuell Teil des dedizierten Hybridgetriebes sind, sich parallel zueinander in gleiche oder in sich entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Wird ein Gehäuse über alle Komponenten inklusive die Elektromaschinen drübergestülpt, so spart das zusätzlich Bauraum, weil nur noch ein einziges Gehäuse benötigt wird. Auch dieser Aspekt trägt dazu bei, dass die Anordnung möglichst kompakt wird. From a spatial and from a perspective where a compact arrangement is an important aspect, the two electrical machines, which may be part of the dedicated Hybrid transmission are parallel to each other in the same or in opposite directions. If a housing is placed over all components including the electrical machines, this saves additional installation space because only a single housing is required. This aspect also helps to make the arrangement as compact as possible.
Wie bereits oben angesprochen, hat die Antriebseinheit mehrere Wellen. An zwei unterschiedliche Wellen kann jeweils einer der Rotoren einer der beiden Elektromaschinen drehbar angeschlossen sein. Die beiden Elektromaschinen sind dafür da, je eine Welle anzutreiben, sofern sich beide Elektromaschinen im motorischen Betrieb befinden. As already mentioned above, the drive unit has several shafts. One of the rotors of one of the two electric machines can be rotatably connected to two different shafts. The two electric machines are there to drive one shaft each, provided both electric machines are in motor operation.
Außerdem haben verschiedene Anordnungen der Komponenten zu einer optimierten Platzierung der Bauteile und Baugruppen geführt. Eine besonders günstige Anordnung ergibt sich, wenn eine Breite der Antriebseinheit im Wesentlichen durch ihre Statorabmessungen festgelegt wird. Mit anderen Worten, mehr als 80 Prozent der Breite der Antriebseinheit ergibt sich aus der Abmessung des Stators zumindest einer der Antriebseinheiten. In addition, various arrangements of the components have led to an optimized placement of the components and assemblies. A particularly favorable arrangement results if a width of the drive unit is essentially determined by its stator dimensions. In other words, more than 80 percent of the width of the drive unit results from the dimension of the stator of at least one of the drive units.
Durch ein Übersetzungsverhältnis in einem Bereich zwischen 2,6 und 5,7, insbesondere in einem Bereich um 3,8 (genauer von ca. 3,1 bis 4,5 oder auch nur von ca. 3,3 bis 4,2) durch eines der Zahnradpaarungen ist eine relativ hohe Geschwindigkeit abtriebsseitig herstellbar. Das Gesamtübersetzungsverhältnis des dedizierten Planetengetriebes lässt sich in Abhängigkeit der Einstellungen der Schaltelemente von 0,5 bis 2,0 einstellen. Hierdurch ergibt sich eine Antriebseinheit, die einen sehr großen Geschwindigkeitsbereich abdecken kann. Ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit kann von nahezu Stillstand bis in einen Bereich von mehr als 250 km/h mithilfe von unterschiedlichen Betriebsweisen des dedizierten Antriebsstrangs beschleunigt werden. Through a gear ratio in a range between 2.6 and 5.7, in particular in a range around 3.8 (more precisely from approximately 3.1 to 4.5 or even only from approximately 3.3 to 4.2) one of the gear pairs is able to produce a relatively high speed on the output side. The overall gear ratio of the dedicated planetary gear can be adjusted from 0.5 to 2.0 depending on the settings of the switching elements. This results in a drive unit that can cover a very large speed range. A vehicle with a drive unit according to the invention can be accelerated from almost standing still to a range of more than 250 km / h using different operating modes of the dedicated drive train.
Unter einem weiteren Blickwinkel können die einzelnen Schaltelemente auch durchnummeriert bzw. als erstes, zweites, drittes und so weiter Schaltelement durchgezählt werden. So hat das Hybridgetriebe in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung bis zu vier Schaltelemente, die durch Kupplungen und/oder Bremsen gebildet werden. Ein weiteres Schaltelement, das in dem Fall, dass es vier Schaltelemente des Hybridgetriebes gibt, das fünfte Schaltelement ist, ist ein Schaltelement, durch das die erste Antriebseinheit abkuppelbar ist, d. h. trennbar von dem restlichen Antriebsstrang. From a further point of view, the individual switching elements can also be numbered or counted as first, second, third and so on switching elements. In a particularly advantageous embodiment, the hybrid transmission has up to four shift elements which are formed by clutches and / or brakes. Another shifting element, which in the case that there are four shifting elements of the hybrid transmission, is the fifth shifting element is a shifting element through which the first drive unit can be uncoupled, i. H. separable from the rest of the drive train.
Vorteilhafterweise ist ein erstes Schaltelement als Schaltelement zur Beeinflussung eines Betriebszustands des Hybridgetriebes eingangsseitig des Hybridgetriebes positioniert. Ein solches, insbesondere erstes Schaltelement, ist vorteilhafterweise eine Bremse, die eine Welle, die auf das Planetengetriebe geführt ist, festsetzen kann. Ist an dieser Welle eine der Elektromaschinen befestigt (mittelbar oder unmittelbar), so kann auf diese Weise auch die Elektromaschine stillgesetzt werden. Über die Welle kann ein z. B. an die Welle angeschlossenes Sonnenrad des Planetengetriebes (ortsfixiert) festgesetzt werden. A first switching element is advantageously used as a switching element for influencing one Operating state of the hybrid transmission positioned on the input side of the hybrid transmission. Such a, in particular first, switching element is advantageously a brake that can fix a shaft that is guided on the planetary gear. If one of the electrical machines is attached to this shaft (indirectly or directly), the electrical machine can also be stopped in this way. A z. B. fixed to the shaft connected sun gear of the planetary gear (fixed).
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein zweites Schaltelement als Schaltelement zur Beeinflussung eines Betriebszustands des Hybridgetriebes eingangsseitig des Hybridgetriebes positioniert. Als mögliche Stellen für die Anordnung des zweiten Schaltelements kommt eine Anbindung an eine weitere Sonne (genauer an ein weiteres Sonnenrad) des Planetengetriebes oder eine Anbindung an ein Hohlrad des Planetengetriebes in Betracht. Das zweite Schaltelement kann durch eine Bremse realisiert sein. Die Bremse kann in einem eingeschalteten Zustand die von ihr beeinflussbare Sonne (bzw. das Sonnenrad) oder das von ihr beeinflussbare Hohlrad ortsfest fixieren, z. B. gegenüber einem Gehäuse der Antriebseinheit. In an advantageous development, a second switching element is positioned as a switching element for influencing an operating state of the hybrid transmission on the input side of the hybrid transmission. Possible locations for the arrangement of the second switching element are a connection to a further sun (more precisely to another sun wheel) of the planetary gear or a connection to a ring gear of the planetary gear. The second switching element can be implemented by a brake. The brake can fix the sun that can be influenced by it (or the sun gear) or the ring gear that it can influence in a stationary state, for. B. against a housing of the drive unit.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein weiteres Schaltelement, sozusagen eine drittes Schaltelement, als Schaltelement zur Beeinflussung eines Betriebszustands desIn an advantageous development, a further switching element, a third switching element, so to speak, is used as a switching element for influencing an operating state of the
Hybridgetriebes zwischen Teilen des Planetengetriebes positioniert. Als ein günstiger Ort für das weitere Schaltelement, insbesondere für das dritte Schaltelement hat sich die Position zwischen einem Steg des Planetengetriebes und einem Hohlrad des Planetengetriebes gezeigt. Hybrid transmission positioned between parts of the planetary gear. The position between a web of the planetary gear and a ring gear of the planetary gear has been shown to be a favorable location for the further switching element, in particular for the third switching element.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein weiteres Schaltelement, sozusagen eine viertes Schaltelement, als Schaltelement zur Beeinflussung eines Betriebszustands desIn an advantageous development, a further switching element, a fourth switching element, so to speak, is used as a switching element for influencing an operating state of the
Hybridgetriebes zwischen Teilen des Planetengetriebes positioniert. Als günstiger Ort kommt eine Abtriebsseite des Planetengetriebes in Betracht. Eine geeignete Stelle für die Positionierung des weiteren Schaltelements (des vierten Schaltelements) kann das abtreibende Umlaufrad, wie ein Steg oder das Hohlrad, sein, von dem das Abtriebsmoment an die Abtriebsbaugruppe gelangt. Hybrid transmission positioned between parts of the planetary gear. An output side of the planetary gear is considered as a favorable location. A suitable location for the positioning of the further switching element (the fourth switching element) can be the driven orbiting gear, such as a web or the ring gear, from which the output torque reaches the output assembly.
Sollte aus Gründen der zu großen (bewegbaren) Massen der Verbrennungskraftmaschine, aus Effizienzgründen oder aus Gründen der Minimierung von zu schleppenden Momenten (oder auch ähnlichen Gründen) es wünschenswert sein, das erste Antriebsaggregat abzukoppeln, so kann ein weiteres, sozusagen fünftes Schaltelement vorgesehen sein, dass die Welle von dem ersten Antriebsaggregat in Richtung auf das Planetengetriebe freischalten kann. Wie zuvor schon gezeigt, kann mittels eines reduzierten Koppelplanetengetriebes ein sehr kompaktes DHT gebaut werden. Should it be desirable to decouple the first drive unit for reasons of excessive (movable) masses of the internal combustion engine, for reasons of efficiency or for reasons of minimizing moments to be dragged (or similar reasons), then a further, so to speak fifth switching element can be provided, that the shaft can unlock from the first drive unit in the direction of the planetary gear. As already shown, a very compact DHT can be built using a reduced coupling planetary gear.
Möglichkeiten, den Integrationsgrad weiter zu steigern, kann dadurch geschaffen werden, dass Wellen zu und von dem Planetengetriebe ineinander verschachtelt, insbesondere koaxial geführt, ausgeführt werden (plakative Beschreibung: „Welle-in-Welle-Ausführung“). So ist es möglich, die Wellen zu zwei Sonnen des Planetengetriebes durch eine Doppelwelle, bestehend aus einer ersten inneren Welle und aus einer zweiten äußeren Welle, zu realisieren. In einer weiteren Ausgestaltung kann es vorteilhaft sein, die Welle zu einer Sonne (bzw. zu einem Sonnenrad) von einer Welle zu einem Hohlrad des Planetengetriebes einzuschließen. In einer Ausgestaltung ist auch eine so gestaltete Wellenführung möglich, dass die eine Antriebswelle, z. B. von dem ersten Antriebsaggregat, im Inneren der Abtriebswelle, d. h. z. B. im Inneren der auf die Abtriebsbaugruppe führenden Welle, geführt ist. Possibilities for further increasing the degree of integration can be created by interleaving shafts to and from the planetary gear, in particular guided coaxially (striking description: “shaft-in-shaft version”). It is thus possible to realize the waves for two suns of the planetary gear by means of a double shaft consisting of a first inner shaft and a second outer shaft. In a further embodiment, it can be advantageous to enclose the shaft to a sun (or to a sun gear) from a shaft to a ring gear of the planetary gear. In one embodiment, a shaft guide is also possible in such a way that the one drive shaft, for. B. from the first drive unit, inside the output shaft, d. H. e.g. B. inside the shaft leading to the output assembly.
Die zuvor dargestellten Kombinationen und Ausführungsbeispiele lassen sich auch in zahlreichen weiteren Verbindungen und Kombinationen betrachten. The combinations and exemplary embodiments described above can also be viewed in numerous other connections and combinations.
Besonders vorteilhaft unter dem Blickwinkel der Komponenten- und Teileanzahl ist es, wenn es ausreicht, dass nur zwei Planetengetriebe, insbesondere als zentrales Getriebe, miteinander gekoppelt werden. Die Anzahl der in Einzelgetriebe unterteilbaren Planetengetriebe lässt sich vorteilhafterweise auf die Anzahl zwei begrenzen. Zwei Planetengetriebe sind zu einem Zentralgetriebe zusammengefügt, vorteilhaferweise sind die Planetengetriebe durch starre Wellenverbindungen miteinander gekoppelt. Hierbei ist es möglich, die Kopplung verschachtelt bzw. verschränkt auszuführen. From the point of view of the number of components and parts, it is particularly advantageous if it is sufficient that only two planetary gears, in particular as a central gear, are coupled to one another. The number of planetary gears that can be divided into individual gears can advantageously be limited to the number two. Two planetary gears are combined to form a central gear, the planetary gears are advantageously coupled to one another by rigid shaft connections. Here it is possible to implement the coupling in a nested or entangled manner.
Einem Fachmann ist natürlich geläufig, dass ein durch zwei Planetengetriebe realisiertes Koppelgetriebe auch durch mehr als zwei Planetengetriebe, wie z. B. durch drei Planetengetriebe, funktionell realisiert werden kann. Eine solche, in Bezug auf die Teileanzahl und womöglich den Gesamtwirkungsgrad schlechtere Realisierung kann natürlich zu einer ähnlichen Funktion wie der idealisierten Lösung mit nur zwei Planetengetrieben führen, ist aber - wenn aus Sicht eines Produktionstechnikers im Vordergrund steht, möglichst wenige Teile hersteilen und verbauen zu müssen - ein nachteiligerer Lösungsansatz. A person skilled in the art is of course familiar with the fact that a coupling gear realized by two planetary gears also by more than two planetary gears, such as. B. can be realized functionally by three planetary gears. Such a realization, which is worse in terms of the number of parts and possibly the overall efficiency, can of course lead to a function similar to the idealized solution with only two planetary gears, but is - if a production technician considers it to be the priority to have to manufacture and install as few parts as possible - a more disadvantageous approach.
Alle Wellen, die von einer Seite in das Planetengetriebe hineinführen, können als koaxiale Wellen ausgestaltet sein. Die Wellen, die von einer dazu gegenüberliegenden Seite in das Planetengetriebe hineinführen, können ebenfalls als koaxiale Wellen ausgestaltet sein. Vorteilhafterweise ist jeweils eine äußere Welle an einem Ende als Sonnenrad, insbesondere mit einem integrierten Sonnenrad, ausgeformt. All shafts that lead into the planetary gear from one side can be designed as coaxial shafts. The waves coming from an opposite side into the Leading in planetary gears can also be designed as coaxial shafts. Advantageously, an outer shaft is formed at one end as a sun gear, in particular with an integrated sun gear.
Auch ist es möglich, die Elektromaschinen mit hohlen Rotoren zu realisieren, durch deren Innenhohlräume wenigstens eine weitere Welle, idealerweise sogar mehr als eine Welle, durchgeführt sind. Wird eine solche Konstruktion für die Antriebseinheit vorgesehen, sind im Zentrum der Elektromaschinen mehrere Wellen, jede mit einer eigenen Drehzahl sich drehende Welle, von denen wenigstens eine als Hohlwelle realisiert ist, vorhanden, durch die unterschiedliche Momente in und aus dem Planentengetriebe übertragen werden können. Hierbei kann die eine Welle einer mehrfach ausgeführten, als koaxiale Welle realisierte Gesamt- bzw. Mehrfachwelle eine Drehmoment einleitende und eine andere eine Drehmoment ausleitende Welle sein. It is also possible to implement the electric machines with hollow rotors, through whose inner cavities at least one further shaft, ideally even more than one shaft, is carried out. If such a construction is provided for the drive unit, there are several shafts in the center of the electric machines, each shaft rotating at its own speed, at least one of which is realized as a hollow shaft, by means of which different moments can be transmitted to and from the planetary gear. In this case, the one shaft of a multiple or multiple shaft, embodied as a coaxial shaft, can be a torque-introducing shaft and another a torque-discharging shaft.
Wird nun betrachtet, wie einzelne Schaltwechsel durchführbar sind, so sollte ein die Schaltwechsel bewirkte Steuereinrichtung, wie z. B. ein elektronisches Steuergerät, einen abgestimmten Zeitablauf mit Öffnen und Schließen von einzelnen Bremsen und Kupplungen durchführen. If now it is considered how individual switching changes can be carried out, a switching device brought about by the switching change, such as, for. B. an electronic control unit, a coordinated timing with opening and closing of individual brakes and clutches.
Beispielhaft sei ein Wechsel von dem seriellen Hybridzustand in - z. B.- den ersten Gang des parallelen Hybridschaltzustands vorgestellt. Ein Wechsel von dem seriellen Hybridzustand in den parallelen Hybridschaltzustand ist durchführbar, wenn zuerst eine Kupplung, insbesondere die erste Kupplung, geöffnet wird (jene zwischen Planetenträger und Hohlrad) und anschließend, nach einem Abschluss eines Einlegevorgangs einer der Bremsen, insbesondere eines Einlegevorgangs der ersten Bremse, eine Synchronisierung einer abzutreibenden Drehzahl über die andere Kupplung, also über die zweite Kupplung, durchgeführt wird. Die andere Kupplung, insbesondere die zweite Kupplung, ist vorzugsweise in synchronisierender Weise zu schließen, nachdem vorher die erste Kupplung geöffnet worden ist. An example is a change from the serial hybrid state in - e.g. B.- the first gear of the parallel hybrid switching state presented. A change from the serial hybrid state to the parallel hybrid switching state can be carried out if a clutch, in particular the first clutch, is opened (that between the planet carrier and ring gear) and then, after completion of an engagement process of one of the brakes, in particular an engagement process of the first brake , a synchronization of a speed to be driven is carried out via the other clutch, that is to say via the second clutch. The other clutch, in particular the second clutch, is preferably to be locked in a synchronizing manner after the first clutch has been opened beforehand.
Wie sich aus dem Beispiel ergibt, sind sehr schnelle Schaltwechsel, z. B. in Zeitabschnitten von weniger als 50 ms, ausführbar. As can be seen from the example, very fast switching changes, e.g. B. executable in periods of less than 50 ms.
Figurenkurzbeschreibung Brief description of the figures
Die vorliegende Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegenden Figuren genommen wird, die beispielhaft besonders vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten darlegen, ohne die vorliegende Erfindung auf diese einzuschränken, wobei The present invention can be better understood when referring to FIG enclosed figures are taken, which exemplify particularly advantageous design options without restricting the present invention to these, wherein
Figur 1 eine erste Ausführungsform eines dedizierten Hybridgetriebes mit gekoppelten Teilgetrieben zeigt,  FIG. 1 shows a first embodiment of a dedicated hybrid transmission with coupled partial transmissions,
Figur 2 eine Ausführungsform eines dedizierten Hybridgetriebes mit einem Ravigneaux-Radsatz zeigt,  FIG. 2 shows an embodiment of a dedicated hybrid transmission with a Ravigneaux wheel set,
Figur 3 eine Weiterbildung der Ausführungsform nach Figur 2 zeigt, in der es wenigstens eine weitere Antriebsmaschine gibt, folglich drei Antriebsmaschinen vorhanden sind,  FIG. 3 shows a development of the embodiment according to FIG. 2, in which there is at least one further drive machine, consequently three drive machines are present,
Figur 4 eine Weiterbildung der Ausführungsform nach Figur 3 zeigt, die eine zusätzliche Kupplung abtriebsseitig des ersten Antriebsaggregats aufweist,  FIG. 4 shows a development of the embodiment according to FIG. 3, which has an additional clutch on the output side of the first drive unit,
Figur 5 eine Ausführungsform eines dedizierten Hybridgetriebes mit gekoppelten Teilgetrieben und Stufenplaneten zeigt, wobei der Abtrieb für eine dem zweiten Antriebsaggregat zugeordnete Getriebeseite vorgesehen ist,  FIG. 5 shows an embodiment of a dedicated hybrid transmission with coupled partial transmissions and step planets, the output being provided for a transmission side assigned to the second drive unit,
Figur 6 eine Weiterbildung nach Figur 5 zeigt, die eine zusätzliche Kupplung zum ersten Antriebsaggregat aufweist, und  FIG. 6 shows a further development according to FIG. 5, which has an additional clutch for the first drive unit, and
Figur 7 eine Ausführungsform eines dedizierten Hybridgetriebes mit gekoppelten Teilgetrieben und Stufenplaneten zeigt, wobei der Abtrieb für eine dem ersten Antriebsaggregat zugeordnete Getriebeseite vorgesehen ist.  FIG. 7 shows an embodiment of a dedicated hybrid transmission with coupled partial transmissions and planetary gears, the output being provided for a transmission side assigned to the first drive unit.
Figurenbeschreibung Figure description
Die verschiedenen Ausführungsbeispiele basieren auf identischen, gleichen oder zumindest ähnlichen Gegenständen, Baugruppen, Komponenten, Bauteilen und Teilen, sodass die einzelnen Teile, Bauteile, Komponenten, Baugruppen und Gegenstände von Ausführungsform zu Ausführungsform mit jeweils um 200 erhöhte Bezugszeichen durchnummeriert worden sind. Erläuterungen und Erklärungen zu einzelnen Gegenständen, Baugruppen, Komponenten, Bauteilen und Teilen können von der einen Ausführungsform auf die andere Ausführungsform dementsprechend (ggf. in angepasster Form) übernommen werden, indem jeweils um das entsprechende Vielfache von 200 die Bezugszeichen zwischen den Ausführungsbeispielen erhöht bzw. erniedrigt werden. Mit anderen Worten, viele der Erläuterungen zu einem der ersten Ausführungsbeispiele lassen sich auch auf die zuletzt vorgestellten Ausführungsbeispiele übertragen, sodass aus Gründen der kompakteren und übersichtlicheren Darstellung zu den nachfolgenden Ausführungsbeispielen jeweils nur noch besondere Aspekte vorgestellt werden und die allgemeineren Erläuterungen gleichermaßen aus den ersten Ausführungsbeispielen (in angepasster Form) auch (gedanklich) auf die hinteren Ausführungsbeispiele zu übertragen sind. The various exemplary embodiments are based on identical, identical or at least similar objects, assemblies, components, components and parts, so that the individual parts, components, components, assemblies and objects have been numbered from embodiment to embodiment with 200 reference numerals each. Explanations and explanations for individual objects, assemblies, components, parts and parts can be transferred from one embodiment to the other embodiment accordingly (possibly in an adapted form) by increasing the reference numerals between the exemplary embodiments by a corresponding multiple of 200 or be humiliated. In other words, many of the explanations for one of the first exemplary embodiments can also be applied to the last presented exemplary embodiments, so that for reasons of the more compact and clearer representation of the following exemplary embodiments, only special aspects are presented and the more general explanations from the first Embodiments (in adapted form) are also (conceptually) to be transferred to the rear embodiments.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Antriebseinheit 1. FIG. 1 shows a drive unit 1 in a schematic representation.
Die Antriebseinheit 1 umfasst ein erstes Antriebsaggregat 1 1 , ein zweites Antriebsaggregat 13 und ein drittes Antriebsaggregat 15. Die drei Antriebsaggregate 1 1 , 13, 15 sind an zentral verlaufenden Wellen 51 , 53, 55 angebunden, wie z. B. an die Welle 51 der Verbrennungskraftmaschine 1 1. Die Verbrennungskraftmaschine übernimmt die Aufgabe des ersten Antriebsaggregats 1 1. Das zweite Antriebsaggregat 13 ist durch eine erste Elektromaschine realisiert. Das dritte Antriebsaggregat 15 ist durch eine zweite Elektromaschine realisiert. The drive unit 1 comprises a first drive unit 1 1, a second drive unit 13 and a third drive unit 15. The three drive units 1 1, 13, 15 are connected to centrally running shafts 51, 53, 55, such as. B. on the shaft 51 of the internal combustion engine 1 1. The internal combustion engine takes over the task of the first drive unit 1 1. The second drive unit 13 is realized by a first electric machine. The third drive unit 15 is realized by a second electric machine.
Die Antriebsaggregate 1 1 , 13, 15 sind Teil der Antriebsbaugruppe 5 des Hybridgetriebes 3. Zu dem Hybridgetriebe 3 gehört der Drehmomentwandler 7. Die Antriebseinheit 1 hat außerdem die Abtriebsbaugruppe 9. Das Hybridgetriebe 3 und die Abtriebsbaugruppe 9 sind Teil der Antriebseinheit 1. Folglich gehören zu der Antriebseinheit 1 mit ihren drei Antriebsaggregaten 1 1 , 13, 15 die drei Baugruppen Antriebsbaugruppe 5,The drive units 1 1, 13, 15 are part of the drive assembly 5 of the hybrid transmission 3. The hybrid transmission 3 includes the torque converter 7. The drive unit 1 also has the output assembly 9. The hybrid transmission 3 and the output assembly 9 are part of the drive unit 1 to the drive unit 1 with its three drive units 1 1, 13, 15, the three assemblies drive assembly 5,
Drehmomentwandler7 und Abtriebsbaugruppe 9. Teil der Antriebseinheit 1 ist das Hybridgetriebe 3. Torque converter 7 and output assembly 9. Part of drive unit 1 is hybrid transmission 3.
Die Verbrennungskraftmaschine 11 hat eine Kurbelwelle 105. Über die Kurbelwelle 105 treibt die Verbrennungskraftmaschine 1 1 eine eigene, angeschlossene Welle 51. Die erste Elektromaschine 13 hat einen Rotor 107. Mithilfe des Rotors 107 kann die erste Elektromaschine 13 die Welle 53 zur Rotation antreiben. Die Elektromaschine 13 treibt eine eigene Welle 53, angebunden an die erste Elektromaschine 13. Beide Wellen 51 , 53 sind jeweils ein Teil einer von zwei koaxial gestalteten, mittig im Getriebe 3 über eine Länge des Hybridgetriebes 3 verlaufenden Mehrfachwellen bzw. Koaxialwellen 65, 67. Eine Welle 51 der mehreren Wellen 51 , 55, 57 der zu einer Mehrfachwelle 65 zusammengeschlossenen, koaxialen, parallel verlaufenden, ineinander verschachtelten Welle 65 ist an der Verbrennungskraftmaschine 1 1 angeschlossen. Eine andere Welle 53 ist an der ersten Elektromaschine 13, genauer an ihrem Rotor 107 angeschlossen. Diese Welle 53 ist Teil einer Mehrfachwelle 67, die auch als koaxiale, ineinander verschachtelte Doppelwelle bezeichnet werden kann. Diese Welle 53 von der ersten Elektromaschine 13 ist eine äußere Welle zu einer in ihrem Inneren verlaufenden zweiten Welle 59. Die an eine Gehäusebremse 69 angeschlossene Welle 57 führt durch ein Inneres der zweiten Elektromaschine 15. Es kann von einer kopplungsfreien Durchführung gesprochen werden. Auch die zweite Elektromaschine 15 hat einen Rotor 109, der mittig hohl ausgestaltet ist, um Raum für weitere Wellen 51 , 57 zu bieten. Die Welle 51 der Verbrennungskraftmaschine 1 1 , die zur Bremse 69 führenden Welle 57 und die von der zweiten Elektromaschine 15 angetriebene Welle 55 bilden zusammen die eine Mehrfachwelle 65 von den beiden Mehrfachwellen 65, 67 der Antriebseinheit 1. Diese mehreren Wellen 51 , 53, 55, 57, 59 stellen die Anbindungsbauteile des Hybridgetriebes 3 dar. Werden die Elektromaschinen 13, 15 als Teil des Hybridgetriebes 3 betrachtet, so reichen die von den Elektromaschinen 13, 15 angetriebenen Wellen 53, 55 nicht aus einem Gehäuse 103 des Hybridgetriebes 3 hinaus. The internal combustion engine 11 has a crankshaft 105. The internal combustion engine 11 drives its own connected shaft 51 via the crankshaft 105. The first electric machine 13 has a rotor 107. With the help of the rotor 107, the first electric machine 13 can drive the shaft 53 for rotation. The electric machine 13 drives its own shaft 53, connected to the first electric machine 13. Both shafts 51, 53 are each part of one of two coaxial multi-shafts or coaxial shafts 65, 67 running centrally in the transmission 3 over a length of the hybrid transmission 3. A shaft 51 of the plurality of shafts 51, 55, 57 of the coaxial, parallel, parallel, nested shaft 65, which is combined to form a multiple shaft 65, is connected to the internal combustion engine 11. Another shaft 53 is connected to the first electric machine 13, more precisely to its rotor 107. This shaft 53 is part of a multiple shaft 67, which can also be referred to as a coaxial, nested double shaft. This shaft 53 from the first electric machine 13 is an outer shaft to a second shaft 59 running in its interior. The shaft 57 connected to a housing brake 69 leads through an interior of the second electric machine 15 a coupling-free implementation can be spoken. The second electric machine 15 also has a rotor 109 which is hollow in the center in order to provide space for further shafts 51, 57. The shaft 51 of the internal combustion engine 11, the shaft 57 leading to the brake 69 and the shaft 55 driven by the second electric machine 15 together form the multiple shaft 65 of the two multiple shafts 65, 67 of the drive unit 1. These multiple shafts 51, 53, 55 , 57, 59 represent the connection components of the hybrid transmission 3. If the electrical machines 13, 15 are considered part of the hybrid transmission 3, the shafts 53, 55 driven by the electrical machines 13, 15 do not extend out of a housing 103 of the hybrid transmission 3.
Drehmomente der Verbrennungskraftmaschine 11 lassen sich an ein planetengetriebeartiges Koppelgetriebe 21 weiterleiten, wobei die Verbrennungskraftmaschine 11 veränderliche Drehmomente liefern kann. Das Koppelgetriebe 21 setzt sich aus einem ersten Planetengetriebe 41 und einem zweiten Planetengetriebe 43 zusammen. Ein Teil der Welle 65, in die die Verbrennungskraftmaschine 1 1 ebenfalls einleitet, ist über eine Bremse 69 festsetzbar. Dadurch kann ein zweites Hohlrad 39 gegenüber dem Gehäuse 103 des Hybridgetriebes 3 festgesetzt werden. Torques of the internal combustion engine 11 can be forwarded to a planetary gear-type coupling gear 21, wherein the internal combustion engine 11 can deliver variable torques. The coupling gear 21 is composed of a first planetary gear 41 and a second planetary gear 43. A part of the shaft 65, into which the internal combustion engine 11 also initiates, can be fixed via a brake 69. As a result, a second ring gear 39 can be fixed relative to the housing 103 of the hybrid transmission 3.
Neben dem Schaltelement der Bremse 69 hat das Schema nach Figur 1 eine erste Kupplung 73 und eine zweite Kupplung 75. Durch die eine Kupplung 73 kann ein Abtrieb abgekoppelt werden. Die Abtriebsbaugruppe 9 ist von dem Hohlrad 37 an- bzw. abkoppelbar. In geeigneten Schaltzuständen gelangt ein Antriebsmoment 17 auf das ausgangsseitig angeordnete Zahnrad 101. In addition to the switching element of the brake 69, the diagram according to FIG. 1 has a first clutch 73 and a second clutch 75. An output can be decoupled by means of the one clutch 73. The output assembly 9 can be coupled or uncoupled from the ring gear 37. In suitable switching states, a drive torque 17 arrives at the gear 101 arranged on the output side.
Das erste Planetenteilgetriebe 41 weist das erste Hohlrad 37 auf. Das Hohlrad 37 kämmt mit zweiten Planeten wie dem in Figur 1 gezeigten Planeten 29. Dieser zweite Planet 29 kämmt wiederum mit einem ersten Planet 27. Das Hohlrad 37 ist ein eigener Zahnradtyp 91. Zähne des Zahnradtyps 91 sind für ein Kämmen mit Zähnen eines Zahnradtyps 87 ausgelegt, der dem zweiten Planeten 29 entspricht. Der erste Planet 27 kämmt mit einer ihn bedarfsweise antreibenden Sonne 23. Die Sonne 23 stellt die Ausmündung der Welle 55 dar, die von der zweiten Elektromaschine 15 kommt. Folglich kann die zweite Elektromaschine 15 über die Sonne 23 ein Drehmoment in den ersten Planeten 27 des ersten Planetengetriebes 41 einleiten. In umgekehrter Momentflussrichtung kann von der Sonne 23 ein Drehmoment über die Welle 55 an den Rotor 109 der zweiten Elektromaschine 15 geleitet werden. The first planetary gear unit 41 has the first ring gear 37. The ring gear 37 meshes with second planets such as the planet 29 shown in FIG. 1. This second planet 29 in turn meshes with a first planet 27. The ring gear 37 is a separate gear type 91. Teeth of the gear type 91 are for meshing with teeth of a gear type 87 designed, which corresponds to the second planet 29. The first planet 27 meshes with a sun 23 that drives it, if necessary. The sun 23 represents the mouth of the shaft 55 that comes from the second electric machine 15. Consequently, the second electric machine 15 can introduce a torque into the first planet 27 of the first planetary gear 41 via the sun 23. In the opposite direction of the torque flow, the sun 23 can transmit a torque via the shaft 55 to the rotor 109 of the second electric machine 15.
Das Planetengetriebe 41 ist zum einen von dem Hohlrad 37 über die Kupplung 73 an einen Steg 35 des zweiten Planetengetriebes 43 gekoppelt bzw. koppelbar. Zum anderen ist ein Steg 33 des ersten Planeten(-teil-)getriebes 41 durch das Hohlrad 39 des zweiten Planeten(- teil-)getriebes 43 mit diesem gekoppelt bzw. koppelbar. Die beiden Planetengetriebe 41 , 43 sind somit doppelt gekoppelt. The planetary gear 41 is on the one hand from the ring gear 37 via the clutch 73 to one Web 35 of the second planetary gear 43 is coupled or can be coupled. On the other hand, a web 33 of the first planetary (partial) gear 41 is coupled or can be coupled to the latter through the ring gear 39 of the second planetary (partial) gear 43. The two planetary gears 41, 43 are thus coupled twice.
Das Hohlrad 39 des zweiten Planetengetriebes 43 kämmt mit Planeten, wie dem Planeten 31 , des zweiten Planetengetriebes 43. Von dem Planeten 31 führt eine Drehmomentenflussstrecke auf die Sonne 25 des zweiten Planetengetriebes 43. The ring gear 39 of the second planetary gear 43 meshes with planets, such as the planet 31, of the second planetary gear 43. A torque flow path leads from the planet 31 to the sun 25 of the second planetary gear 43.
Das erste Planetengetriebe 41 ist als Planetengetriebe mit einer zweistufigen Planetenstrecke 77 ausgestaltet. Das zweite Planetengetriebe 43 ist als Planetengetriebe mit einer einstufigen Planetenstrecke 79 ausgestaltet. D. h., ein Planetengetriebe 41 mit einer zweistufigen Planetenstrecke 77 ist mit einem Planetengetriebe 43 mit einer einstufigen Planetenstrecke 79 gekoppelt. The first planetary gear 41 is designed as a planetary gear with a two-stage planetary section 77. The second planetary gear 43 is designed as a planetary gear with a single-stage planetary path 79. That is, a planetary gear 41 with a two-stage planetary path 77 is coupled to a planetary gear 43 with a one-stage planetary path 79.
Die Welle 59, die durch die erste Elektromaschine 13 durchreicht, ist als Ausgangswelle aus dem Koppelgetriebe 21 vorgesehen. Die Welle 59 hat abtriebsseitig ein Zahnrad; es kann auch gesagt werden, ein Zahnradtyp 95 ist an einem Ende der Welle 59 vorhanden. Der Zahnradtyp 95 weist zum Kämmen mit einem weiteren Zahnradtyp 97 eine auf den weiteren Zahnradtyp 97 abgestimmte Zähnezahl auf. Hierdurch ist eine Übersetzung in das Schnelle möglich. Eine weitere Übersetzung durch zwei Zahnräder unterschiedlichen Typs, nämlich einem zehnten Zahnradtyp 99 und einem elften Zahnradtyp 101 , findet an einem anderen Ende jener Welle 61 statt. Mit anderen Worten, beide Enden der Welle 61 sind durch Zahnradtypen 97, 99 beschlossen, die Stirnradzahnräder sind. Dadurch kann ein Dreh- bzw. Abtriebsmoment von der Welle 59, die sich an die eine Kupplung 73 anschließt, über die Zahnradtypen 95, 97, über eine weitere Welle 61 , über zwei weitere Zahnradtypen 99, 101 auf eine Abtriebswelle 63 geleitet werden. Das Abtriebsmoment 17 steht an der Abtriebswelle 63 zur Verfügung. The shaft 59, which passes through the first electric machine 13, is provided as an output shaft from the coupling gear 21. The shaft 59 has a gear on the output side; it can also be said that a gear type 95 is provided at one end of the shaft 59. To mesh with another gear type 97, gear type 95 has a number of teeth matched to gear type 97. This enables a quick translation. Another translation by two gearwheels of different types, namely a tenth gearwheel type 99 and an eleventh gearwheel type 101 takes place at another end of that shaft 61. In other words, both ends of the shaft 61 are decided by gear types 97, 99, which are spur gears. As a result, a torque or output torque can be transmitted from the shaft 59, which connects to the one clutch 73, via the gear types 95, 97, via a further shaft 61, via two further gear types 99, 101 to an output shaft 63. The output torque 17 is available on the output shaft 63.
Wird eine Drehmomentenstrecke von der ersten Sonne 23 aus startend betrachtet, so kann die erste Sonne 23 als erster Zahnradtyp 81 angesehen werden. Ein weiterer, zweiter Zahnradtyp 83 ist als zweite Sonne 25 vorhanden. Eine Kraft- und Momentenübertragung erfolgt von der ersten Sonne 23 auf einen dritten Zahnradtyp 85, aus dem sich die ersten Planeten 27 bzw. die ersten Planetenzahnräder 27 zusammensetzen. Die sich anschließenden Planeten 29 bzw. zweiten Planetenzahnräder 29 können als vierter Zahnradtyp 87 bezeichnet werden. Ein fünfter Zahnradtyp 89 bildet die dritten Planeten 31 , die die Planetenzahnräder 31 des zweiten Planetengetriebes 43 sind. Der fünfte Zahnradtyp 89 ist für ein Kämmen mit einem siebten Zahnradtyp 93 ausgestaltet, wobei der siebte Zahnradtyp 93 das erste Hohlrad 39 bildet. Für ein Einleiten eines Drehmoments von der zweiten Elektromaschine 15 in das Koppelgetriebe 21 steht die zweite Sonne 25 als zweiter Zahnradtyp 83 zur Verfügung. If a torque section is viewed starting from the first sun 23, the first sun 23 can be regarded as the first gearwheel type 81. Another, second gear type 83 is present as a second sun 25. A power and torque transmission takes place from the first sun 23 to a third gear 85, from which the first planets 27 and the first planet gears 27 are composed. The adjoining planets 29 or second planet gears 29 can be referred to as the fourth gear type 87. A fifth gear wheel type 89 forms the third planet 31, which is the planet gear 31 of the second planetary gear 43. The fifth gear type 89 is designed for meshing with a seventh gear type 93, the seventh gear type 93 forming the first ring gear 39. The second sun 25 is available as a second gear type 83 for introducing a torque from the second electric machine 15 into the coupling gear 21.
Die Radien der einzelnen Zahnradtypen 81 , 83, 85, 87, 89, 91 , 93, 95, 97, 99, 101 drücken dem Prinzip nach Relativbeziehungen untereinander aus. Sollen andere Übersetzungen realisiert werden, können diese leicht in ihren Durchmessern angepasst werden. The radii of the individual gear types 81, 83, 85, 87, 89, 91, 93, 95, 97, 99, 101 express the principle of relative relationships with one another. If other translations are to be implemented, their diameters can easily be adjusted.
Wie sich aus Figur 1 entnehmen lässt, ist die an das eine Hohlrad 37 angebundene Welle 51 motorisch antreibbar. Der Steg 33 kann mithilfe der Bremse 69 gegenüber dem Gehäuse 103 festgesetzt werden. As can be seen from FIG. 1, the shaft 51 connected to the one ring gear 37 can be driven by a motor. The web 33 can be fixed with the aid of the brake 69 in relation to the housing 103.
Durch die zweite Kupplung 75 lassen sich die beiden Elektromaschinen 13, 15 bzw. ihre Rotoren 107, 109 verblocken. The second clutch 75 allows the two electric machines 13, 15 or their rotors 107, 109 to be blocked.
Die beiden Planeten 27, 29 sitzen auf dem gleichen Planetenträger bzw. dem gleichen Steg 33 und drehen sich um ihre Planetenachsen. Der Planetenträger bzw. der Steg 33 bietet somit mehrere Rotationszentren. Über die Planeten 27, 29 kann ein Momentenfluss erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es, dass zumindest einer der Planeten 29 zwei Drehmomente bzw. Momentenflüsse durchleiten kann. Durch die Verbrennungskraftmaschine 1 1 und durch die zweite Elektromaschine 15 können unterschiedliche Momente in das erste Planetengetriebe 41 eingeleitet werden. Zur Ausleitung aus dem aus den beiden Planetengetrieben 41 , 43 gebildeten Koppelgetriebe 21 ist die Ausgangswelle 59 vorgesehen, der noch Zahnräder vier verschiedener Zahnradtypen 95, 97, 99, 101 nachgeschaltet sind. The two planets 27, 29 sit on the same planet carrier or web 33 and rotate about their planet axes. The planet carrier or the web 33 thus offers several centers of rotation. A torque flow can take place via the planets 27, 29. It is particularly advantageous that at least one of the planets 29 can transmit two torques or torque flows. Different moments can be introduced into the first planetary gear 41 by the internal combustion engine 11 and by the second electric machine 15. To lead out of the coupling gear 21 formed from the two planetary gears 41, 43, the output shaft 59 is provided, which is followed by gears of four different gear types 95, 97, 99, 101.
Dank der vorhandenen zweiten Kupplung 73 kann entweder über den zweiten Steg 35 oder über das erste Hohlrad 37 ein Moment bzw. ein Teil des Moments an die Ausgangswelle 59 weitergeleitet werden. Die beiden Planetengetriebe 41 , 43 sind miteinander verzahnt und verschränkt, sie können auch als reduzierte Koppelgetriebe 21 bezeichnet werden. Thanks to the existing second clutch 73, a torque or part of the torque can be transmitted to the output shaft 59 either via the second web 35 or via the first ring gear 37. The two planetary gears 41, 43 are toothed and interlocked with one another, they can also be referred to as reduced coupling gears 21.
Wie sich aber aus den nachfolgenden drei Figuren 2, 3 und 4 entnehmen lässt, kann das schon sehr kompakt gestaltete Koppelgetriebe 21 nach Figur 1 noch kompakter gestaltet werden, wenn ein Ravigneaux-Planetenradsatz 221 , 221 ' (oder vergleichbares reduziertesHowever, as can be seen from the following three FIGS. 2, 3 and 4, the already very compact coupling gear 21 according to FIG. 1 can be made even more compact if a Ravigneaux planetary gear set 221, 221 '(or comparable reduced one
Koppelgetriebe) verwendet wird. Des Weiteren kann aus Figur 2 abgeleitet werden, dass die Figuren 1 und 3 bzw. 4 auch nur mit zwei Antriebsaggregaten 1 1 , 13 bzw. 21 1 ' oder 21 1 " zusammen mit 213' aufgebaut werden können. Coupling gear) is used. Furthermore, it can be derived from FIG. 2 that FIGS. 1 and 3 or 4 also only have two drive units 11, 13 or 21 1 'or 21 1 " can be built together with 213 '.
Aufgrund der hochgradigen Ähnlichkeit zwischen den Ausführungsbeispielen nach Figur 2, nach Figur 3 und nach Figur 4 können nachfolgend diese drei Figuren in vielen Belangen gleichzeitig dargestellt und behandelt werden. Because of the high degree of similarity between the exemplary embodiments according to FIG. 2, according to FIG. 3 and according to FIG. 4, these three figures can be presented and dealt with simultaneously in many respects.
Die Antriebseinheit 201 nach Figur 2 bzw. die Antriebseinheit 201 ' nach Figur 3 bzw. die Antriebseinheit 201 " nach Figur 4 umfasst das Hybridgetriebe 203 bzw. 203' und kann in weitere Baugruppen und Komponenten wie die Antriebsbaugruppe 205 bzw. 205' bzw. 205", den Drehmomentwandler 207 bzw. 207' und die Abtriebsbaugruppe 209 unterteilt werden. Eine Breite der Antriebseinheiten 201 , 201 ' bzw. 201 '' wird hauptsächlich bestimmt über die Abmessungen der Antriebsbaugruppe 205 bzw. 205' bzw. 205'', also insbesondere durch Statorabmessungen der Antriebsaggregate 213, 213', 215. The drive unit 201 according to FIG. 2 or the drive unit 201 'according to FIG. 3 or the drive unit 201 "according to FIG. 4 comprises the hybrid transmission 203 or 203' and can be divided into further assemblies and components such as the drive assembly 205 or 205 'or 205 ", the torque converter 207 and 207 'and the output assembly 209 are divided. A width of the drive units 201, 201 'or 201' 'is mainly determined by the dimensions of the drive assembly 205 or 205' or 205 '', that is to say in particular by the stator dimensions of the drive units 213, 213 ', 215.
Als zentrale Baugruppe kann der Drehmomentwandler 207 bzw. 207' betrachtet werden, der durch ein Koppelgetriebe 221 bzw. 221 ' mit einem Ravigneaux-Planetenradsatz realisiert ist (also durch eine ausgewählte Form eines reduzierten Umlaufräder-Koppelgetriebes). Drehmomente von Antriebsaggregaten, wie dem ersten Antriebsaggregat 21 1 bzw. 21 1 ' bzw. 21 1 ", dem zweiten Antriebsaggregat 213 bzw. 213' und ggf. dem dritten Antriebsaggregat 215 (siehe Figuren 3, 4), werden über den Drehmomentwandler 207 bzw. 207' und die Abtriebsbaugruppe 209 als Drehmoment bzw. Abtriebsmoment 217 weiteren Bauteilen des die Antriebseinheit 201 bzw. 201 ' bzw. 201 '' tragenden Kraftfahrzeuges, wie Radachsen, (nicht dargestellt) zur Verfügung gestellt. The torque converter 207 or 207 ', which is realized by a coupling gear 221 or 221' with a Ravigneaux planetary gear set (that is, by a selected form of a reduced planetary gear coupling gear), can be regarded as the central assembly. Torques of drive units, such as the first drive unit 21 1 or 21 1 'or 21 1 ", the second drive unit 213 or 213' and possibly the third drive unit 215 (see FIGS. 3, 4) are transmitted via the torque converter 207 or 207 'and the output assembly 209 as torque or output torque 217 of further components of the motor vehicle carrying the drive unit 201 or 201' or 201 '', such as wheel axles (not shown).
In den Figuren 2 und 3 sowie Figur 4 wird ein abtriebsseitig angeordnetes Differenzial nur symbolisch durch ein Zahnrad des elften Zahnradtyps 301 dargestellt. Für einen Fachmann ist verständlich, dass sich an das Differenzial die Fahrzeughalbachsen anschließen können. In FIGS. 2 and 3 and FIG. 4, a differential arranged on the output side is only symbolically represented by a gear of the eleventh gear type 301. It is understandable for a specialist that the vehicle half axles can connect to the differential.
In Figur 2 ist die Antriebsbaugruppe 205 durch zwei Antriebsaggregate 21 1 , 213 realisiert. Die Antriebsbaugruppe 205' nach Figur 3 setzt sich aus den drei Antriebsaggregaten 21 1 ', 213', 215 zusammen. Die Antriebsbaugruppe 205" nach Figur 4 setzt sich aus den drei Antriebsaggregaten 21 1 ", 213', 215 zusammen. In Figure 2, the drive assembly 205 is realized by two drive units 21 1, 213. The drive assembly 205 'according to FIG. 3 is composed of the three drive units 21 1', 213 ', 215. The drive assembly 205 "according to FIG. 4 is composed of the three drive units 21 1", 213 ', 215.
Das erste Antriebsaggregat 21 1 bzw. 21 1 ' bzw. 21 1 " ist eine Verbrennungskraftmaschine. Das zweite Antriebsaggregat 213 bzw. 213' ist eine erste Elektromaschine. Das dritte Antriebsaggregat 215 wird durch eine zweite Elektromaschine realisiert. Das Koppelgetriebe 221 nach Figur 2 kann durch die drei Schaltelemente 269, 271 , 273 hydraulisch betätigt werden, wobei Getriebebaugruppen festgesetzt werden bzw. an weiterführende Komponenten gekoppelt werden. Das Koppelgetriebe 221 ' nach Figur 3 bzw. Figur 4 kann durch vier Schaltelemente 269, 271 , 273, 275 betätigt werden, wobei zumindest teilweise ein Festsetzen bzw. ein Koppeln an weitere Bauteile erfolgt. Beispielsweise ist durch das kuppelnde Schaltelement 273 die Verbrennungskraftmaschine 211 , 211 ', 21 1 " freischaltbar. The first drive unit 21 1 or 21 1 'or 21 1 "is an internal combustion engine. The second drive unit 213 or 213' is a first electric machine. The third drive unit 215 is realized by a second electric machine. The coupling gear 221 according to FIG. 2 can be actuated hydraulically by the three shifting elements 269, 271, 273, whereby gear assemblies are fixed or coupled to further components. The coupling gear 221 'according to FIG. 3 or FIG. 4 can be actuated by four switching elements 269, 271, 273, 275, at least in part being fixed or coupled to further components. For example, the internal combustion engine 211, 211 ', 21 1 "can be activated by the coupling switching element 273.
Die beiden Schaltelemente 269, 271 sind Bremsen, die jeweils eine Welle 253, 257 gegenüber einem Gehäuse 303 festsetzen können. In einer weiteren Schaltstellung bzw. Schaltoption können diese die Wellen 253, 257 hemmen und so verlangsamen bzw. gegenüber dem Gehäuse 303 abbremsen. Damit kann z. B. eine Elektromaschine 213, 213' und/oder eine Sonne 223, 225 festgesetzt werden. Wie besonders gut aus Figur 3 bzw. Figur 4 zu entnehmen ist, sind die Schaltelemente 273, 275 Kupplungen, die das Hohlrad 237 desThe two switching elements 269, 271 are brakes, each of which can fix a shaft 253, 257 relative to a housing 303. In a further switching position or switching option, these can inhibit the shafts 253, 257 and thus slow them down or brake them relative to the housing 303. So z. B. an electric machine 213, 213 'and / or a sun 223, 225 are fixed. As can be seen particularly well from FIG. 3 and FIG. 4, the switching elements 273, 275 are clutches which the ring gear 237 of the
Koppelgetriebes 221 , 221 ' an weiterführende Wellen 251 , 259 unmittelbar bzw. mittelbar ankuppeln bzw. einen Leistungsfluss trennen können. Somit ist insbesondere das Hohlrad 237 abtriebsfähig. Andererseits kann die Abtriebswelle 263 von dem Planetengetriebe 221 ' getrennt werden. Coupling the coupling gear 221, 221 'to further shafts 251, 259 directly or indirectly or being able to separate a power flow. Thus, the ring gear 237 in particular is driven. On the other hand, the output shaft 263 can be separated from the planetary gear 221 '.
Das Antriebsaggregat 21 1 bzw. 21 1 ' bzw. 21 1 " hat eine Kurbelwelle 305 bzw. 305', an die eine Welle 251 als Drehmomenteneingangswelle angeflanscht ist. Das Antriebsaggregat 213 bzw. 213' hat einen Rotor 307. Der Rotor 307 geht in die Welle 253 über. Die Befestigung zwischen Rotor 307 und Welle 253 ist so ausgelegt, dass sowohl ein Drehmoment in das Koppelgetriebe 221 bzw. 221 ' eingeleitet werden kann als auch ein Drehmoment aus dem Koppelgetriebe 221 bzw. 221 ' ausgeleitet werden kann. Wie Figur 3 bzw. Figur 4 zeigen, hat das Antriebsaggregat 215 einen Rotor 309. Der Rotor 309 geht in die Welle 255 über, durch die das zwölfte Zahnrad des zwölften Zahnradtyps 302 angetrieben werden kann. Das Zahnrad des zwölften Zahnradtyps 302 steht im Eingriff mit dem neunten Zahnradtyp 297. Der neunte Zahnradtyp 297 hat zwei mit ihm kämmende Zahnräder im Eingriff, das Zahnrad des achten Zahnradtyps 295 und das Zahnrad des zwölften Typs 302. So lassen sich in dem Zahnrad des neunten Zahnradtyps 297 Drehmomente aus verschiedenen Drehmomentenquellen summieren. The drive unit 21 1 or 21 1 'or 21 1 "has a crankshaft 305 or 305' to which a shaft 251 is flanged as a torque input shaft. The drive unit 213 or 213 'has a rotor 307. The rotor 307 goes in the shaft 253. The fastening between the rotor 307 and the shaft 253 is designed such that both a torque can be introduced into the coupling gear 221 or 221 'and a torque can be extracted from the coupling gear 221 or 221' 3 and FIG. 4 show, the drive unit 215 has a rotor 309. The rotor 309 merges into the shaft 255, through which the twelfth gearwheel of the twelfth gearwheel type 302 can be driven. The gearwheel of the twelfth gearwheel type 302 is in engagement with the ninth Gear type 297. The ninth gear type 297 has two meshing gears meshing with it, the gear of the eighth gear type 295 and the gear of the twelfth type 302. Thus, in the gear of the ninth gear adtyps 297 Sum torques from different torque sources.
Die Welle 253, die in Verbindung mit dem zweiten Antriebsaggregat 213 bzw. 213' steht, mündet in eine der beiden Sonnen 223, 225. Es kann auch gesagt werden, dass die Welle 253 durch ein Zentrum der zweiten Sonne 225 hindurchgeführt ist und mit der ersten Sonne 223 drehtest verbunden ist. Die erste Sonne 223 kämmt mit einem ersten Satz Planetenzahnräder, wie dem Planetenzahnrad 227. Die zweite Sonne 225 kämmt mit einem zweiten Satz Planetenzahnräder, wie dem Planetenzahnrad 229. Das Planetenzahnrad 229 ist ein Doppelzahnrad. Das Doppelzahnrad 229 kämmt mit den Planetenzahnrädern des ersten Satzes 227. Das Doppelplanetenzahnrad 229 kämmt außerdem mit dem Hohlrad 237. Das Planetenzahnrad 229 hat wenigstens die doppelte Zahnbreite, es ist also wenigstens doppelt so breit, im Vergleich mit einem Planetenzahnrad 227 des ersten Satzes. Dadurch ist ein ausreichender Raum geschaffen, mit zwei Zahnrädern, wie einem Sonnenrad 225 und einem Planetenzahnrad des ersten Typs 227, zu kämmen. Damit werden zwei nebeneinander angeordnete Stufen der Planetenstrecken 277, 279 zusammengeführt. Das breitere Planetenzahnrad 229 kann - je nach Momentenflussrichtung - summierend und/oder dividierend Momente verteilen bzw. weiterleiten. The shaft 253, which is connected to the second drive unit 213 and 213 ', opens into one of the two suns 223, 225. It can also be said that the shaft 253 is passed through a center of the second sun 225 and with the first sun 223 rotation test is connected. The first sun 223 meshes with a first set of planet gears, such as the planet gear 227. The second sun 225 meshes with a second set of planet gears, such as the planet gear 229. The planet gear 229 is a double gear. The double gear 229 meshes with the planet gears of the first set 227. The double planet gear 229 also meshes with the ring gear 237. The planet gear 229 has at least twice the tooth width, that is to say it is at least twice as wide, in comparison with a planet gear 227 of the first set. This creates sufficient space to mesh with two gears, such as a sun gear 225 and a planet gear of the first type 227. Two stages of the planet paths 277, 279 arranged next to one another are thus brought together. The wider planet gear 229 can - depending on the torque flow direction - distribute and / or distribute moments in a summing and / or dividing manner.
Zwischen Hohlrad 237 und Steg 233 befindet sich eine Kupplung 273 der beiden Kupplungen 273, 275. Die erste Kupplung 273 kann den Steg 233 und das Hohlrad 237 verblocken. A clutch 273 of the two clutches 273, 275 is located between the ring gear 237 and the web 233. The first clutch 273 can block the web 233 and the ring gear 237.
Die zweite Sonne 225 ist über eine Welle 257 auf die zweite Bremse 271 geführt. Die Sonne 225 kann mit Hilfe der Bremse 271 gegenüber dem Gehäuse 303 festgesetzt werden. Die Welle 257 kann als Sperrwelle bezeichnet werden. Mithilfe der Bremse 271 und der Welle 257 wird in einem Schaltzustand die Sonne 225 stillgesetzt. The second sun 225 is guided to the second brake 271 via a shaft 257. The sun 225 can be fixed with the aid of the brake 271 in relation to the housing 303. The shaft 257 can be referred to as a locking shaft. With the aid of the brake 271 and the shaft 257, the sun 225 is stopped in a switching state.
Die Welle 253 von der ersten Elektromaschine bzw. dem ersten Antriebsaggregat 213 bzw. 213' und die Sperrwelle 257 sind als koaxiale Doppelwelle 265 ausgestaltet, d. h. die eine Welle 253 ist in der anderen Welle 257 geführt. Eine weitere koaxiale Doppelwelle 267 bzw. 267' ist vorhanden, die sich aus der einen Ausgangswelle 259 und der Welle 251 bzw. 251 ' der Verbrennungskraftmaschine 21 1 bzw. 21 1 ' bzw. 21 1 " zusammensetzt. The shaft 253 from the first electric machine or the first drive unit 213 or 213 'and the blocking shaft 257 are designed as a coaxial double shaft 265, i. H. one shaft 253 is guided in the other shaft 257. Another coaxial double shaft 267 or 267 'is present, which is composed of the one output shaft 259 and the shaft 251 or 251' of the internal combustion engine 21 1 or 21 1 'or 21 1 ".
Über den Doppelplaneten 229 können Drehmomente sowohl in Verbindung mit der ersten Sonne 223 als auch in Verbindung mit der zweiten Sonne 225 geleitet werden. Torques can be conducted via the double planet 229 both in connection with the first sun 223 and in connection with the second sun 225.
Der Steg 233 ist von dem ersten Antriebsaggregat 21 1 bzw. 21 1 ' bzw. 21 1 " antreibbar. The web 233 can be driven by the first drive unit 21 1 or 21 1 'or 21 1 ".
Als Abtrieb aus dem Koppelgetriebe 221 bzw. 221 ' wird die erste Ausgangwelle 259 vorgesehen. Abtrieb von der ersten Ausgangswelle 259 gelangt über ein Zahnrad des achten Zahnradtyps 295 auf ein Zahnrad des neunten Zahnradtyps 297. Das Zahnrad des neunten Zahnradtyps 297 ist an einem Ende der zweiten Ausgangswelle 261 befestigt. Die Ausgangswelle 261 hat ein weiteres Zahnrad des zehnten Zahnradtyps 299. Über das Zahnrad des zehnten Zahnradtyps 299 wird ein Abtriebsmoment in das Zahnrad des elften Zahnradtyps 301 eingeleitet. Die Momentenabgabe erfolgt schließlich über die Abtriebswelle 263. Die Abtriebsbaugruppe 209 umfasst also mehrere zur Weiterleitung des Abtriebs genutzte Wellen 259, 261 , 263. Das dritte Antriebsaggregat 215 greift in die Abtriebsbaugruppe 209 ein. Der Eingriff erfolgt vorteilhafterweise über eine Übersetzung durch ein zwölftes Zahnrad 302 und ein neuntes Zahnrad 297 auf die als Abtriebswelle arbeitende Ausgangswelle 261. The first output shaft 259 is provided as the output from the coupling gear 221 or 221 ′. Output from the first output shaft 259 passes through a gear of the eighth gear type 295 to a gear of the ninth gear type 297. The gear of the ninth Gear type 297 is fixed to one end of the second output shaft 261. The output shaft 261 has another gear of the tenth gear type 299. An output torque is introduced into the gear of the eleventh gear type 301 via the gear of the tenth gear type 299. The torque is finally output via the output shaft 263. The output assembly 209 thus comprises a plurality of shafts 259, 261, 263 used for forwarding the output. The third drive unit 215 engages in the output assembly 209. The intervention advantageously takes place via a translation by means of a twelfth gear wheel 302 and a ninth gear wheel 297 onto the output shaft 261 operating as an output shaft.
Das Koppelgetriebe 221 bzw. 221 ' setzt sich aus zwei Planetenteilgetrieben 241 , 243 zusammen, die zusammen bzw. gekoppelt einen Ravigneaux-Planetenradsatz bilden. Aus diesem Grund hat das Planetenteilgetriebe 241 eine einstufige Planetenstrecke 279. Entsprechend der Realisierung als Ravigneaux-Planetenradsatz hat ein zweites Planetenteilgetriebe 243 eine zweistufige Planetenstrecke 277. The coupling gear 221 and 221 'is composed of two planetary gear units 241, 243, which together or coupled form a Ravigneaux planetary gear set. For this reason, the planetary gear unit 241 has a single-stage planetary gear 279. In accordance with the implementation as a Ravigneaux planetary gear set, a second planetary gear unit 243 has a two-stage planetary gear 277.
Mit anderen Worten, die - in den Figuren 2 und 3 gezeigten - Antriebseinheiten 201 , 201 ' mit einem dedizierten Hybridgetriebe 203, 203' umfassen eine Verbrennungskraftmaschine 21 1 , 21 1 ' und wenigstens eine Elektromaschine 213, 213', die mittels einem Planetengetriebe 241 , 243 an einer gemeinsamen Abtriebswelle 263 angeschlossen sind. Das Planetengetriebe ist ein (reduziertes) Koppelgetriebe 221 , 221 ', das insbesondere aufgrund eines Planetenträgers 233 für wenigstens ein Planetenzahnrad 227, 229, zur Übertragung von zwei über wenigstens das eine Planetenzahnrad 227, 229 fließenden Momentenflüssen 217 ausgebildet ist. Ein dediziertes Hybridgetriebe 203, 203' kann als kombinierte Summier- undIn other words, the drive units 201, 201 'shown in FIGS. 2 and 3 with a dedicated hybrid transmission 203, 203' comprise an internal combustion engine 21 1, 21 1 'and at least one electric machine 213, 213' which are operated by means of a planetary gear 241 , 243 are connected to a common output shaft 263. The planetary gear is a (reduced) coupling gear 221, 221 ', which is designed in particular due to a planet carrier 233 for at least one planet gear 227, 229, for transmitting two torque flows 217 flowing via at least one planet gear 227, 229. A dedicated hybrid transmission 203, 203 'can be used as a combined summing and
Differenziergetriebestufe, insbesondere mit einem Ravigneaux-Planetenradsatz 221 , 221 ', mit wenigstens drei Schaltelementen 269, 271 , 273 ausgestattet sein. Eine Anbindung einer Verbrennungskraftmaschine 21 1 , 21 1 ', vorzugsweise über ein kuppelndes Schaltelement 273, an ein Hohlrad 237 des Planetengetriebes 241 , 243 bietet vorteilhafte Schaltzustandsmöglichkeiten. Die Elektromaschine 213, 213' ist über die Bremse 269 an dem Gehäuse 303 festsetzbar. In einem Verfahren zum Schalten wird mit jeweils maximal zwei eingelegten Schaltelementen 269, 271 , 273 pro Betriebszustand, insbesondere für einen Hybridbetriebszustand, gearbeitet. Durch Schalten einer (weiteren) Kupplung 275 zwischen dem Hohlrad 237 und einem Abtriebszahnrad 295 ist ein Hybridbetriebszustand oder insbesondere ein eCVT-Zustand einstellbar. Ein rein elektrischer Antrieb ist durch Öffnen aller Schaltelemente 269, 271 , 273, 275 einnehmbar. Werden die Figuren 2 und 3 bzw. 4 mit der Figur 1 verglichen, so fällt auf, dass das Getriebe 203 bzw. 203' mit deutlich weniger Zahnrädern auskommt als das Hybridgetriebe 3, um die gleiche Funktion aufzubieten. Die beiden Sonnenräder 223, 225 können als erster Zahnradtyp 281 bzw. als zweiter Zahnradtyp 283 bezeichnet werden. Die Planetenzahnräder des Koppelgetriebes 221 bzw. 221 ' stellen den dritten Zahnradtyp 285 und vierten Zahnradtyp 287 dar. Der sechste Zahnradtyp 291 liegt als das Hohlrad 237 vor. Ein achter Zahnradtyp 295 ist durch ein Abtriebszahnrad an der ersten Ausgangswelle 259 vorhanden. Die in Figur 1 gezeigten Zahnradtypen fünfter Zahnradtyp 89 und siebter Zahnradtyp 93 lassen sich in den Radsatzplänen der Figuren 2 und 3 bzw. 4 nicht mehr finden. Für ein freiwählbares Aufschalten eines Antriebsmoments aus der zweiten Elektromaschine 215 gibt es stattdessen einen zwölften Zahnradtyp 302. Die Abtriebsstrecke, über die das Abtriebsmoment 217 abgegeben bzw. weitergeleitet werden kann, wird im Weiteren durch den achten Zahnradtyp 295, den neunten Zahnradtyp 297 und den zehnten Zahnradtyp 299 gebildet. Differential gear stage, in particular with a Ravigneaux planetary gear set 221, 221 ', can be equipped with at least three shifting elements 269, 271, 273. A connection of an internal combustion engine 21 1, 21 1 ', preferably via a coupling switching element 273, to a ring gear 237 of the planetary gear 241, 243 offers advantageous switching status options. The electric machine 213, 213 'can be fixed on the housing 303 via the brake 269. In a switching method, a maximum of two inserted switching elements 269, 271, 273 are used per operating state, in particular for a hybrid operating state. A hybrid operating state or in particular an eCVT state can be set by switching a (further) clutch 275 between the ring gear 237 and an output gear 295. A purely electric drive can be assumed by opening all switching elements 269, 271, 273, 275. If FIGS. 2 and 3 or 4 are compared with FIG. 1, it is noticeable that the transmission 203 or 203 'manages with significantly fewer gears than the hybrid transmission 3 in order to provide the same function. The two sun gears 223, 225 can be referred to as the first gearwheel type 281 or as the second gearwheel type 283. The planetary gears of the coupling gear 221 or 221 'represent the third gear type 285 and fourth gear type 287. The sixth gear type 291 is present as the ring gear 237. An eighth gear type 295 is provided on the first output shaft 259 by an output gear. The gearwheel types fifth gearwheel type 89 and seventh gearwheel type 93 shown in FIG. 1 can no longer be found in the gear set diagrams of FIGS. 2 and 3 or 4. For a freely selectable application of a drive torque from the second electric machine 215, there is instead a twelfth gear type 302. The output path, via which the output torque 217 can be delivered or forwarded, is further determined by the eighth gear type 295, the ninth gear type 297 and the tenth Gear type 299 formed.
Die Antriebseinheit 201 " gern der Figur 4 umfasst das gleiche Hybridgetriebe 203, das bereits im Zusammenhang mit der Vorstellung der Figur 3 erläutert wurde. Im Unterschied zu Figur 3 ist in Figur 4 eine innere Welle 251 ' der zweiten Koaxialwelle 267', die auch als Nachkupplungswelle 251 ' bezeichnet werden kann, über eine dritte Kupplung 276 (sozusagen als fünftes bzw. weiteres Schaltelement) mit einer Welle 251 mit der Verbrennungskraftmaschine 21 1 " verbunden bzw. verbindbar. Die Nachkupplungswelle 251 ' ist mit dem Steg 233 drehfest verbunden. Durch die Kupplung 276 ist der erste Steg 233 des Hybridgetriebes 203' bzw. des Kopplegetriebes 221 ' von der Verbrennungskraftmaschine 21 1 ", die das erste Antriebsaggregat bildet, abkoppelbar. Die Kupplung 276 erlaubt es, bei einem rein elektrischen Betrieb (wie z. B. einem generatorischen Betrieb bzw. Rekuperationsbetrieb) mit dem ersten Antriebsaggregat 213' und/oder dem zweiten Antriebsaggregat 215 das erste Antriebsaggregat 21 1 " zusätzlich als Motorbremse, z. B. bei Gefällefahrten von Gebirgspässen, zuzuschalten. Nicht rekuperierbare Energie kann so über eine an die Welle 251 ' angeschlossene Kurbelwelle 305' durch Bewegung von Massen im Inneren des ersten Antriebsaggregats 21 1 " (im Sinne von inneren Massen) „vernichtet“ bzw. kurzzeitig zwischengespeichert werden. 4 preferably includes the same hybrid transmission 203, which was already explained in connection with the presentation of FIG. 3. In contrast to FIG. 3, FIG. 4 shows an inner shaft 251 'of the second coaxial shaft 267', which is also known as Post-clutch shaft 251 'can be referred to, or connectable to a shaft 251 with the internal combustion engine 21 1 "via a third clutch 276 (as it were, as a fifth or further switching element). The clutch shaft 251 'is connected to the web 233 in a rotationally fixed manner. The first web 233 of the hybrid transmission 203 'or of the coupling mechanism 221' can be uncoupled from the internal combustion engine 21 1 ", which forms the first drive unit, by means of the clutch 276. The clutch 276 makes it possible, in the case of purely electrical operation (such as, for example, a generator operation or recuperation operation) with the first drive unit 213 'and / or the second drive unit 215, the first drive unit 21 1 "additionally as a motor brake, eg. B. on slopes of mountain passes to switch on. Energy that cannot be recuperated can thus be “destroyed” or temporarily stored via a crankshaft 305 ′ connected to the shaft 251 ′ by moving masses inside the first drive unit 21 1 ″ (in the sense of inner masses).
Wird das Hybridgetriebe 203 bzw. 203' ausgehend von den für die Wahl von Betriebszuständen vorhandenen Schaltelementen 269, 271 , 273, 275 (und ggf. zusätzlich dem (fünften) Schaltelement 276) beschrieben, befinden sich ein erstes Schaltelement 269 und ein zweites Schaltelement 271 zwischen dem zweiten Antriebsaggregat 213' und der zweiten Planetenstrecke 279. Ein drittes Schaltelement 273 und ggf. ein viertes Schaltelement 275 sind zwischen der ersten Planetenstrecke 277 und dem ersten Anstriebsaggregat 21 1 ' bzw. 21 1 " oder zwischen der ersten Planetenstrecke 277 und dem dritten Antriebsaggregat 215 angeordnet. Das erste Schaltelement 269 und das zweite Schaltelement 271 dienen zur wahlweisen Festsetzung der Wellen 253 und 257 einer koaxialen Doppelwelle 265 an dem Gehäuse. Durch das dritte Schaltelement 273 ist das Hohlrad 237 an dem Steg 233 ab- bzw. ankoppelbar. Durch das vierte Schaltelement 275 sind das erste Anstriebsaggregat 21 1 ' bzw. 21 1 " und das zweite Antriebsaggregat 213' an die bzw. von der Abtriebsbaugruppe 209 an- bzw. abkoppelbar. Im geöffneten bzw. abgekoppelten Zustand der Schaltelemente 269, 271 , 273, 275 (sowie ggf. 276) ist mindestens eine mit dem Schaltelement 269, 271 , 273, 275 (sowie ggf. 276) verbundene Komponente der Antriebseinheit 201 bzw. 201 ' bzw. 201 '' gegenüber einer anderen, mit dem Schaltelement 269, 271 , 273, 275 (sowie ggf. 276) verbundenen Komponente der Antriebseinheit 201 bzw. 201 ' bzw. 201 '' frei drehbar. Im geschlossenen bzw. gekoppelten Zustand der Schaltelemente 269, 271 , 273, 275, 276 besteht eine drehfeste Verbindung der Komponenten. Das gemäß Figur 4 vorhandene fünfte Schaltelement 276 dient der Schaffung einer Wellenbrücke zwischen zwei Wellen 251 , 251 ' einer Gesamtwelle. Die Schaltelemente 269, 271 , 273, 275 (sowie ggf. 276) operieren während des Vorgangs des Schließens jeweils mit einem Übergangsmittel zum Angleich von Drehzahlunterschieden zwischen den miteinander zu verbindenden Komponenten der Antriebseinheit 201 bzw. 201 ' bzw. 201 ". Ein solches Übergangsmittel kann auch als Synchronisation bezeichnet werden. If the hybrid transmission 203 or 203 'is described on the basis of the shift elements 269, 271, 273, 275 (and possibly also the (fifth) shift element 276) available for the selection of operating states, there is a first shift element 269 and a second shift element 271 between the second drive unit 213 'and the second planetary section 279. A third switching element 273 and possibly a fourth switching element 275 are arranged between the first planetary path 277 and the first drive unit 21 1 'or 21 1 "or between the first planetary path 277 and the third drive unit 215. The first switching element 269 and the second switching element 271 serve to selectively fix the shafts 253 and 257 of a coaxial Double shaft 265 on the housing. The ring gear 237 can be coupled or coupled to the web 233 by the third switching element 273. The first drive unit 21 1 'or 21 1 "and the second drive unit 213' are connected to the fourth switch element 275 or can be connected or disconnected from the output assembly 209. In the opened or uncoupled state of the switching elements 269, 271, 273, 275 (and possibly 276), at least one component of the drive unit 201 or 201 'or 201' or respectively connected to the switching element 269, 271, 273, 275 (and possibly 276) .201 '' relative to another component of the drive unit 201 or 201 'or 201''connected to the switching element 269, 271, 273, 275 (and possibly 276). When the switching elements 269, 271, 273, 275, 276 are closed or coupled, there is a rotationally fixed connection of the components. The fifth switching element 276 present according to FIG. 4 serves to create a wave bridge between two waves 251, 251 'of an entire shaft. The switching elements 269, 271, 273, 275 (and possibly 276) each operate during the closing process with a transition means for adjusting speed differences between the components of the drive unit 201 or 201 'or 201 "to be connected to one another. Such a transition means can also be called synchronization.
Figur 5 zeigt eine Antriebseinheit 401 mit einer Antriebsbaugruppe 405, die ein erstes Antriebsaggregat 41 1 , ein zweites Antriebsaggregat 413 und ein drittes Antriebsaggregat 415 umfasst. Das erste Antriebsaggregat 41 1 treibt mit seiner Kurbelwelle 505 eine Antriebswelle 451 an, die auch als Getriebeeingangswelle zu bezeichnen ist und auf der ein Sonnenrad 425 drehfest sitzt. Abweichend zu Figur 5 weist eine Antriebseinheit 401 ' gern der Figur 6 eine Antriebsbaugruppe 405' auf, die ein erstes Antriebsaggregat 41 1 ', ein zweites Antriebsaggregat 413' und ein drittes Antriebsaggregat 415 umfasst. Das erste Antriebsaggregat 41 1 ' in Figur 6 treibt eine Verbrennungskraftmaschinenwelle 451 an, die über eine Kupplung 476 mit einer Nachkupplungswelle 451 ' verbunden ist bzw. verbindbar ist. Durch die Kupplung 476 ist ein Drehmoment auf das Sonnenrad 425 übertragbar. Das Sonnenrad 425 ist auf der Nachkupplungswelle 451 ' drehfest angeordnet. Des Weiteren sind die Antriebseinheiten, jene Antriebseinheit 401 , die in Figur 5 gezeigt wird, und jene Antriebseinheit 401 ', die in Figur 6 gezeigt wird, gleichartig aufgebaut, weshalb diese Antriebseinheiten 401 , 401 ' im Folgenden gemeinsam erläutert werden. FIG. 5 shows a drive unit 401 with a drive assembly 405, which comprises a first drive unit 41 1, a second drive unit 413 and a third drive unit 415. The first drive unit 41 1 drives with its crankshaft 505 a drive shaft 451, which can also be referred to as a transmission input shaft and on which a sun gear 425 is seated in a rotationally fixed manner. 5, a drive unit 401 'like in FIG. 6 has a drive assembly 405' which comprises a first drive unit 41 1 ', a second drive unit 413' and a third drive unit 415. The first drive unit 41 1 'in FIG. 6 drives an internal combustion engine shaft 451, which is connected or can be connected to a post-coupling shaft 451' via a coupling 476. A torque can be transmitted to the sun gear 425 through the clutch 476. The sun gear 425 is arranged on the post-coupling shaft 451 'in a rotationally fixed manner. Furthermore, the drive units, that drive unit 401, which is shown in FIG. 5, and that drive unit 401 ', which is shown in FIG. 6, are constructed in the same way, which is why these drive units 401, 401' are explained together below.
Das in Figur 5 gezeigte Koppelgetriebe 421 , das eine Verbrennungskraftmaschine 41 1 und zwei Elektromaschinen 413, 415 Zusammenwirken lässt, kann auch als Hybridgetriebe 403 bezeichnet werden. Das Koppelgetriebe 421 umfasst u. a. eine erste Planetenstrecke 477, die sich aus einem zweiten Planetenteilgetriebe 443 bildet und eine zweite Planetenstrecke 479, die sich aus einem ersten Planetenteilgetriebe 441 bildet. Die Planetenstrecken 477, 479 sind über einen ersten Steg 433 und den von dem Steg 433 getragenen Stufenzahnrädern, wie dem Stufenzahnrad 480, miteinander gekoppelt. Das Sonnenrad 425 ist als zweites Sonnenrad 425 gegenüber einem ersten Sonnenrad 423 mit kleinerem Radius angeordnet. Das zweite Sonnenrad 425 steht mit dem Stufenzahnrad 480 im Bereich eines ersten Stufenzahnradradius im Eingriff. Angetrieben durch das erste Antriebsaggregat 411 erfolgt eine Drehmomentübertragung von dem zweiten Sonnenrad 425 über das Stufenzahnrad 480 auf einen zweiten Stufenzahnradradius 480'. Im Bereich des zweiten Stufenzahnradradius 480' steht das Stufenzahnrad 480 mit einem Hohlrad 437 im Eingriff, das als sechster Zahnradtyp 491 ausgebildet ist, und mit dem ersten Sonnenrad 423 im Eingriff. Der von dem Stufenzahnrad 480 gebildete erste Planet 427 läuft somit in einer Sonnenradverzahnung 481. Dem ersten Sonnenrad 423 ist über eine Antriebswelle 457 ein Drehmoment aus dem zweiten Antriebsaggregat 413 zuführbar. Eine Welle 453 der ersten Elektromaschine 413 wird für einen Drehmomenteintrag von einem Elektromaschinenrotor 507 angetrieben. Die Welle 453 ist mit der Welle 457 drehfest verbunden. Diese Welle 457 kann auch als Sperrwelle 457 bezeichnet werden, weil die Welle 457 über eine erste Bremse 469 an einem Gehäuse 503 festsetzbar ist. Die erste Bremse 469 kann eine Rotation des ersten Sonnenrads 423 ausbremsen bzw. verhindern. Andererseits ist durch die Bremse 469 der Rotor 507 der ersten Elektromaschine 413 festsetzbar. The coupling gear 421 shown in Figure 5, which an internal combustion engine 41 1 and two electrical machines 413, 415 can interact, can also be referred to as a hybrid transmission 403. The coupling gear 421 includes, among other things, a first planetary path 477, which is formed from a second planetary gear part 443, and a second planetary path 479, which is formed from a first planetary gear part 441. The planetary paths 477, 479 are coupled to one another via a first web 433 and the step gears, such as the step gear 480, carried by the web 433. The sun gear 425 is arranged as a second sun gear 425 opposite a first sun gear 423 with a smaller radius. The second sun gear 425 is in engagement with the step gear 480 in the region of a first step gear radius. Driven by the first drive unit 411, torque is transmitted from the second sun gear 425 via the step gear 480 to a second step gear radius 480 '. In the area of the second step gear radius 480 ′, the step gear 480 is in engagement with a ring gear 437, which is designed as a sixth gear type 491, and with the first sun gear 423. The first planet 427 formed by the step gear 480 thus runs in a sun gear toothing 481. The first sun gear 423 can be supplied with torque from the second drive unit 413 via a drive shaft 457. A shaft 453 of the first electric machine 413 is driven by an electric machine rotor 507 for torque input. The shaft 453 is rotatably connected to the shaft 457. This shaft 457 can also be referred to as a locking shaft 457 because the shaft 457 can be fixed to a housing 503 via a first brake 469. The first brake 469 can brake or prevent rotation of the first sun gear 423. On the other hand, the rotor 507 of the first electric machine 413 can be fixed by the brake 469.
In dem Koppelgetriebe 421 ist das Hohlrad 437 durch eine zweite Bremse 471 an einem Gehäuse 503' festsetzbar. Über eine erste Kupplung 473 ist der Steg 433 mit dem Hohlrad 437, das auch als Ringrad bezeichnet werden kann, koppelbar. Eine zweite Kupplung 475 dient dazu, den Steg 433 an eine erste Ausgangswelle 459 anzukoppeln bzw. davon zu trennen. Die erste Ausgangswelle 459 liegt als Koaxialwelle 465 bzw. Hohlwelle um einen mittleren Bereich der Sperrwelle 457 herum. Die erste Abtriebswelle 459 treibt über ein achtes Zahnrad 495, das auch als Abtriebsbaugruppenzahnrad 495 bezeichnet werden kann, die Abtriebsbaugruppe 409 an, wobei der achte Zahnradtyp 495 mit einem neunten Zahnradtyp 497 im Eingriff steht. Die Abtriebsbaugruppe 409 ist an einer der ersten elektrischen Maschine 413 zugewandten Seite des Koppelgetriebes 421 angeordnet. Das Zahnrad des neunten Typs 497 steht als Koppelzahnrad 497 außerdem im Eingriff mit einem Antriebszahnrad 502, das über eine Welle 455 mit einem Rotor 509 des zweiten Antriebsaggregats 415 verbunden ist. Das Zahnrad des neunten Typs 497 dreht über eine Welle 461 ein Zahnrad des zehnten Typs 499. Das Zahnrad des zehnten Typs 499 ist im Eingriff mit einem Zahnrad des elften Typs 501 , das das Ausgangsdifferential 419, das Teil der Abtriebsbaugruppe 409 ist, antreibt (wenn von einem Betriebsmodus der Rekuperation abgesehen wird, bei dem ein Momentenfluss in umgekehrter Richtung erfolgt). Somit erfolgt in der Abtriebsbaugruppe 409 eine Drehmomentwandlung. Über das Ausgangsdifferential 419 wird das Drehmoment der Antriebseinheit 401 bzw. 401 ' (siehe auch Figur 6) über Abtriebswellen, wie eine Abtriebswelle 463, den Straßenrädern (nicht dargestellt) zugeführt. In the coupling gear 421, the ring gear 437 can be fixed to a housing 503 ′ by a second brake 471. The web 433 can be coupled to the ring gear 437, which can also be referred to as a ring gear, via a first coupling 473. A second clutch 475 is used to couple the web 433 to a first output shaft 459 or to separate it. The first output shaft 459 lies as a coaxial shaft 465 or hollow shaft around a central region of the blocking shaft 457. The first output shaft 459 drives the output assembly 409 via an eighth gear 495, which can also be referred to as an output assembly gear 495, the eighth gear type 495 being in mesh with a ninth gear type 497. The output assembly 409 is arranged on a side of the coupling gear 421 facing the first electrical machine 413. The gearwheel of the ninth type 497 also acts as a coupling gearwheel 497 with a drive gearwheel 502, which is connected via a shaft 455 to a rotor 509 of the second drive unit 415. The gear of the ninth type 497 rotates a gear of the tenth type 499 via a shaft 461 Tenth type 499 gear meshes with an eleventh type gear 501, which drives output differential 419, which is part of output assembly 409 (if there is no recuperation mode of operation in which torque flows in the opposite direction). A torque conversion thus takes place in the output assembly 409. Via the output differential 419, the torque of the drive unit 401 or 401 '(see also FIG. 6) is supplied to the road wheels (not shown) via output shafts, such as an output shaft 463.
Das Hybridgetriebe 403 umfasst das Koppelgetriebe 421 und wirkt als Drehmomentwandler 407 u. a. für Drehmomente, die von dem ersten Antriebsaggregat 411 sowie von dem zweiten Antriebsaggregat 413 zugeführt werden. The hybrid transmission 403 comprises the coupling transmission 421 and acts as a torque converter 407 u. a. for torques that are supplied by the first drive unit 411 and by the second drive unit 413.
Das Hybridgetriebe 403 kann auch ausgehend von den für die Wahl von Betriebs- bzw. Schaltzuständen vorhandenen Schaltelementen 469, 471 , 473, 475 (und ggf. zusätzlich Schaltelement 476) beschrieben werden. Ein erstes Schaltelement 469 ist zwischen dem zweiten Antriebsaggregat 413 bzw. 413' und dem ersten Planetenteilgetriebe 441 auf einer gegen das Gehäuse 503 festsetzbaren Welle 453 angeordnet. Ein zweites Schaltelement 471 ist an dem Hohlrad 437 angeordnet, das damit gegen das Gehäuse 503' festsetzbar ist. Ein drittes Schaltelement 473 und ein viertes Schaltelement 475 befinden sich zwischen dem ersten Schaltelement 469 und dem ersten Planetenteilgetriebe 441. Das dritte Schaltelement 473 dient der Kopplung des Planetenträgers 433 mit der Abtriebsbaugruppe 409 bzw. deren Entkopplung. Das vierte Schaltelement 475 dient der Kopplung des Planetenträgers 433 mit dem Hohlrad 437 bzw. deren Entkopplung. Wenn, wie in Figur 6 gezeigt ist, zusätzlich ein fünftes Schaltelement 476 vorhanden ist, befindet sich dieses zwischen dem ersten Antriebsaggregat 41 1 ' und dem zweiten Planetenteilgetriebe 443 und dient deren Kopplung bzw. Entkopplung. The hybrid transmission 403 can also be described on the basis of the shift elements 469, 471, 473, 475 available for the selection of operating or shift states (and possibly also shift element 476). A first switching element 469 is arranged between the second drive unit 413 or 413 'and the first planetary gear unit 441 on a shaft 453 which can be fixed against the housing 503. A second switching element 471 is arranged on the ring gear 437, which can thus be fixed against the housing 503 '. A third switching element 473 and a fourth switching element 475 are located between the first switching element 469 and the first planetary gear unit 441. The third switching element 473 serves to couple the planet carrier 433 to the output assembly 409 or to decouple it. The fourth switching element 475 is used to couple the planet carrier 433 to the ring gear 437 or to decouple it. If, as shown in FIG. 6, a fifth shift element 476 is additionally present, this is located between the first drive unit 41 1 ′ and the second planetary gear unit 443 and serves to couple or decouple it.
Bei einer in Figur 7 gezeigten Antriebseinheit 601 erfolgt ein Abtrieb auf die Abtriebsbaugruppe 609 auf einer Getriebeseite, die dem ersten Antriebsaggregat 611 zugeordnet ist. Das Koppelgetriebe 621 ist ähnlich zu dem Koppelgetriebe 421 aufgebaut, das in Figur 5 gezeigt ist. Eine erste Ausgangswelle 659 des Koppelgetriebes 621 verläuft um die Welle 651 der Verbrennungskraftmaschine 611 herum und liegt koaxial zu jener Welle 651. Sie ist über den Steg 633 des Koppelgetriebes 621 antreibbar. Das Koppelgetriebe 621 vereint als Hybridgetriebe 603 Drehmomente aus der Verbrennungskraftmaschine 611 (auf der einen Seite) sowie einer ersten Elektromaschine 613 und einer zweiten Elektromaschine 615 (auf der anderen Seite), die gemeinsam eine Antriebsbaugruppe 605 bilden. Welche Antriebseinheit Verbrennungskraftmaschine 61 1 oder erste Elektromaschine 613 oder zweite Elektromaschine 615 die Antriebsenergie liefert, hängt von dem gewählten Schaltzustand ab. Das Koppelgetriebe 621 umfasst vier schaltbare Einheiten, die sogenannten Schaltelemente, nämlich eine erste Bremse 669, eine zweite Breme 671 , eine erste Kupplung 673 und eine zweite Kupplung 675. Die Schaltelemente 669, 671 , 673, 675 dienen dazu, mindestens zwei Komponenten der Antriebseinheit 601 drehfest miteinander zu verbinden, wobei die Verbindung mit einem Abbremsvorgang nach Art einer Synchronisation stattfinden kann. Die Bremsen 669, 671 wirken gegenüber einem Gehäuse 703, 703', das in Bezug auf einer Fahrzeugchassis (nicht dargestellt) als feststehende Komponente anzusehen ist. Die erste Bremse 669 kann die Rotationen des ersten Sonnenrads 623 in der zweiten Planetenstrecke 679 retardieren. Anders gesagt, wirkt eine Abbremsung des ersten Sonnenrads 623 über die erste Sonnenradverzahnung 681 auf die Planeten, wie den Planeten 627, insbesondere über den zweiten Stufenzahnradradius 680', auch auf den Steg 633. Das erste Sonnenrad 623 ist über die Welle 653 von dem Rotor 707, der in dem Stator 711 angeordnet ist, durch die erste Elektromaschine 613 antreibbar. Somit wird Drehmoment des zweiten Antriebsaggregats 613 einem ersten Planetenteilgetriebe 641 zugeführt. Das erste Planetenteilgetriebe 641 weist die zweite Planetenstrecke 679 auf, die eine einstufige Planetenstrecke 679 ist und die in einem Hohlrad 637 läuft, das auch als sechster Zahnradtyp 691 bezeichnet werden kann. Eine erste Planetenstrecke 677 ist ebenfalls einstufig ausgebildet und umfasst einen ersten Bereich des Stufenzahnrads 680. Der erste Bereich des Stufenzahnrads 680 weist einen Radius auf, der kleiner ist als der zweite Stufenzahnradradius 680'. Die Stufenzahnräder, wie das Stufenzahnrad 680, sind drehbar an dem Steg 633 angeordnet. Über die erste Kupplung 673 ist der Steg 633 mit dem Hohlrad 637 drehfest verbindbar bzw. koppelbar. Die zweite Bremse 671 erlaubt es, das Hohlrad 637 gegenüber dem Gehäuse 703' festzusetzen. Auf der ersten Planetenstrecke 677 empfangen die Stufenplanetenzahnräder, wie das Stufenplanetenzahnrad 680, über eine zweite Sonnenradverzahnung 683 ein Drehmoment von dem zweiten Sonnenrad 625. Dieses Drehmoment wird mit dem zweitenIn the case of a drive unit 601 shown in FIG. 7, there is an output to the output assembly 609 on a transmission side which is assigned to the first drive unit 611. The coupling gear 621 is constructed similarly to the coupling gear 421, which is shown in FIG. 5. A first output shaft 659 of the coupling gear 621 runs around the shaft 651 of the internal combustion engine 611 and lies coaxially with that shaft 651. It can be driven via the web 633 of the coupling gear 621. Coupling gear 621 combines, as hybrid gear 603, torques from internal combustion engine 611 (on one side) and a first electric machine 613 and a second electric machine 615 (on the other side), which together form a drive assembly 605. What drive unit Internal combustion engine 61 1 or first electric machine 613 or second electric machine 615 that supplies drive energy depends on the selected switching state. The coupling gear 621 comprises four switchable units, the so-called switching elements, namely a first brake 669, a second brake 671, a first clutch 673 and a second clutch 675. The switching elements 669, 671, 673, 675 are used for at least two components of the drive unit 601 to be connected to one another in a rotationally fixed manner, the connection being able to take place with a braking process in the manner of a synchronization. The brakes 669, 671 act against a housing 703, 703 ', which is to be regarded as a fixed component in relation to a vehicle chassis (not shown). The first brake 669 can retard the rotations of the first sun gear 623 in the second planetary path 679. In other words, braking of the first sun gear 623 via the first sun gear toothing 681 acts on the planets, such as the planet 627, in particular via the second step gear radius 680 ', also on the web 633. The first sun gear 623 is via the shaft 653 from the rotor 707, which is arranged in the stator 711, can be driven by the first electric machine 613. Torque of the second drive unit 613 is thus supplied to a first planetary gear unit 641. The first planetary gear unit 641 has the second planetary section 679, which is a single-stage planetary section 679 and which runs in a ring gear 637, which can also be referred to as the sixth gear type 691. A first planetary section 677 is likewise designed in one step and comprises a first area of the step gear 680. The first area of the step gear 680 has a radius that is smaller than the second step gear radius 680 ′. The step gears, such as step gear 680, are rotatably arranged on the web 633. The web 633 can be connected or coupled to the ring gear 637 in a rotationally fixed manner via the first coupling 673. The second brake 671 allows the ring gear 637 to be fixed in relation to the housing 703 '. On the first planetary path 677, the stepped planet gears, like the stepped planet gear 680, receive a torque from the second sun gear 625 via a second sun gear toothing 683. This torque is combined with the second
Planetenteilgetriebe 643 über die Welle 651 der Verbrennungskraftmaschine 611 , d. h. von deren Kurbelwelle 705 zugeführt. Unmittelbar neben dem zweiten Planetenteilgetriebe 643 befinden sich die erste Kupplung 673 und die zweite Kupplung 675. Die zweite Kupplung 675 ermöglicht das Schließen bzw. das Auftrennen einer Verbindung zwischen dem Steg 633 und einer ersten Ausgangswelle 659. Die Ausgangswelle 659 trägt ein Ausgangszahnrad 695, das über zwei Zahnradstufen, umfassend den achten Zahnradtyp 695, einen neuntenPlanetary gearbox 643 via shaft 651 of internal combustion engine 611, i. H. supplied by the crankshaft 705. Immediately next to the second planetary gear unit 643 are the first clutch 673 and the second clutch 675. The second clutch 675 makes it possible to close or break a connection between the web 633 and a first output shaft 659. The output shaft 659 carries an output gear 695 which over two gear stages, including the eighth gear type 695, a ninth
Zahnradtyp 697, einen zehnten Zahnradtyp 699 und einen elften Zahnradtyp 701 , ein Differential 619 antreibt. Das Differential 619 verteilt ein Abtriebsdrehmoment über Abtriebswellen, wie die Abtriebswelle 663 mit dem Drehmoment 617, auf Fahrzeugräder (nicht dargestellt). In einem Bereich der Abtriebsbaugruppe 609 ist die zweite Elektromaschine 615 angeordnet, die einen Rotor 709 und einen Stator 713 aufweist. Das auf einer zweiten Ausgangswelle 661 angeordnete und mit dem Differential 619 antriebsmäßig verbundene achte Zahnrad 697 kann auch als Rekuperationszahnrad bezeichnet werden, denn das Zahnrad 697 ist über ein Antriebszahnrad 702 auf der Welle 655 mit der zweiten Elektromaschine 615, genauer dem Rotor 709, rotatorisch gekoppelt. Somit kann, vorzugsweise bei geöffneter zweiter Kupplung 675, in der zweiten Elektromaschine 615 Antriebsenergie in elektrischen Strom gewandelt und in einem angeschlossenen elektrischen Speicher gesammelt werden. Wird die Antriebseinheit 601 nach Baugruppen aufgeteilt, weist die Antriebseinheit 601 somit eine Antriebsbaugruppe 605, eine Abtriebsbaugruppe 609 sowie eineGear type 697, a tenth gear 699 and an eleventh gear 701, a differential 619 drives. The differential 619 distributes an output torque via output shafts, such as the output shaft 663 with the torque 617, to vehicle wheels (not shown). The second electric machine 615, which has a rotor 709 and a stator 713, is arranged in a region of the output assembly 609. The eighth gear 697, which is arranged on a second output shaft 661 and is drivingly connected to the differential 619, can also be referred to as a recuperation gear, since the gear 697 is rotationally coupled to the second electric machine 615, more precisely the rotor 709, via a drive gear 702 on the shaft 655 . Thus, preferably when the second clutch 675 is open, drive energy can be converted into electrical current in the second electric machine 615 and collected in a connected electrical storage device. If the drive unit 601 is divided into assemblies, the drive unit 601 thus has a drive assembly 605, an output assembly 609 and one
Drehmomentwandlerbaugruppe 607 auf. Durch gleichzeitiges Schließen der zweiten Bremse 671 und der Kupplungen 673, 675 ist eine Parksperre in der Antriebseinheit 601 realisierbar. Torque converter assembly 607. A parking lock in the drive unit 601 can be implemented by simultaneously closing the second brake 671 and the clutches 673, 675.
Das Hybridgetriebe 603 (in Übereinstimmung mit Figur 7) kann auch ausgehend von den Schaltelementen 669, 671 , 673, 675 beschrieben werden. Das erste Schaltelement 669 ist zwischen dem zweiten Antriebsaggregat 613 und dem ersten Sonnenrad 623 angeordnet und kann somit beide, die über eine Welle 653 miteinander verbunden sind, gleichzeitig an dem Gehäuse 703 festsetzen. Die anderen Schaltelemente 671 , 673, 675 sind zwischen dem ersten Teilgetriebe 641 auf der einen Seite und der ersten Antriebseinheit 611 bzw. der zweiten Antriebseinheit 615 bzw. der Abtriebsbaugruppe 609 auf der anderen Seite angeordnet. Von diesen anderen Schaltelementen 671 , 673, 675 befindet sich ein zweites Schaltelement 671 zwischen dem Hohlrad 637 und dem Gehäuse 703'. Ein drittes Schaltelement 673 befindet sich zwischen dem zweiten Schaltelement 671 und dem Steg 633. Ein viertes Schaltelement 675 befindet sich zwischen dem Steg 633 und der dritten Antriebseinheit bzw. der Abtriebsbaugruppe 609. The hybrid transmission 603 (in accordance with FIG. 7) can also be described starting from the shift elements 669, 671, 673, 675. The first switching element 669 is arranged between the second drive unit 613 and the first sun gear 623 and can thus fix both, which are connected to one another via a shaft 653, to the housing 703 at the same time. The other shift elements 671, 673, 675 are arranged between the first partial transmission 641 on one side and the first drive unit 611 or the second drive unit 615 or the output assembly 609 on the other side. Of these other switching elements 671, 673, 675, a second switching element 671 is located between the ring gear 637 and the housing 703 '. A third switching element 673 is located between the second switching element 671 and the web 633. A fourth switching element 675 is located between the web 633 and the third drive unit or the output assembly 609.
Anhand der Figur 3 (bzw. Figur 4) sollen die Schaltmöglichkeiten aufgezeigt werden. The switching options are to be shown using FIG. 3 (or FIG. 4).
Durch Einlegen einer „Kupplung 2“ (siehe die Kupplung 275 in Figur 3), vergleiche die Schaltmatrix, lässt sich entweder ein paralleler Hybridbetriebszustand oder ein eCVT- Betriebszustand einstellen. Beim Parallelhybrid werden durch Schalten der übrigen Schaltelemente wie der Bremsen 269, 271 und der weiteren Kupplung 273 die Gänge 1 bis 3 eingestellt, wobei für jeden Gang immer nur eines der drei Schaltelemente 269, 271 , 273 eingelegt ist. Wird nur die zweite Bremse 271 oder die erste Kupplung 273 eingelegt, so lassen sich zwei serielle Hybridbetriebszustände einstellen. By inserting a “clutch 2” (see clutch 275 in FIG. 3), compare the shift matrix, either a parallel hybrid operating state or an eCVT operating state can be set. In the parallel hybrid, gears 1 to 3 are set by switching the other shift elements such as brakes 269, 271 and further clutch 273, only one of the three shift elements 269, 271, 273 being engaged for each gear. If only the second brake 271 or the first clutch 273 is engaged, two serial hybrid operating states can be set.
Ist kein einziges Schaltelement 269, 271 , 273, 275 eingelegt, so befindet sich das Hybridgetriebe 203 bzw. 203' in einer rein elektromotorischen Betriebsweise. If not a single shift element 269, 271, 273, 275 is inserted, the hybrid transmission 203 or 203 'is in a purely electric motor mode of operation.
Aufgrund des weiteren Motors, der zweiten Elektromaschine 215, die in einer Ausführungsform nach Figur 3 vorhanden ist, können die übrigen beiden Antriebsaggregate 21 1 ' und 213' anders dimensionieren, z. B. kleiner als die beiden Antriebsaggregate 211 , 213 in einer Antriebseinheit 201 nach Figur 2. Because of the further motor, the second electric machine 215, which is present in an embodiment according to FIG. 3, the remaining two drive units 21 1 'and 213' can have different dimensions, e.g. B. smaller than the two drive units 211, 213 in a drive unit 201 according to FIG. 2.
Die zusätzlichen Schaltmöglichkeiten aufgrund des weiteren Schaltelements „Kupplung 2“ (siehe Bezugszeichen 275) sind durch eine Umrandung hervorgehoben. Die zuvor vorgestellten Schaltmöglichkeiten lassen sich sehr eingängig insbesondere für eine Vorrichtung nach Figur 3 auch anhand der nachfolgenden Schaltschemas, insbesondere der nachfolgenden Schaltmatrix III, beschreiben. Zu den weiteren gezeigten Schaltmatrizen I, II, und IV wird im Folgenden auf die jeweils zugrundeliegenden Antriebseinheiten bzw. Figuren hingewiesen: The additional switching options due to the additional "clutch 2" switching element (see reference number 275) are highlighted by a border. The switching options presented above can be described in a very catchy manner, in particular for a device according to FIG. 3, using the following switching diagrams, in particular the following switching matrix III. For the further switching matrices I, II and IV shown, reference is made below to the underlying drive units or figures:
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Die Schaltmatrix III, die zu den Figuren Figur 3 und Figur 4 vorgestellt ist, ist unter verschiedenen Gesichtspunkten auch auf eine Antriebseinheit 201 nach Figur 2 anwendbar. The switching matrix III, which is presented with reference to FIGS. 3 and 4, can also be applied to a drive unit 201 according to FIG. 2 from various points of view.
Die angegebenen Übersetzungsverhältnisse bzw. Übersetzungen drücken eine mögliche Dimensionierung der Zahnradstufen aus. Soll ein Kraftfahrzeug schneller oder langsamer betrieben werden, lassen sich auch andere Übersetzungen und Übersetzungsverhältnisse finden. The specified gear ratios or translations express a possible dimensioning of the gear stages. If a motor vehicle is to be operated faster or slower, other ratios and gear ratios can also be found.
Die in den einzelnen Figuren gezeigten Ausgestaltungsmöglichkeiten lassen sich auch untereinander in beliebiger Form verbinden. The design options shown in the individual figures can also be connected to one another in any form.
So ist es natürlich auch möglich und vorteilhaft, die Doppelwellen 265, 267 durch Wellen mit noch mehr inneren Wellen zu ersetzen. So of course it is also possible and advantageous to replace the double shafts 265, 267 with shafts with even more inner shafts.
In Figur 1 ist gezeigt, dass die Rotoren 107, 109 hohle Rotoren zur Durchleitung weiterer Wellen 51 , 57, 59 sein können. Die Antriebsaggregate 21 1 , 21 1 ', 213, 213', 215 können z. B. aus Platzgründen oder um einseitig eine Ausleitung oder eine gleichseitige Momentenein- und -ausleitung zu ermöglichen, ebenfalls mit hohlen Rotoren 307, 309 aufgebaut sein. It is shown in FIG. 1 that the rotors 107, 109 can be hollow rotors for the passage of further shafts 51, 57, 59. The drive units 21 1, 21 1 ', 213, 213', 215 can, for. B. for reasons of space or to allow unilateral diversion or equilateral torque input and output, also be constructed with hollow rotors 307, 309.
Es ist gezeigt worden, dass nur mit einer Bremse 69 operiert werden kann. Auch ist gezeigt worden, dass nur mit einer Kupplung 273 operiert werden kann. Die meisten Schaltvarianten ergeben sich, wenn die Anzahl der in dem Hybridgetriebe 3, 303 bzw. 303' eingebauten Bremsen 69, 269, 271 und die Anzahl der eingebauten Kupplungen 73, 75, 273, 275 jeweils größer als 1 ist. It has been shown that only one brake 69 can be operated. It has also been shown that only one clutch 273 can be used. Most shift variants result when the number of brakes 69, 269, 271 installed in the hybrid transmission 3, 303 or 303 'and the number of clutches 73, 75, 273, 275 installed is each greater than 1.
Durch die wohlüberlegte Schaltmatrix ist es möglich, nur mit sehr wenigen Schaltvorgängen von einem Betriebsmodus in den nächsten Betriebsmodus überzuwechseln, z. B. kann ein erfindungsgemäßes Hybridgetriebe in einem Hybridantriebsstrang so viele verschiede Betriebszustände wie eCVT, serieller Hybrid verschiedener Gangstufen, paralleler Hybrid verschiedener Gangstufen, einem reinen elektrischen Betrieb, einem Boost-Betrieb, einem reduzierten Abgasbetrieb, einer (elektrischen) Rekuperation usw. abdecken. Hierbei bedarf es nur weniger Umschaltvorgänge, die zum Teil parallel bzw. zeitgleich durchgeführt werden können. Bezugszeichenliste The well-considered switching matrix makes it possible to switch from one operating mode to the next operating mode with very few switching operations, e.g. For example, a hybrid transmission according to the invention in a hybrid drive train can cover as many different operating states as eCVT, serial hybrid of different gear stages, parallel hybrid of different gear stages, pure electrical operation, boost operation, reduced exhaust gas operation, (electrical) recuperation, etc. This requires only a few switching processes, some of which can be carried out in parallel or simultaneously. Reference list
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Claims

Patentansprüche: Claims:
1. Antriebseinheit (1, 201, 201 ', 201 ", 401, 401 ', 601) mit einem dedizierten Hybridgetriebe (3, 203, 203', 403, 603), 1. drive unit (1, 201, 201 ', 201 ", 401, 401', 601) with a dedicated hybrid transmission (3, 203, 203 ', 403, 603),
umfassend ein erstes Antriebsaggregat (11 , 211, 211 ', 211", 411, 411 ', 611) und ein zweites Antriebsaggregat (13, 213, 213', 413, 413', 613),  comprising a first drive unit (11, 211, 211 ', 211 ", 411, 411', 611) and a second drive unit (13, 213, 213 ', 413, 413', 613),
die Motoren unterschiedlicher Typen wie Verbrennungskraftmaschine (11, 211, 211 ', 211", 411, 411', 611) und Elektromaschine (13, 15, 213, 213', 215, 413, 415, 413', 613, 615) sind und  the motors are of different types such as internal combustion engines (11, 211, 211 ', 211 ", 411, 411', 611) and electric machines (13, 15, 213, 213 ', 215, 413, 415, 413', 613, 615) and
die mittels eines Planetengetriebes (21, 41, 43, 221, 241, 243, 221 ', 421, 621) an einer gemeinsamen Abtriebswelle (63, 263, 463, 663), insbesondere eines Differentials (101, 301, 419, 501, 619, 701), angeschlossen sind,  by means of a planetary gear (21, 41, 43, 221, 241, 243, 221 ', 421, 621) on a common output shaft (63, 263, 463, 663), in particular a differential (101, 301, 419, 501, 619, 701), are connected,
wobei das zweite Antriebsaggregat (13, 213, 213', 413, 413', 613) wenigstens eine über eine Welle des Hybridgetriebes (3, 203, 203', 403, 603) wirkverbundene bzw. wirkverbindbare Elektromaschine (13, 15, 213, 213', 215, 413, 415, 413', 613, 615) ist,  wherein the second drive unit (13, 213, 213 ', 413, 413', 613) has at least one electric machine (13, 15, 213,) which is operatively connected or operably connected via a shaft of the hybrid transmission (3, 203, 203 ', 403, 603). 213 ', 215, 413, 415, 413', 613, 615),
dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe ein Koppelgetriebe (21, 221, 221 ', 401, 601), insbesondere des Typs reduziertes Koppel-Planeten-Getriebe wie ein Ravigneaux-Planetengetriebe (221, 221'), ist, characterized in that the planetary gear is a coupling gear (21, 221, 221 ', 401, 601), in particular of the reduced coupling planetary gear type such as a Ravigneaux planetary gear (221, 221'),
das insbesondere aufgrund eines, vorzugsweise eines einzigen, z. B. zahnradvereinigenden, Planetenträgers (33, 35, 233, 433, 633),  that in particular due to one, preferably a single, e.g. B. gear uniting, planet carrier (33, 35, 233, 433, 633),
der als Rotationszentrum für wenigstens ein Planetenzahnrad (27, 29, 31 , 227, 229, 480, 680) dient,  which serves as a center of rotation for at least one planet gear (27, 29, 31, 227, 229, 480, 680),
zur Übertragung von zwei über wenigstens das eine Planetenzahnrad (27, 29, 31, 227, 229, 480, 680) fließenden Momentenflüssen (17, 217, 617) ausgebildet ist,  is designed to transmit two torque flows (17, 217, 617) flowing through at least one planetary gear (27, 29, 31, 227, 229, 480, 680),
wobei Schaltelemente (69, 269, 469, 669, 271 , 471 , 671 , 73, 273, 473, 673, 75, 275, 475, 675, 276, 476) in der Antriebseinheit (1, 201, 201 ', 201 ", 401, 601) vorgesehen sind, von denen maximal vier Schaltelemente (69, 269, 469, 669, 271 , 471 , 671 , 73, 273, 473, 673, 75, 275, 475, 675), vorzugsweise mindestens drei Schaltelemente (69, 269, 469, 669, 271 , 471 , 671 , 73, 273, 473, 673), zum Schalten des Hybridgetriebes (3, 203, 203', 403, 603) dienen und  switching elements (69, 269, 469, 669, 271, 471, 671, 73, 273, 473, 673, 75, 275, 475, 675, 276, 476) in the drive unit (1, 201, 201 ', 201 " , 401, 601) are provided, of which a maximum of four switching elements (69, 269, 469, 669, 271, 471, 671, 73, 273, 473, 673, 75, 275, 475, 675), preferably at least three switching elements ( 69, 269, 469, 669, 271, 471, 671, 73, 273, 473, 673), for switching the hybrid transmission (3, 203, 203 ', 403, 603) and
ggf. ein, insbesondere weiteres wie fünftes, Schaltelement (276, 476) zum Trennen des ersten Antriebsaggregats (211 ", 411 ') von dem Hybridgetriebe (203', 403) vorgesehen ist oder ggf. das erste Antriebsaggregat (11 , 21 1 , 21 1 ', 411 , 61 1 ) eine wellenangebundene Verbrennungskraftmaschine ist. If necessary, a switching element (276, 476), in particular a further one, is provided for separating the first drive unit (211 ", 411 ') from the hybrid transmission (203', 403) or possibly the first drive unit (11, 21 1, 21 1 ', 411, 61 1) is a shaft-connected internal combustion engine.
2. Antriebseinheit (1 , 201 , 201 ', 201 ", 401 , 401 ', 601 ) nach Anspruch 1 , 2. Drive unit (1, 201, 201 ', 201 ", 401, 401', 601) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Planetengetriebe ein reduziertes Koppelgetriebe (21 , 41 , 43, 221 , 221 ', 421 , 621 ) mit wenigstens fünf, insbesondere mit sechs, Rädern (81 , 85, 87, 91 , 93, 281 , 283, 285, 287, 291 , 481 , 681 , 683) ist,  the planetary gear is a reduced coupling gear (21, 41, 43, 221, 221 ', 421, 621) with at least five, in particular with six, wheels (81, 85, 87, 91, 93, 281, 283, 285, 287, 291 , 481, 681, 683)
wobei vorzugsweise ein Planet als doppelter Planet (29, 229, 480, 680), z. B. zur Durchleitung zweier Drehmomente, gestaltet ist,  preferably a planet as a double planet (29, 229, 480, 680), e.g. B. is designed to pass two torques,
wobei ein doppelter Planet (29, 229, 480, 680) als zwei Räder (87, 287) gezählt wird.  a double planet (29, 229, 480, 680) being counted as two wheels (87, 287).
3. Antriebseinheit (201 , 201 ', 201 ") nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 3. Drive unit (201, 201 ', 201 ") according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Planetengetriebe (221 , 221 ') sich aus einem Plusgetriebe und aus einem Minusgetriebe zusammensetzt.  the planetary gear (221, 221 ') is composed of a plus gear and a minus gear.
4. Antriebseinheit (201 , 201 ', 201 ") nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. Drive unit (201, 201 ', 201 ") according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Planetengetriebe (221 , 221 ') durch einen Ravigneaux-Planetensatz geschaffen ist, wobei vorzugsweise über wenigstens drei Schaltelemente (269, 271 , 273, 275), insbesondere jedoch höchstens vier Schaltelemente (269, 271 , 273, 275), ein Betriebsmodus des Planetengetriebes (221 , 221 ') veränderbar ist.  the planetary gear (221, 221 ') is created by a Ravigneaux planetary gear set, with an operating mode of preferably over at least three shift elements (269, 271, 273, 275), in particular however at most four shift elements (269, 271, 273, 275) Planetary gear (221, 221 ') is changeable.
5. Antriebseinheit (1 , 201 , 201 ', 201 ", 401 , 401 ', 601 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Drive unit (1, 201, 201 ', 201 ", 401, 401', 601) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Planetengetriebe (21 , 221 , 221 ', 421 , 621 ) zumindest eines der nachfolgenden Bauteile oder Baugruppen umfasst:  the planetary gear (21, 221, 221 ', 421, 621) comprises at least one of the following components or assemblies:
a) zwei Sonnen (23, 25, 223, 225, 423, 425, 623, 625), die vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sind,  a) two suns (23, 25, 223, 225, 423, 425, 623, 625), which are preferably arranged parallel to each other,
b) eine zweistufige Planetenstrecke (77, 277),  b) a two-stage planetary path (77, 277),
c) eine einstufige Planetenstrecke (79, 279, 477, 479, 677, 679),  c) a single-stage planetary route (79, 279, 477, 479, 677, 679),
d) eine Befestigung aller Planeten (227, 229, 480, 680) auf einem gleichen Planetenträger (233, 433, 633),  d) an attachment of all planets (227, 229, 480, 680) on the same planet carrier (233, 433, 633),
e) ein gemeinsames Hohlrad (37, 39, 237, 437, 637), und/oder  e) a common ring gear (37, 39, 237, 437, 637), and / or
f) Planetenzahnräder (229, 287, 480, 680), die in ihrer Breite zwei parallel angeordnete Stufen (277, 279, 477, 479, 677, 679) vereinen können. f) planetary gears (229, 287, 480, 680), the width of two parallel arranged Levels (277, 279, 477, 479, 677, 679) can combine.
6. Antriebseinheit (1 , 201 , 201 ', 201 ", 401 , 401 ', 601 ) nach Anspruch 5, 6. Drive unit (1, 201, 201 ', 201 ", 401, 401', 601) according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Antriebseinheit (1 , 201 , 201 ', 201 ", 401 , 401 ', 601 ) für einen Abtrieb aus dem Planetengetriebe (21 , 221 , 221 ', 421 , 621 ) über das Hohlrad (37, 237, 437, 637) gestaltet ist.  the drive unit (1, 201, 201 ', 201 ", 401, 401', 601) for an output from the planetary gear (21, 221, 221 ', 421, 621) via the ring gear (37, 237, 437, 637) is designed.
7. Antriebseinheit (1 , 201 , 201 ', 201 ", 401 , 401 ', 601 ) nach Anspruch 5 oder 6, 7. drive unit (1, 201, 201 ', 201 ", 401, 401', 601) according to claim 5 or 6,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine, insbesondere schaltbare, Kupplung (73, 273, 473, 673) zwischen dem Planetenträger (35, 233, 433, 633) und dem Hohlrad (37, 237, 437, 637) vorhanden ist.  a, in particular switchable, clutch (73, 273, 473, 673) is present between the planet carrier (35, 233, 433, 633) and the ring gear (37, 237, 437, 637).
8. Antriebseinheit (201 , 201 ', 401 , 601 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. Drive unit (201, 201 ', 401, 601) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine erste Antriebsmaschine (21 1 , 21 1 ', 411 , 61 1 ), insbesondere die Verbrennungskraftmaschine, zum unmittelbaren Antrieb des Planetenträgers (233) gestaltet ist.  a first drive machine (21 1, 21 1 ', 411, 61 1), in particular the internal combustion engine, is designed for direct drive of the planet carrier (233).
9. Antriebseinheit (1 , 201 , 201 ', 201 ", 401 , 401 ', 601 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. Drive unit (1, 201, 201 ', 201 ", 401, 401', 601) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine erste Elektromaschine (13, 15, 213, 213', 413, 413', 613) über eine Welle (53, 55, 253, 453, 653) unmittelbar zum Antrieb einer Sonne (23, 25, 223, 423, 623) des Planetengetriebes (21 , 221 , 221 ', 421 , 621 ) mit diesem mechanisch fest verbunden ist.  a first electric machine (13, 15, 213, 213 ', 413, 413', 613) via a shaft (53, 55, 253, 453, 653) directly for driving a sun (23, 25, 223, 423, 623) of the planetary gear (21, 221, 221 ', 421, 621) is mechanically fixed to it.
10. Antriebseinheit (1 , 201 , 201 ', 201 ", 401 , 401 ', 601 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 10. Drive unit (1, 201, 201 ', 201 ", 401, 401', 601) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
über wenigstens eine Bremse (69, 269, 271 , 469, 669), insbesondere gehäusefeste und/oder hydraulisch betätigbare Bremse, zumindest eine Elektromaschine (13, 15, 213, 213', 213", 413, 413', 613) und/oder eine Sonne (223, 225, 423, 623) des Planetengetriebes (21 , 221 , 221 ', 421 , 621 ) festsetzbar ist.  At least one electric machine (13, 15, 213, 213 ', 213 ", 413, 413', 613) and / or via at least one brake (69, 269, 271, 469, 669), in particular a housing-fixed and / or hydraulically actuable brake. or a sun (223, 225, 423, 623) of the planetary gear (21, 221, 221 ', 421, 621) can be fixed.
1 1. Antriebseinheit (201 ', 201 ", 401 , 401 ', 601 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, 1 1. drive unit (201 ', 201 ", 401, 401', 601) according to any one of claims 5 to 10,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine, insbesondere zweite, Elektromaschine (215, 415, 615) abtriebsseitig an einem Wellenzahnrad (297, 497, 697) einer Abtriebswelle (261 , 461 , 661 ) angreifend an einem Momentflusspfad angeschlossen ist, one, in particular second, electric machine (215, 415, 615) on the output side on one Shaft gear (297, 497, 697) of an output shaft (261, 461, 661) is connected to a torque flow path,
der insbesondere über das Hohlrad (291 , 491 , 691 ) mit dem Planetengetriebe (221 ', 421 , 621 ) verbunden ist,  which is connected to the planetary gear (221 ', 421, 621) in particular via the ring gear (291, 491, 691),
wobei vorzugsweise das Hohlrad (291 , 491 , 691 ) und die, insbesondere zweite, Elektromaschine (215, 415, 615) mittels einer, vorzugsweise hydraulisch betätigbaren, Kupplung (275, 475, 675) im Leistungsfluss trennbar sind,  preferably the ring gear (291, 491, 691) and the, in particular second, electric machine (215, 415, 615) can be separated in the power flow by means of a, preferably hydraulically actuated, clutch (275, 475, 675),
vorteilhafterweise zur Abkopplung des Planetengetriebes (221 ', 421 , 621 ) von der Abtriebswelle (263, 463, 663).  advantageously for decoupling the planetary gear (221 ', 421, 621) from the output shaft (263, 463, 663).
12. Antriebseinheit (1 , 201 , 201 ', 201 ", 401 , 401 ', 601 ) nach Anspruch 11 , 12. Drive unit (1, 201, 201 ', 201 ", 401, 401', 601) according to claim 11,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
beide Elektromaschinen (13, 15, 213, 213', 215, 413, 413', 415, 613, 615) parallel zueinander sich erstreckend, in einem gleichen Gehäuse (103, 303, 503, 503', 703, 703') der Antriebseinheit (1 , 201 , 201 ', 201 ", 401 , 401 ', 601 ) an zwei unterschiedlichen Wellen (53, 55, 253, 255, 453, 455, 653, 655), die durch Rotoren (107, 109, 307, 309, 507, 509, 707, 709) der Elektromaschinen (13, 15, 213, 213', 215, 413, 413', 415, 613, 615) drehbar sind, angebracht sind und  both electrical machines (13, 15, 213, 213 ', 215, 413, 413', 415, 613, 615) extending parallel to each other, in the same housing (103, 303, 503, 503 ', 703, 703') Drive unit (1, 201, 201 ', 201 ", 401, 401', 601) on two different shafts (53, 55, 253, 255, 453, 455, 653, 655) by rotors (107, 109, 307 , 309, 507, 509, 707, 709) of the electrical machines (13, 15, 213, 213 ', 215, 413, 413', 415, 613, 615) are rotatable, are attached and
eine Breite der Antriebseinheit (1 , 201 , 201 ', 201 ", 401 , 401 ', 601 ) durch ihre Statorabmessungen zu einem größten Anteil bestimmt wird.  a width of the drive unit (1, 201, 201 ', 201 ", 401, 401', 601) is largely determined by its stator dimensions.
13. Dediziertes Hybridgetriebe (203, 203', 403, 603), 13. Dedicated hybrid transmission (203, 203 ', 403, 603),
insbesondere für eine Antriebseinheit (1 , 201 , 201 ', 201 ", 401 , 401 ', 601 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridgetriebe (203, 203', 403, 603) als kombinierte Summier- und Differenziergetriebestufe ein Planetengetriebe (241 , 243, 441 , 443, 641 , 643), insbesondere mit einem Ravigneaux-Planetenradsatz (221 , 221 '), umfasst,  in particular for a drive unit (1, 201, 201 ', 201 ", 401, 401', 601) according to one of the preceding claims, characterized in that the hybrid transmission (203, 203 ', 403, 603) as a combined summing and differentiating gear stage a planetary gear (241, 243, 441, 443, 641, 643), in particular with a Ravigneaux planetary gear set (221, 221 '),
das mit wenigstens drei Schaltelementen (69, 73, 75, 269, 271 , 273, 275, 469, 471 , 473, 475, 669, 671 , 673, 675), vorzugsweise mit genau vier Schaltelementen (269, 271 , 273, 275) wie Bremsen (269, 271 ) und/oder Kupplungen (273, 275), insbesondere mit hydraulisch betätigbaren Schaltelementen, ausgestattet ist,  that with at least three switching elements (69, 73, 75, 269, 271, 273, 275, 469, 471, 473, 475, 669, 671, 673, 675), preferably with exactly four switching elements (269, 271, 273, 275 ) such as brakes (269, 271) and / or clutches (273, 275), in particular with hydraulically actuated switching elements,
und in dem eine Anbindung einer Verbrennungskraftmaschine (21 1 , 21 1 '), vorzugsweise über ein kuppelndes Schaltelement (273) des Hybridgetriebes (203, 203I), ggf. über ein, vorzugsweise um eine zentrale Achse rotierbares, Zwischenbauteil Planetenträger (233) des Ravigneaux-Planetenradsatzes (221 , 221 '), derart vorgesehen ist, and in which a connection of an internal combustion engine (21 1, 21 1 '), preferably via a coupling switching element (273) of the hybrid transmission (203, 203I), possibly via an intermediate component, preferably rotatable about a central axis Planet carrier (233) of the Ravigneaux planetary gear set (221, 221 '), is provided in this way,
dass ein Momentenfluss der anzuschließenden Verbrennungskraftmaschine (211 , 21 1 ') an ein Hohlrad (237) des Planetengetriebes (241 , 243) leitbar ist,  that a torque flow of the internal combustion engine (211, 21 1 ') to be connected can be conducted to a ring gear (237) of the planetary gear (241, 243),
und das Hybridgetriebe (203, 203') vorzugsweise eine Bremse (269) umfasst, über die eine der Sonnen (223) des Ravigneaux-Planetenradsatzes (221 , 221 ') festsetzbar  and the hybrid transmission (203, 203 ') preferably comprises a brake (269) via which one of the suns (223) of the Ravigneaux planetary gear set (221, 221') can be fixed
und/oder eine, insbesondere erste, an das Hybridgetriebe (203, 203', 403, 603) anschließbare Elektromaschine (213, 213', 413, 413', 613) festsetzbar ist,  and / or an, in particular first, electric machine (213, 213 ', 413, 413', 613) which can be connected to the hybrid transmission (203, 203 ', 403, 603),
wobei vorteilhafterweise die Bremse (269, 469, 669) eine hydraulisch betätigbare Bremse (269, 469, 669) für ein Festsetzen an einem Gehäuse (303, 503, 503', 703, 703') des Hybridgetriebes (203, 203', 403, 603) ist.  the brake (269, 469, 669) advantageously being a hydraulically actuable brake (269, 469, 669) for fixing to a housing (303, 503, 503 ', 703, 703') of the hybrid transmission (203, 203 ', 403 , 603).
14. Dediziertes Hybridgetriebe (203, 203', 403, 603) nach Anspruch 13, 14. Dedicated hybrid transmission (203, 203 ', 403, 603) according to claim 13,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
in einer Hybridantriebsschaltstellung das Hybridgetriebe (203, 203', 403, 603) zumindest eines der Übersetzungsverhältnisse 2.6, 3.8 oder 5.7,  in a hybrid drive shift position, the hybrid transmission (203, 203 ', 403, 603) at least one of the gear ratios 2.6, 3.8 or 5.7,
insbesondere in einem Übersetzungsbereich von +/- 0.5 um das angegebene especially in a translation range of +/- 0.5 around the specified
Übersetzungsverhältnis herum, Gear ratio around,
aufweist,  having,
wobei die Übersetzungsverhältnisse des Planetengetriebes (241 , 243, 441 , 443, 641 , 643), insbesondere in Abhängigkeit der Stellung der Schaltelemente (269, 271 , 273, 275, 469, 471 , 473, 475, 669, 671 , 673, 675), zwischen 0.5 und 2 liegen.  the gear ratios of the planetary gear (241, 243, 441, 443, 641, 643), in particular depending on the position of the switching elements (269, 271, 273, 275, 469, 471, 473, 475, 669, 671, 673, 675 ), are between 0.5 and 2.
15. Verfahren zum Schalten, 15. Switching method,
insbesondere zum Schalten von Betriebszuständen in einem dedizierten Hybridgetriebe (203, 203', 403, 603) mit jeweils maximal zwei eingelegten in particular for switching operating states in a dedicated hybrid transmission (203, 203 ', 403, 603) with a maximum of two in each case
Schaltelementen (269, 271 , 273, 275, 469, 471 , 473, 475, 669, 671 , 673, 675) pro Betriebszustand, Switching elements (269, 271, 273, 275, 469, 471, 473, 475, 669, 671, 673, 675) per operating state,
und vorteilhafterweise zum Schalten einer Antriebseinheit (201 , 201 ', 201 ", 401 , 401 ', 601 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und/oder eines dediziertem Hybridgetriebes (203, 203', 403, 603) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein rein elektrischer Antrieb durch Öffnen aller Schaltelemente (269, 271 , 273, 275, 469, 471 , 473, 475, 669, 671 , 673, 675) einnehmbar ist, wobei ein serieller Hybridschaltzustand oder insbesondere ein eCVT-Schaltzustand durch Einlegen ausschließlich eines einzigen Schaltelementes (269, 271 , 273, 275, 469, 471 , 473, 475, 669, 671 , 673, 675) einnehmbar ist, and advantageously for switching a drive unit (201, 201 ', 201 ", 401, 401', 601) according to one of claims 1 to 12 and / or a dedicated hybrid transmission (203, 203 ', 403, 603) according to one of claims 13 or 14, characterized in that a purely electric drive can be ingested by opening all switching elements (269, 271, 273, 275, 469, 471, 473, 475, 669, 671, 673, 675), wherein a serial hybrid switching state or in particular an eCVT switching state can be assumed by inserting only a single switching element (269, 271, 273, 275, 469, 471, 473, 475, 669, 671, 673, 675),
und dass insbesondere durch ein Schalten einer Kupplung (275) zwischen einem Hohlrad (237) eines Ravigneaux-Planetenradsatzes (221 , 221 ') und eines Abtriebszahnrades (295) ein Hybridbetriebszustand oder ein eCVT-Zustand einstellbar ist, and that in particular by switching a clutch (275) between a ring gear (237) of a Ravigneaux planetary gear set (221, 221 ') and an output gear (295) a hybrid operating state or an eCVT state can be set,
wobei ein, insbesondere paralleler, Hybridbetriebszustand, insbesondere jeder paralleler Hybridbetriebszustand, durch Einlegen von genau zwei von vier Schaltelementen (269, 271 , 273, 275, 469, 471 , 473, 475, 669, 671 , 673, 675) einnehmbar ist, wherein an, in particular parallel, hybrid operating state, in particular each parallel hybrid operating state, can be assumed by inserting exactly two of four switching elements (269, 271, 273, 275, 469, 471, 473, 475, 669, 671, 673, 675),
und wobei vorzugsweise durch ein Wechsel eines Schaltzustands eines einzigen Schaltelements (269, 271 , 273, 275, 469, 471 , 473, 475, 669, 671 , 673, 675) ein Wechsel von einem ersten Schaltzustand in einen zweiten Schaltzustand zwischen allen Schaltzuständen, die einer parallelen Hybridbetriebsweise zugeordnet sind, ermöglicht wird, and preferably by changing a switching state of a single switching element (269, 271, 273, 275, 469, 471, 473, 475, 669, 671, 673, 675) a change from a first switching state to a second switching state between all switching states, associated with a parallel hybrid mode of operation is made possible
indem insbesondere einzelne Bauteile des Ravigneaux-Planetengetriebes (221 , 221 ') durch wenigstens eine Kupplung (273, 275), vorzugsweise durch zwei Kupplungen (273, 275), und/oder durch wenigstens eine Bremse (269, 271 ), vorzugsweise durch zwei Bremsen (269, 271 ), verbindbar, blockierbar oder freischaltbar sind. in particular individual components of the Ravigneaux planetary gear (221, 221 ') by at least one clutch (273, 275), preferably by two clutches (273, 275), and / or by at least one brake (269, 271), preferably by two Brakes (269, 271), connectable, lockable or unlockable.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111976463A (en) * 2020-08-31 2020-11-24 东风汽车集团有限公司 Hybrid power vehicle driving system capable of realizing single-motor two-gear driving
CN111976464A (en) * 2020-08-31 2020-11-24 东风汽车集团有限公司 Hybrid vehicle driving system for regulating speed by using motor during gear shifting
CN112590525A (en) * 2020-12-16 2021-04-02 浙江盘毂动力科技有限公司 Dual-motor driven electromechanical hybrid transmission stepped speed change structure and vehicle
CN112606674A (en) * 2020-12-16 2021-04-06 浙江盘毂动力科技有限公司 Electromechanical hybrid transmission stepless speed change structure and vehicle
CN113459789A (en) * 2021-07-27 2021-10-01 东风商用车有限公司 Single-motor hybrid power assembly and hybrid power automobile
CN114542667A (en) * 2021-12-28 2022-05-27 厦门卫来运动器材有限公司 Integral power transmission mechanism for fitness equipment
WO2023010246A1 (en) * 2021-08-02 2023-02-09 舍弗勒技术股份两合公司 Hybrid power system and vehicle

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020125347A1 (en) 2020-09-29 2022-03-31 Voith Patent Gmbh Electric motor transmission unit for a drive train
CN112693305A (en) * 2020-12-31 2021-04-23 北京新能源汽车技术创新中心有限公司 Axle and vehicle

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7335123B2 (en) 2004-11-12 2008-02-26 Eaton Corporation Hybrid powertrain system and transformer module
EP1900564A1 (en) * 2005-06-24 2008-03-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Drive device for vehicle
EP2070756A1 (en) * 2006-11-22 2009-06-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Coupling device, power output apparatus with the device, and hybrid vehicle
DE112008001322T5 (en) 2007-10-09 2010-06-24 Aisin AW Co., Ltd., Anjo-shi Hybrid drive device
KR20110049401A (en) 2009-11-05 2011-05-12 현대자동차주식회사 Power train for hybrid vehicle
EP2472144A1 (en) * 2009-08-24 2012-07-04 Shanghai Maple Automobile Co., Ltd Power system of hybrid electric vehicle
US8444516B2 (en) 2010-09-15 2013-05-21 Chrysler Group Llc Multi-speed drive unit
EP2923908A1 (en) * 2012-11-26 2015-09-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hybrid vehicle power transmission device, and hybrid system
US20150292600A1 (en) 2007-12-04 2015-10-15 Xiaolin Ai Multimode electromechanical variable speed transmission apparatus and method of control
WO2016075336A1 (en) 2014-11-14 2016-05-19 Avl List Gmbh Torque transmission device and method for the operation thereof
DE102016204727A1 (en) 2016-03-22 2017-09-28 Zf Friedrichshafen Ag Continuously power split transmission with at least one driving range

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004161053A (en) * 2002-11-11 2004-06-10 Nissan Motor Co Ltd Drive mechanism for hybrid vehicle
CN102785564B (en) * 2012-08-24 2014-12-24 北京理工大学 Front-wheel-driven dual-mode four-gear hybrid drive device
CN103057395B (en) * 2013-01-31 2016-03-30 长城汽车股份有限公司 Hybrid gearbox
EP3100889A1 (en) * 2015-06-03 2016-12-07 ZF Friedrichshafen AG Transmission for a motor vehicle, and power train for a hybrid vehicle having such a transmission
CN106976389B (en) * 2017-02-14 2019-03-26 北京理工大学 Double mode hybrid transmissions
CN206749516U (en) * 2017-04-27 2017-12-15 广州汽车集团股份有限公司 A kind of automobile hybrid power coupling mechanism
CN107379957B (en) * 2017-06-22 2023-08-22 华南理工大学 Hybrid power system and control method thereof

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7335123B2 (en) 2004-11-12 2008-02-26 Eaton Corporation Hybrid powertrain system and transformer module
EP1900564A1 (en) * 2005-06-24 2008-03-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Drive device for vehicle
EP2070756A1 (en) * 2006-11-22 2009-06-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Coupling device, power output apparatus with the device, and hybrid vehicle
DE112008001322T5 (en) 2007-10-09 2010-06-24 Aisin AW Co., Ltd., Anjo-shi Hybrid drive device
US20150292600A1 (en) 2007-12-04 2015-10-15 Xiaolin Ai Multimode electromechanical variable speed transmission apparatus and method of control
EP2472144A1 (en) * 2009-08-24 2012-07-04 Shanghai Maple Automobile Co., Ltd Power system of hybrid electric vehicle
KR20110049401A (en) 2009-11-05 2011-05-12 현대자동차주식회사 Power train for hybrid vehicle
US8444516B2 (en) 2010-09-15 2013-05-21 Chrysler Group Llc Multi-speed drive unit
EP2923908A1 (en) * 2012-11-26 2015-09-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hybrid vehicle power transmission device, and hybrid system
WO2016075336A1 (en) 2014-11-14 2016-05-19 Avl List Gmbh Torque transmission device and method for the operation thereof
DE102016204727A1 (en) 2016-03-22 2017-09-28 Zf Friedrichshafen Ag Continuously power split transmission with at least one driving range

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111976463A (en) * 2020-08-31 2020-11-24 东风汽车集团有限公司 Hybrid power vehicle driving system capable of realizing single-motor two-gear driving
CN111976464A (en) * 2020-08-31 2020-11-24 东风汽车集团有限公司 Hybrid vehicle driving system for regulating speed by using motor during gear shifting
CN111976464B (en) * 2020-08-31 2023-09-19 东风汽车集团有限公司 Hybrid vehicle driving system utilizing motor for speed regulation during gear shifting
CN111976463B (en) * 2020-08-31 2023-12-26 东风汽车集团有限公司 Hybrid vehicle driving system capable of realizing single-motor two-gear driving
CN112590525A (en) * 2020-12-16 2021-04-02 浙江盘毂动力科技有限公司 Dual-motor driven electromechanical hybrid transmission stepped speed change structure and vehicle
CN112606674A (en) * 2020-12-16 2021-04-06 浙江盘毂动力科技有限公司 Electromechanical hybrid transmission stepless speed change structure and vehicle
CN113459789A (en) * 2021-07-27 2021-10-01 东风商用车有限公司 Single-motor hybrid power assembly and hybrid power automobile
WO2023010246A1 (en) * 2021-08-02 2023-02-09 舍弗勒技术股份两合公司 Hybrid power system and vehicle
CN114542667A (en) * 2021-12-28 2022-05-27 厦门卫来运动器材有限公司 Integral power transmission mechanism for fitness equipment

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Publication number Publication date
CN111819097A (en) 2020-10-23
DE102018125082A1 (en) 2020-04-16
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