WO2020099087A1 - Kraftfahrzeuggetriebe für einen hybridantriebsstrang und hybridantriebsstrang - Google Patents

Kraftfahrzeuggetriebe für einen hybridantriebsstrang und hybridantriebsstrang Download PDF

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WO2020099087A1
WO2020099087A1 PCT/EP2019/078988 EP2019078988W WO2020099087A1 WO 2020099087 A1 WO2020099087 A1 WO 2020099087A1 EP 2019078988 W EP2019078988 W EP 2019078988W WO 2020099087 A1 WO2020099087 A1 WO 2020099087A1
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WO
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motor vehicle
ring gear
sun pinion
gear
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PCT/EP2019/078988
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Sebastian Liebert
Benjamin KLUGE
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle transmission for a hybrid drive train according to the preamble of the first claim.
  • Such transmissions are known from the prior art, in particular from DE 10 2017 204 971 A1.
  • DE 10 2017 204 971 A1 proposes a hybrid transmission for coupling an electric motor and an internal combustion engine.
  • the drive power that can be provided by these drive machines can be transmitted by means of an epicyclic gear with several planetary gear sets. It is an object of the invention to provide a motor vehicle transmission which can be shifted in discrete stages, based on the transmission ratio, for a hybrid drive with a small space requirement. This object is achieved by a motor vehicle transmission according to the first claim and by a hybrid drive train according to claim 12.
  • a motor vehicle transmission for a hybrid drive train is to be understood as a speed change transmission which has a transmission input shaft for receiving drive power from a prime mover, preferably an internal combustion engine and preferably an internal combustion engine in a reciprocating piston design. Furthermore, this transmission has a transmission output shaft which can be coupled with one or more drivable wheels to deliver the drive power in the direction of one or preferably more drivable motor vehicle axles, for transmission of the drive power to the road surface.
  • a drivable motor vehicle axle is preferably set up as a front axle and preferably a rear axle, in particular so-called all-wheel drive vehicles have both a drivable front and rear axle.
  • this transmission has a second transmission input shaft, which is coupled to a second drive machine, preferably an electric motor / generator, so-called electromechanical energy converter.
  • This motor vehicle transmission is designed as a switchable transmission and the drive power can thus be transmitted to the transmission output shaft in different, preferably discrete, transmission ratios from at least one of the transmission input shaft, in particular from the first transmission input shaft.
  • a gear ratio is to be understood in particular as a so-called gear or as a so-called shift stage.
  • the motor vehicle transmission has a transmission housing. This gear housing is set up in particular for the rotatable mounting of at least one of these gear input shafts (first, second) and the gear output shaft.
  • a planetary gear set is to be understood as a planetary gear set which has a sun pinion, a ring gear and a planet gear which is rotatably mounted on a web shaft.
  • a planetary gear set preferably has a plurality of planet gears.
  • the planet gear is in particular in engagement with both the ring gear and the sun pinion.
  • Such a planetary gear set is known from the prior art as a so-called minus wheel set.
  • the planetary gear set preferably has a planet gear and a plus planet gear, preferably a plurality of such planet gears and plus planet gears, which are each rotatably mounted on the web shaft and are in engagement with one another.
  • the planet gear meshes with the sun pinion and the plus planet gear meshes with the ring gear.
  • Such a planetary gear set is known from the prior art as a so-called plus wheel set or plus planetary gear set.
  • the motor vehicle transmission has at least two, preferably three, such planetary gear sets, and further preferably the motor vehicle transmission has no more than three of these planetary gear sets.
  • the first planetary gear set accordingly has a first sun pinion, a first ring gear and a first planet gear carrier with a planet gear or planet gears rotatably mounted thereon.
  • the second planetary gear set has a second sun pinion, a second ring gear and a second planet gear carrier with a planet gear or planet gears rotatably mounted thereon.
  • a third, optionally available, planetary gear set has a third sun pinion, a third ring gear and a third planet gear carrier with a planet gear or planet gears rotatably mounted thereon. All available planetary gear sets are preferably arranged concentrically to one another, in particular arranged concentrically to a common central axis, and further preferably these planetary gear sets are arranged axially spaced apart from one another along this central axis.
  • the first and the second planetary gear set in the direction from the first transmission input shaft to the transmission output shaft, are arranged geometrically in the order of the first planetary gear set in front of the second planetary gear set.
  • three planetary gear sets in the direction from the first transmission input shaft to the transmission output shaft are arranged geometrically in the order of the first, third and second planetary gear sets.
  • All these planetary gear sets are preferably designed as so-called plus wheel sets, all planetary gear sets are preferably designed as so-called minus wheel sets, and at least one of the planetary gear sets is particularly preferred as a so-called plus wheel set and the other planetary gear set or sets are designed as so-called minus wheel sets or vice versa.
  • a non-rotatable connection is to be understood to mean that, when transmitting torque from a first component to a second component, the second component has the same speed as the first component to which it is connected in a rotationally fixed manner.
  • Components that are connected to one another in a rotationally fixed manner preferably make direct contact or are connected to one another indirectly by means of a shaft / shaft device and thus without a speed difference in power transmission.
  • a selectively switchable is preferred for the selectively rotationally fixed connection of the two components to one another between them (based on the power transmission)
  • Torque transmission device preferably a brake, preferably a clutch, arranged.
  • Such a torque transmission device makes it possible to selectively connect the two components to one another in a rotationally fixed manner.
  • a selective connection of two components is to be understood to mean that such a connection for torque transmission can optionally be established and canceled again.
  • a torque transmission device of the aforementioned type, or a switching element, is preferably provided for establishing such a selective connection.
  • Components which are connected to one another in a rotationally fixed manner preferably have the same axis of rotation during the power transmission.
  • transmission housing is stationary
  • the component connected to the transmission housing is given the speed zero, the component is stationary and power transmission is not possible.
  • a torque transmission device is preferably to be understood to mean a device for the selective establishment of a torque-conducting connection, that is to say preferably a selectively switchable clutch or a selectively switchable brake.
  • a clutch is also understood to mean a synchronization, preferably a single or multiple-cone synchronization, as is known from switchable transmissions in automobile construction.
  • two rotatably mounted components can be connected to one another with a clutch; in particular, a rotatably mounted component and a permanently stationary component, in particular the transmission housing, can be connected to one another with a brake.
  • Such a torque transmission device is preferably designed as a form-fitting or friction-locking and preferably as a friction-locking device.
  • the aforementioned synchronization is to be understood in particular as a friction-locking device.
  • the proposed motor vehicle transmission can be switched to different states, in particular different gear ratios and preferably to different operating states for power transmission.
  • frictional torque transmission devices have proven to be well controllable devices for this purpose, with which a torque can be transmitted between components even if these components initially do not have synchronism (same speed of the components to be coupled).
  • positive torque transmission devices have proven to be particularly advantageous for the transmission of large torques in a small installation space, in comparison to frictional torque transmission devices.
  • the second drive machine is designed as an electromechanical energy converter and can preferably be operated both as an electrical generator (drive power is delivered to the second drive machine via the second transmission input shaft) and as an electric motor (drive power is delivered from the second drive machine via the second transmission input shaft).
  • the second transmission input shaft is rotatably connected to the first sun pinion.
  • the first transmission input shaft can be selectively connected in a rotationally fixed manner to the first planet gear carrier or is connected to it in a rotationally fixed manner.
  • the transmission output shaft set up to deliver drive power from this motor vehicle transmission, in particular to a drive train of a motor vehicle, can be selectively connected in a rotationally fixed manner to the second ring gear.
  • the first ring gear is rotatably connected to the second sun pinion.
  • a first braking device be provided, which is set up for selectively non-rotatably connecting the first ring gear to the transmission housing.
  • a first clutch device in this motor vehicle transmission is provided, which is provided for selectively rotationally fixed connection of the second ring gear to the transmission output shaft.
  • a second braking device is provided, which is set up for selectively non-rotatably connecting the second transmission input shaft to the transmission housing.
  • a second clutch device is provided, which is set up for selectively rotationally fixed connection of the first sun pinion to the first planet gear carrier.
  • a further embodiment of the invention in which the first sun pinion with the first ring gear can be selectively and non-rotatably connected to the second clutch device.
  • a further embodiment of the invention in which the first ring gear can be connected to the first planet gear carrier with the second clutch device.
  • two elements of the first planetary gear set can thus be connected to one another in such a way that power transmission without loss of rolling power is made possible with the latter.
  • a third clutch device is provided, which is set up for selectively non-rotatably connecting the first transmission input shaft to the first planet gear carrier.
  • a possibility for changing the gear ratio of the motor vehicle transmission is specified in a simple manner by a selective connection.
  • the first transmission input shaft is connected in a rotationally fixed manner to the second planet gear carrier.
  • a particularly simple construction of the motor vehicle transmission can be achieved in particular by a permanently non-rotatable connection.
  • the first ring gear is rotatably connected to the second sun pinion.
  • the first planet gear carrier is rotatably connected to the second planet gear carrier.
  • the motor vehicle transmission has, in addition to the first and the second planetary gear set, a third planetary gear set with a third sun pinion, a third ring gear and a third planet gear carrier with at least one third planet gear rotatably mounted thereon.
  • the motor vehicle transmission preferably has precisely these three planetary gear sets.
  • the third planetary gear set makes it possible, compared to an embodiment with two planetary gear sets, to represent more switchable gear ratios with this motor vehicle transmission.
  • a third braking device is provided, which is set up for selectively rotationally fixed connection of the third ring gear to the transmission housing.
  • a torque transmission device arranged at the proposed position, a favorable gradation of the motor vehicle in relation to the switchable transmission ratios can be achieved.
  • the third planet carrier is connected to the transmission output shaft in a rotationally fixed manner.
  • a simple construction of the motor vehicle transmission can be achieved in particular by means of this rotationally fixed connection.
  • the third sun pinion is non-rotatably connected to the second sun pinion and the first ring gear.
  • a compact structure of the motor vehicle transmission can be achieved in particular by means of the proposed connection.
  • the first planetary gear set preferably has a standard ratio ioi-i which is selected from a range for which ioi-i is less than -1, 2, preferably less than -1, 5 and particularly preferably less than -2 and greater than - 3.5, preferably greater than -3 and particularly preferably greater than -2.4.
  • the second planetary gear set preferably has a standard ratio ioi-n, which is selected from a range for which ioi-n is less than -1, 2, preferably less than -1, 3 and particularly preferably less than -1, 8 and greater than - 3.5, preferably greater than - 2.8 and particularly preferably greater than - 2.2.
  • the third planetary gear set preferably has a standard ratio ioi-m which is selected from a range for which ioi-m is less than -1.2, preferably less than -1.7 and particularly preferably less than -2.0 and preferably greater than - 3.5, preferably greater than - 3.0 and particularly preferably greater than - 2.6.
  • values for the stand translation apply accordingly with the opposite sign, in particular values from 1, 2 to 3.5.
  • this is a parking lock functionality which can be achieved in combination with the third braking device (both inserted); if the first and third braking devices are closed, the motor vehicle transmission is locked and rotation of the transmission output shaft relative to the transmission housing is prevented.
  • this connection offers the particular advantage that an internal combustion engine coupled to it can be started by means of the second drive machine via the first transmission input shaft, and it is also advantageous to be able to freeze (internal combustion engine drives second drive machine when the vehicle is stationary) via a serial mode .
  • an alternative gear can be switched via the first braking device, in which the second transmission input shaft remains rotatable with respect to the transmission housing, and so the second drive machine can be used for driving or for recuperation.
  • a hybrid drive train that is to say a drive train for a hybrid vehicle, is also provided.
  • This drive train has the motor vehicle transmission described above.
  • this drive train has an internal combustion engine which is set up to provide drive power for overcoming driving resistance of the hybrid vehicle.
  • This drive power of the internal combustion engine can be transmitted to the first transmission input shaft, preferably by means of a selectively switchable torque transmission device.
  • the internal combustion engine can thus be selectively connected to the transmission input shaft in a rotational test or is further preferably connected to it in a rotationally fixed manner.
  • This drive train further preferably has a drive train.
  • the drive train is to be understood as a device for transmitting power from this motor vehicle transmission to at least one drivable wheel of the hybrid vehicle.
  • This drivable wheel is preferably designed as a wheel tire combination which is set up to transmit power from this drive train to a road surface.
  • the transmission output shaft is preferably non-rotatably connected to the drive train at least temporarily or permanently. Investigations have shown that a drive train of this type can be used to produce a drive train which has a comparatively simple structure and a comparatively high degree of efficiency compared to drive trains known from the prior art.
  • the proposed drive train is preferably suitable for a so-called inline drive architecture and is designed for this.
  • Under one Drive architecture is to be understood in particular to be the arrangement of the internal combustion engine in relation to the direction of travel of the vehicle in the longitudinal direction with a motor vehicle transmission directly connected to it.
  • Such an arrangement of the drive train is generally known from the prior art as a front longitudinal drive or as a standard drive.
  • the proposed drive train is designed as a so-called front-cross drive architecture.
  • an axially parallel arrangement of the transmission, internal combustion engine and electric machine is preferably also possible, which allows a particularly compact and flexible drive.
  • the proposed motor vehicle transmission it is possible in the proposed motor vehicle transmission to connect at least the internal combustion engine or the second drive machine or both, depending on the type of drive train (inline, front-transverse, axially parallel), to the motor vehicle transmission with an additional transmission ratio. In the case of parallel axes in particular, such a connection with translation is preferred.
  • the internal combustion engine is preferably connected to a rotational nonuniformity damping / eradication system.
  • Fig. 1 A schematic longitudinal section of a first embodiment of the
  • Fig. 2 A schematic longitudinal section of a second embodiment of the
  • Fig. 4 A schematic longitudinal section of a fourth embodiment of the
  • Fig. 6 A schematic longitudinal section of a sixth embodiment of the
  • the embodiment of the motor vehicle transmission shown in Figure 1 has six switchable forward gears and is a preferred embodiment for one
  • An internal combustion engine can be coupled to the first transmission input shaft 1 (not shown).
  • the second drive machine EMA is non-rotatably connected to the first sun pinion 8 via the first sun pinion shaft 4.
  • the first sun pinion 8 can be selectively non-rotatably connected to the transmission housing 0 by means of the first sun pinion shaft 4 and the second brake B04.
  • a first planet gear is rotatably mounted on the first planet gear carrier 14, which meshes with the first sun pinion 8 as well as with the first ring gear 11 for power transmission.
  • the first ring gear 11 is connected in a rotationally fixed manner to the third sun pinion 10 and the second sun pinion 9, and via the first ring gear shaft 3 it is also selectively connected in a rotationally fixed manner to the transmission housing 0 by means of the first brake B03.
  • a second planet gear is rotatably mounted on the second planet gear carrier 15 and meshes with both the second sun pinion 9 and the second ring gear 12 for power transmission.
  • the second ring gear 12 can be selectively and non-rotatably connected to the transmission output shaft 2 with the second ring gear shaft 7 and the first clutch K27.
  • the transmission output shaft 2 is rotatably connected to the third planet gear carrier 16, on which a third planet gear is rotatably mounted.
  • the third planet gear meshes with the third sun pinion 10 as well as with the third ring gear 13 for power transmission.
  • the second clutch K45 is provided, with which the first sun pinion shaft 4 and the first planet gear carrier shaft 5 and thus the first sun pinion 8 and the first planet gear carrier 14 can be selectively connected to one another in a rotationally fixed manner.
  • the third ring gear 13 can be selectively and non-rotatably connected to the transmission housing 0 with the third ring gear shaft 6 and the third brake B06. Furthermore, the third clutch K15 is provided, which is set up for selectively rotationally fixed connection of the first transmission input shaft 1 to the first planet gear carrier shaft 5 and thus to the first planet gear carrier 14.
  • the embodiment of the motor vehicle transmission shown in Figure 2 has six switchable forward gears and is a preferred embodiment for a motor vehicle without electric all-wheel drive.
  • An internal combustion engine can be coupled to the first transmission input shaft 1 (not shown).
  • the second drive machine EMA is non-rotatably connected to the first sun pinion 8 via the first sun pinion shaft 4.
  • the first sun pinion 8 can be selectively non-rotatably connected to the transmission housing 0 by means of the first sun pinion shaft 4 and the second brake B04.
  • a first planet gear is rotatably mounted on the first planet gear carrier 14, which meshes with the first sun pinion 8 as well as with the first ring gear 11 for power transmission.
  • the first ring gear 11 is connected in a rotationally fixed manner to the third sun pinion 10 and the second sun pinion 9, and via the first ring gear shaft 3 it is also selectively connected in a rotationally fixed manner to the transmission housing 0 by means of the first brake B03.
  • a second planet gear is rotatably mounted on the second planet gear carrier 15 and meshes with both the second sun pinion 9 and the second ring gear 12 for power transmission.
  • the second ring gear 12 can be selectively and non-rotatably connected to the transmission output shaft 2 with the second ring gear shaft 7 and the first clutch K27.
  • the transmission output shaft 2 is rotatably connected to the third planet gear carrier 16, on which a third planet gear is rotatably mounted.
  • the third planet gear meshes with the third sun pinion 10 as well as with the third ring gear 13 for power transmission.
  • the second clutch K45 is provided, with which the first sun pinion shaft 4 and the first planet gear carrier shaft 5 and thus the first sun pinion 8 and the first planet gear carrier 14 can be selectively connected to one another in a rotationally fixed manner.
  • the third ring gear 13 can be selectively and non-rotatably connected to the transmission housing 0 with the third ring gear shaft 6 and the third brake B06. Furthermore, in contrast to the embodiment shown above, the first transmission input shaft 1 is connected in a rotationally fixed manner to the first planet gear carrier shaft 5 and thus to the first planet gear carrier 14 (no third clutch K15).
  • the embodiment of the motor vehicle transmission shown in FIG. 3 has four switchable forward gears and is a preferred embodiment for a motor vehicle with electric all-wheel drive.
  • An internal combustion engine can be coupled to the first transmission input shaft 1 (not shown).
  • the second drive machine EMA is non-rotatably connected to the first sun pinion 8 via the first sun pinion shaft 4.
  • a first planet gear is rotatably mounted on the first planet gear carrier 14, which meshes with the first sun pinion 8 as well as with the first ring gear 11 for power transmission.
  • the first ring gear 11 is connected in a rotationally fixed manner to the third sun pinion 10 and the second sun pinion 9, and via the first ring gear shaft 3 it is also selectively connected in a rotationally fixed manner to the transmission housing 0 by means of the first brake B03.
  • a second planet gear is rotatably mounted on the second planet gear carrier 15 and meshes with both the second sun pinion 9 and the second ring gear 12 for power transmission.
  • the second ring gear 12 can be selectively and non-rotatably connected to the transmission output shaft 2 with the second ring gear shaft 7 and the first clutch K27.
  • the transmission output shaft 2 is rotatably connected to the third planet gear carrier 16, on which a third planet gear is rotatably mounted.
  • the third planet gear meshes with the third sun pinion 10 as well as with the third ring gear 13 for power transmission.
  • the second clutch K45 is provided, with which the first sun pinion shaft 4 and the first planet gear carrier shaft 5 and thus the first sun pinion 8 and the first planet gear carrier 14 can be selectively connected to one another in a rotationally fixed manner.
  • the third ring gear 13 can be selectively and non-rotatably connected to the transmission housing 0 with the third ring gear shaft 6 and the third brake B06. Furthermore, the third clutch K15 is provided, which is set up for selectively rotationally fixed connection of the first transmission input shaft 1 to the first planet gear carrier shaft 5 and thus to the first planet gear carrier 14.
  • the embodiment of the motor vehicle transmission shown in FIG. 4 has four switchable forward gears and is a preferred embodiment for a motor vehicle without electric all-wheel drive.
  • An internal combustion engine can be coupled to the first transmission input shaft 1 (not shown).
  • the second drive machine EMA is non-rotatably connected to the first sun pinion 8 via the first sun pinion shaft 4.
  • a first planet gear is rotatably mounted on the first planet gear carrier 14, which meshes with the first sun pinion 8 as well as with the first ring gear 11 for power transmission.
  • the first ring gear 11 is connected in a rotationally fixed manner to the third sun pinion 10 and the second sun pinion 9, and via the first ring gear shaft 3 it is also selectively connected in a rotationally fixed manner to the transmission housing 0 by means of the first brake B03.
  • a second planet gear is rotatably mounted on the second planet gear carrier 15 and meshes with both the second sun pinion 9 and the second ring gear 12 for power transmission.
  • the second ring gear 12 can be selectively and non-rotatably connected to the transmission output shaft 2 with the second ring gear shaft 7 and the first clutch K27.
  • the transmission output shaft 2 is rotatably connected to the third planet gear carrier 16, on which a third planet gear is rotatably mounted.
  • the third planet gear meshes with the third sun pinion 10 as well as with the third ring gear 13 for power transmission.
  • the second clutch K45 is provided, with which the first sun pinion shaft 4 and the first planet gear carrier shaft 5 and thus the first sun pinion 8 and the first planet gear carrier 14 can be selectively connected to one another in a rotationally fixed manner.
  • the third ring gear 13 can be selectively and non-rotatably connected to the transmission housing 0 with the third ring gear shaft 6 and the third brake B06. Furthermore, in contrast to the embodiment shown above, the first transmission input shaft 1 is connected in a rotationally fixed manner to the first planet gear carrier shaft 5 and thus to the first planet gear carrier 14 (no third clutch K15).
  • the embodiment of the motor vehicle transmission shown in FIG. 5 has two switchable forward gears and is a preferred embodiment for a motor vehicle with electric all-wheel drive.
  • An internal combustion engine can be coupled to the first transmission input shaft 1 (not shown).
  • the second drive machine EMA is connected to the first sun pinion 8 via the first sun pinion shaft 4.
  • a first planet gear is rotatably mounted on the first planet gear carrier 14, which meshes with the first sun pinion 8 as well as with the first ring gear 11 for power transmission.
  • the first ring gear 11 is connected to the second sun pinion 9 in a rotational test, and this can also be selectively rotated in the first ring gear shaft 3 by means of the first brake B03 to the transmission housing 0.
  • a second planet gear is rotatably mounted on the second planet gear carrier 15 and meshes with both the second sun pinion 9 and the second ring gear 12 for power transmission.
  • the second ring gear 12 can be selectively connected to the transmission output shaft 2 with the second ring gear shaft 7 and the first clutch K27.
  • the second clutch K45 is provided, with which the first sun pinion shaft 4 and the first planet gear carrier shaft 5 and thus the first sun pinion 8 and the first planet gear carrier 14 can be selectively rotatedly connected to one another.
  • the third clutch K15 is provided, which is set up for selectively rotationally fixed connection of the first transmission input shaft 1 to the first planet gear carrier shaft 5 and thus to the first planet gear carrier 14.
  • the first planet gear carrier 14 is connected to the second planet gear carrier 15 via the first planet gear carrier shaft 5.
  • the third planetary gear set is omitted and the motor vehicle transmission can thus be refined.
  • the embodiment of the motor vehicle transmission shown in FIG. 6 has two switchable forward gears and is a preferred embodiment for a motor vehicle without electric all-wheel drive.
  • An internal combustion engine can be coupled to the first transmission input shaft 1 (not shown).
  • the second drive machine EMA is connected to the first sun pinion 8 via the first sun pinion shaft 4.
  • a first planet gear is rotatably mounted on the first planet gear carrier 14, which meshes with the first sun pinion 8 as well as with the first ring gear 11 for power transmission.
  • the first ring gear 11 is connected to the second sun pinion 9 in a rotational test, and this can also be selectively rotated in the first ring gear shaft 3 by means of the first brake B03 to the transmission housing 0.
  • a second planet gear is rotatably mounted on the second planet gear carrier 15 and meshes with both the second sun pinion 9 and the second ring gear 12 for power transmission.
  • the second ring gear 12 can be selectively connected to the transmission output shaft 2 with the second ring gear shaft 7 and the first clutch K27.
  • the second clutch K45 is provided, with which the first sun pinion shaft 4 and the first planet gear carrier shaft 5 and thus the first sun pinion 8 and the first planet gear carrier 14 can be selectively rotatedly connected to one another.
  • the first transmission input shaft 1 is connected to the first planet gear carrier shaft 5 and thus to the first planet gear carrier 14 in a rotational test (no third clutch K15).
  • first planetary gear carrier shaft 5 is not connected, but rather the first transmission input shaft 1 is connected to the second planetary gear carrier 15 in a rotational test.

Abstract

Kraftfahrzeuggetriebe für einen Hybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten Getriebeeingangswelle (1) zum Aufnehmen von Antriebsleistung einer ersten Antriebsmaschine, mit einer zweiten Getriebeeingangswelle (4) zum Aufnehmen von Antriebsleistung von einer zweiten Antriebsmaschine (EMA), wobei die zweite Antriebsmaschine (EMA) ein elektromechanischer Energiewandler ist, mit einem ersten Planetengetrieberadsatz mit einem ersten Sonnenritzel (8), einem ersten Hohlrad (11) und einem ersten Planetenradträger (14) auf welchem wenigstens ein erstes Planetenrad drehbar gelagert ist und mit einem zweiten Planetengetrieberadsatz mit einem zweiten Sonnenritzel (9), einem zweiten Hohlrad (12) und einem zweiten Planetenradträger (15) auf welchem wenigstens ein zweites Planetenrad drehbar gelagert ist, wobei die zweite Getriebeeingangswelle (4) mit dem ersten Sonnenritzel (8) drehfest verbunden ist, wobei die erste Getriebeeingangswelle (1) mit dem ersten Planetenradträger (14) selektiv drehfest verbindbar oder mit diesem drehfest verbunden ist, wobei eine Getriebeausgangswelle (2) zum Abgeben von Antriebsleistung aus dem Getriebe vorgesehen ist, wobei diese Getriebeausgangswelle (2) mit dem zweiten Hohlrad (12) selektiv drehfest verbindbar ist, wobei das erste Hohlrad (11) mit dem zweiten Sonnenritzel (9) drehfest verbindbar ist, wobei eine erste Bremseinrichtung (B03) zum selektiv drehfesten verbinden des ersten Hohlrads (11) mit einem Getriebegehäuse (0) vorgesehen ist und wobei eine erste Kupplungseinrichtung (K27) zum selektiv drehfesten Verbinden des zweiten Hohlrads (12) mit der Getriebeausgangswelle (2) vorgesehen ist.

Description

Kraftfahrzeuggetriebe für einen Hybridantriebsstrang und
Hybridantriebsstrang
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe für einen Hybridantriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs, derartige Getriebe sind aus dem Stand der Technik, insbesondere aus der DE 10 2017 204 971 A1 , bekannt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines PKW Hybridantriebsstrangs beschrieben, dies ist nicht als eine Einschränkung der Erfindung zu verstehen.
Aktuelle Hybridgetriebe basieren in der Regel auf konventionellen Automatikgetrieben, die für einen rein verbrennungsmotorischen Antriebsstrang ausgelegt sind. Für eine Hybridisierung wird in den ohnehin schon begrenzten Bauraum noch zusätzlich ein elektromechanischer Energiewandler als zweite Antriebmaschine integriert. Daraus kann sich der Nachteil ergeben, dass aufgrund des beschränkten Bauraums meistens nur eine eingeschränkte Elektrifizierung, insbesondere bezogen auf die elektrisch darstellbare Antriebsleistung, erreichen lässt, d.h. es sind nur relativ geringe Antriebs-/Fahrleistung über den rein elektrischen Fahrantrieb ermöglicht. Zudem ist ein derartiges herkömmliches, zum Hybridgetriebe weiterentwickeltes Automatikgetriebe nicht gezielt für einen hybriden Antriebsstrang ausgelegt.
Die DE 10 2017 204 971 A1 schlägt ein Hybridgetriebe zur Koppelung eines Elektromotors und einer Brennkraftmaschine vor. Die von diesen Antriebsmaschinen bereitstellbare Antriebsleistung ist mittels eines Umlaufgetriebes mit mehreren Planetengetrieberadsätzen übertragbar. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein, bezogen auf das Übersetzungsverhältnis, in diskreten Stufen schaltbares Kraftfahrzeuggetriebe für einen Hybridantrieb mit geringem Bauraumbedarf anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeuggetriebe gemäß dem ersten Patentanspruch sowie durch einen Hybridantriebsstrang gemäß Patentanspruch 12 gelöst.
Im Sinne der Erfindung ist unter einem Kraftfahrzeuggetriebe für einen Hybridantriebsstrang ein Geschwindigkeitswechselgetriebe zu verstehen, welches eine Getriebeeingangswelle zur Aufnahme einer Antriebsleistung von einer Antriebsmaschine, vorzugsweise einer Verbrennungskraftmaschine und bevorzugt einem Verbrennungsmotor in Hubkolbenbauweise, aufweist. Weiter weist dieses Getriebe eine Getriebeausgangswelle auf, welche zur Abgabe der aufgenommenen Antriebsleistung in Richtung zu einer oder vorzugsweise mehreren antreibbaren Kraftfahrzeugachsen mit einem oder mehreren antreibbaren Rädern, zur Übertragung der Antriebsleistung auf die Fahrbahnoberfläche, koppelbar ist. Vorzugsweise ist eine solche antreibbare Kraftfahrzeugachse als eine Vorderachse und bevorzugt eine Hinterachse eingerichtet, insbesondere sogenannte Allradkraftfahrzeuge weisen sowohl eine antreibbare Vorder- und Hinterachse auf. Zudem weist dieses Getriebe eine zweite Getriebeeingangswelle auf, welche mit einer zweiten Antriebsmaschine, vorzugsweise einem Elektromotor/Generator, sogenannter elektromechanischer Energiewandler, gekoppelt ist.
Dieses Kraftfahrzeuggetriebe ist als schaltbares Getriebe ausgebildet und die Antriebsleistung ist damit in unterschiedlichen, vorzugsweise diskreten, Übersetzungsverhältnissen von wenigstens einer der Getriebeeingangswelle, insbesondere von der ersten Getriebeeingangswelle, auf die Getriebeausgangswelle übertragbar. Ein derartiges Übersetzungsverhältnis ist insbesondere als sogenannter Gang oder als sogenannte Schaltstufe zu verstehen. Weiter weist das Kraftfahrzeuggetriebe ein Getriebegehäuse auf. Dieses Getriebegehäuse ist insbesondere zur drehbaren Lagerung wenigstens einer dieser Getriebeeingangswellen (erste, zweite) und der Getriebeausgangswelle eingerichtet.
Im Sinne der Erfindung ist unter einem Planetengetrieberadsatz ein Umlaufgetrieberadsatz zu verstehen, welcher ein Sonnenritzel, ein Hohlrad und ein Planetenrad, welches drehbar auf einer Stegwelle gelagert ist, aufweist. Vorzugsweise weist ein derartiger Planetengetrieberadsatz eine Vielzahl von Planetenrädern auf. Das Planetenrad steht insbesondere sowohl mit dem Hohlrad, wie auch mit dem Sonnenritzel in Eingriff. Ein derartiger Umlaufgetrieberadsatz ist aus dem Stand der Technik als sogenannter Minusradsatz bekannt.
Vorzugsweise weist der Umlaufgetrieberadsatz ein Planetenrad und ein Plusplanetenrad auf, vorzugsweise eine Vielzahl von solchen Planetenrädern und Plusplanetenrädern, welche jeweils drehbar auf der Stegwelle gelagert sind und in Eingriff miteinander stehen. Insbesondere das Planetenrad steht in Eingriff mit dem Sonnenritzel und das Plusplanetenrad steht in Eingriff mit dem Hohlrad. Ein derartiger Umlaufgetrieberadsatz ist aus dem Stand der Technik als sogenannter Plusradsatz beziehungsweise Plusplanetengetrieberadsatz bekannt.
Das Kraftfahrzeuggetriebe weist wenigstens zwei, vorzugsweise drei, solche Planetengetrieberadsätze auf und weiter vorzugsweise weist das Kraftfahrzeuggetriebe nicht mehr als drei dieser Planetengetrieberadsätze auf. Der erste Planetengetrieberadsatz weist demnach ein erstes Sonnenritzel, ein erstes Hohlrad und einen ersten Planetenradträger mit darauf drehbar gelagertem Planetenrad oder Planetenrädern auf. Der zweite Planetengetrieberadsatz weist ein zweites Sonnenritzel, ein zweites Hohlrad und einen zweiten Planetenradträger mit darauf drehbar gelagertem Planetenrad oder Planetenrädern auf. Ein dritter, optional vorhandener, Planetengetrieberadsatz weist ein drittes Sonnenritzel, ein drittes Hohlrad und einen dritten Planetenradträger mit darauf drehbar gelagertem Planetenrad oder Planetenrädern auf. Vorzugsweise sind sämtliche vorhandenen Planetengetrieberadsätze konzentrisch zueinander angeordnet, insbesondere zu einer gemeinsamen Zentralachse konzentrisch angeordnet und weiter vorzugsweise sind diese Planetengetrieberadsätze entlang dieser Zentralachse axial voneinander beabstandet angeordnet.
Vorzugsweise sind der erste und der zweite Planetengetrieberadsatz, in Richtung von der ersten Getriebeeingangswelle zu der Getriebeausgangswelle geometrisch in der Reihenfolge ersten Planetengetrieberadsatz vor dem zweiten Planetengetrieberadsatz angeordnet. Vorzugsweise sind drei Planetengetrieberadsätze in Richtung von der ersten Getriebeeingangswelle zu der Getriebeausgangswelle geometrisch in der Reihenfolge erster, dritter, zweiter Planetengetrieberadsatz angeordnet. Insbesondere mittels einer solchen Anordnung der Planetengetrieberadsätze ist ein Kraftfahrzeuggetriebe für einen Hybridantriebsstrang mit geringem Bauraumbedarf darstellbar.
Vorzugsweise sind alle diese Planetengetrieberadsätze als sogenannte Plusradsätze ausgebildet, bevorzugt sind alle Planetengetrieberadsätze als sogenannte Minusradsätze ausgebildet und besonders bevorzugt ist wenigstens einer der Planetengetrieberadsätze als sogenannter Plusradsatz und der oder die anderen Planetengetrieberadsatz sind als sogenannte Minusradsätze ausgebildet oder umgekehrt. Um die gleiche Funktionalität des vorgeschlagenen Getriebes zu gewährleisten, wird vorgeschlagen beim Tausch von Minus- gegen Plus- Planetengetrieberadsatz die Anbindung von Wellen und Schaltelementen, welche an Planetenträger und Planetenhohlrad gekoppelt sind, ebenfalls zu tauschen.
Im Sinne der Erfindung ist unter einer drehfesten Verbindung zu verstehen, dass bei der Drehmomentübertragung von einem ersten Bauteil auf ein zweites Bauteil das zweite Bauteil die gleiche Drehzahl aufweist, wie das erste Bauteil, mit welchem dieses drehfest verbunden ist. Vorzugsweise kontaktieren sich drehfest miteinander verbundene Bauteile unmittelbar oder sind mittelbar mittels einer Welle/Welleneinrichtung und somit ohne Drehzahlunterschied bei der Leistungsübertragung, miteinander verbunden. Bevorzugt ist zur selektiv drehfesten Verbindung der beiden Bauteile miteinander zwischen diesen (bezogen auf die Leistungsübertragung) eine selektiv schaltbare Drehmomentübertragungseinrichtung, vorzugsweise eine Bremse, bevorzugt eine Kupplung, angeordnet. Mittels einer solchen Drehmomentübertragungseinrichtung ist die Möglichkeit geschaffen, die beiden Bauteile selektiv drehfest miteinander zu verbinden.
Im Sinne der Erfindung ist unter einem selektiven Verbinden zweier Bauteile zu verstehen, dass eine solche Verbindung zur Drehmomentübertragung wahlweise herstellbar und wieder aufhebbar ist. Vorzugsweise ist zum Herstellen einer solchen selektiven Verbindung eine Drehmomentübertragungseinrichtung der zuvor genannten Art, beziehungsweise ein Schaltelement, vorgesehen.
Vorzugsweise weisen drehfest miteinander verbundene Bauteile die gleiche Rotationsachse bei der Leistungsübertragung auf. Insbesondere beim Sonderfall einer drehfesten Verbindung eines Bauteils mit dem Getriebegehäuse (Getriebegehäuse steht still), ist diesem mit dem Getriebegehäuse verbundenen Bauteil, die Drehzahl Null vorgegeben, das Bauteil steht still und eine Leistungsübertragung ist nicht möglich.
Vorzugsweise ist unter einer Drehmomentübertragungseinrichtung eine Einrichtung zum selektiven Herstellen einer drehmomentleitenden Verbindung zu verstehen, vorzugsweise also eine selektiv schaltbare Kupplung oder eine selektiv schaltbare Bremse. Im Sinne der Erfindung ist unter einer solchen Kupplung auch eine Synchronisierung, vorzugsweise eine Ein- oder Mehrfachkonussysnchronisierung, wie diese aus schaltbaren Getrieben im Automobilbau bekannt sind, zu verstehen. Mit einer Kupplung sind insbesondere zwei rotierbar gelagerte Bauteile miteinander verbindbar, mit einer Bremse sind insbesondere ein rotierbar gelagertes Bauteil und ein dauerhaft stillstehendes Bauteil, insbesondere das Getriebegehäuse, miteinander verbindbar. Vorzugsweise ist eine solche Drehmomentübertragungseinrichtung als eine formschlüssige oder reibschlüssige und bevorzugt als eine reibformschlüssige Einrichtung ausgebildet. Als eine reibformschlüssige Einrichtung ist insbesondere die zuvor genannte Synchronisierung zu verstehen. Insbesondere mittels derartiger selektiv schaltbarer Verbindungen ist das vorgeschlagene Kraftfahrzeuggetriebe in unterschiedliche Zustände, insbesondere unterschiedliche Übersetzungsstufen und vorzugsweise in unterschiedliche Betriebszustände zur Leistungsübertragung schaltbar. Insbesondere reibschlüssige Drehmomentübertragungseinrichtungen haben sich als gut steuerbare Einrichtungen zu diesem Zweck erwiesen, mit welchen ein Drehmoment zwischen Bauteilen selbst dann übertragbar ist, wenn diese Bauteile zunächst noch keinen Gleichlauf (gleiche Drehzahl der miteinander zu koppelnden Bauteile) aufweisen. Insbesondere formschlüssige Drehmomentübertragungseinrichtungen haben sich als besonders vorteilhaft für die Übertragung großer Drehmomente auf kleinem Bauraum, im Vergleich zu reibschlüssigen Drehmomentübertragungseinrichtungen, erwiesen.
Die zweite Antriebsmaschine ist als ein elektromechanischer Energiewandler ausgebildet und kann vorzugsweise sowohl als elektrischer Generator (Antriebsleistung wird über die zweite Getriebeeingangswelle an die zweite Antriebsmaschine abgegeben) wie auch als elektrischer Motor (Antriebsleistung wird über die zweite Getriebeeingangswelle von der zweiten Antriebsmaschine abgegeben) betrieben werden.
Bei dem vorgeschlagenen Kraftfahrzeuggetriebe ist die zweite Getriebeeingangswelle mit dem ersten Sonnenritzel drehfest verbunden. Weiter ist erste Getriebeeingangswelle mit dem ersten Planetenradträger selektiv drehfest verbindbar oder ist mit diesem drehfest verbunden. Die zum Abgeben von Antriebsleistung aus diesem Kraftfahrzeuggetriebe, insbesondere an einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, eingerichtete Getriebeausgangswelle ist mit dem zweiten Hohlrad selektiv drehfest verbindbar. Das erste Hohlrad ist mit dem zweiten Sonnenritzel drehfest verbunden. Insbesondere mit dieser vorgeschlagenen„Grundtopologie“ des Kraftfahrzeuggetriebes ist ein kompakter Aufbau erreichbar.
Zum Darstellen unterschiedlicher Übersetzungsstufen ist es vorgeschlagen, dass eine erste Bremseinrichtung vorgesehen ist, welche zum selektiv drehfesten Verbinden des ersten Hohlrads mit dem Getriebegehäuse eingerichtet ist. Des Weiteren ist vorgeschlagen, dass eine erste Kupplungseinrichtung in diesem Kraftfahrzeuggetriebe vorgesehen ist, welche zum selektiv drehfesten Verbinden des zweiten Hohlrads mit der Getriebeausgangswelle vorgesehen ist. Untersuchungen haben gezeigt, dass mit einer Anordnung der beiden Drehmomentübertragungseinrichtungen an den angegebenen Stellen eine, für einen Hybridantriebsstrang günstige, Stufung des Kraftfahrzeugs, bezüglich der darstellbaren Gänge, erreichbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine zweite Bremseinrichtung vorgesehen, welche zum selektiv drehfesten Verbinden der zweiten Getriebeeingangswelle mit dem Getriebegehäuse eingerichtet ist.
In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung ist eine zweite Kupplungseinrichtung vorgesehen, welche zum selektiv drehfesten Verbinden des ersten Sonnenritzels mit dem ersten Planetenradträger eingerichtet ist. Alternativ zu dieser Ausführungsform ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, bei welcher das erste Sonnenritzel mit dem ersten Hohlrad selektiv drehfest mit der zweiten Kupplungseinrichtung verbindbar ist. Alternativ zu dieser Ausführungsform ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, bei welcher das erste Hohlrad mit dem ersten Planetenradträger mit der zweiten Kupplungseinrichtung verbindbar ist. Insbesondere durch eine solche zweite Kupplungseinrichtung sind somit zwei Elemente des ersten Planetengetrieberadsatzes derart miteinander verbindbar, dass mit diesem eine Leistungsübertragung ohne Wälzleistungsverluste ermöglicht ist.
In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung ist eine dritte Kupplungseinrichtung vorgesehen, welche zum selektiv drehfesten Verbinden der ersten Getriebeeingangswelle mit dem ersten Planetenradträger eingerichtet ist. Insbesondere durch eine selektive Verbindung ist auf einfache Weise eine Möglichkeit zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses des Kraftfahrzeuggetriebes angegeben.
In einer zu der vorherigen Ausführungsform alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die erste Getriebeeingangswelle drehfest mit dem zweiten Planetenradträger verbunden. Insbesondere durch eine dauerhaft drehfeste Verbindung ist ein besonders einfacher Aufbau des Kraftfahrzeuggetriebes erreichbar. In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung ist das erste Hohlrad drehfest mit dem zweiten Sonnenritzel verbunden.
In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung ist der erste Planetenradträger drehfest mit dem zweiten Planetenradträger verbunden.
In einer bevorzugt Ausführungsform weist das Kraftfahrzeuggetriebe neben dem ersten und dem zweiten Planetengetrieberadsatz noch einen dritten Planetengetrieberadsatz mit einem dritten Sonnenritzel, einem dritten Hohlrad und einem dritten Planetenradträger mit wenigstens einem auf diesem drehbar gelagerten dritten Planetenrad auf. Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeuggetriebe genau diese drei Planetengetrieberadsätze auf. Insbesondere durch den dritten Planetengetrieberadsatz ist die Möglichkeit geschaffen, gegenüber einer Ausführungsform mit zwei Planetengetrieberadsätzen, mehr schaltbare Übersetzungsverhältnisse mit diesem Kraftfahrzeuggetriebe darzustellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine dritte Bremseinrichtung vorgesehen, welche zum selektiv drehfesten Verbinden des dritten Hohlrads mit dem Getriebegehäuse eingerichtet ist. Insbesondere mit einer an der vorgeschlagenen Position angeordneten Drehmomentübertragungseinrichtung ist eine günstige Stufung des Kraftfahrzeugs in Bezug auf die schaltbaren Übersetzungsverhältnisse erreichbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der dritte Planetenradträger drehfest mit der Getriebeausgangswelle verbunden. Insbesondere durch diese drehfeste Verbindung ist ein einfacher Aufbau des Kraftfahrzeuggetriebes erreichbar.
In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung ist das dritte Sonnenritzel drehfest mit dem zweiten Sonnenritzel und dem ersten Hohlrad verbunden. Insbesondere mittels der vorgeschlagenen Verbindung ist ein kompakter Aufbau des Kraftfahrzeuggetriebes erreichbar. Vorzugsweise weist der erste Planetengetrieberadsatz eine Standübersetzung ioi-i auf, welche aus einem Bereich ausgewählt ist für den gilt ioi-i ist kleiner als -1 ,2, bevorzugt kleiner als -1 ,5 und besonders bevorzugt kleiner als -2 und größer als - 3,5, bevorzugt größer als - 3 und besonders bevorzugt größer als - 2,4. Vorzugsweise weist der zweite Planetengetrieberadsatz eine Standübersetzung ioi-n auf, welche aus einem Bereich ausgewählt ist für den gilt ioi-n ist kleiner als -1 ,2, bevorzugt kleiner als -1 ,3 und besonders bevorzugt kleiner als -1 ,8 und größer als - 3,5, bevorzugt größer als - 2,8 und besonders bevorzugt größer als - 2,2. Vorzugsweise weist der dritte Planetengetrieberadsatz eine Standübersetzung ioi-m auf, welche aus einem Bereich ausgewählt ist für den gilt ioi-m ist kleiner als -1 ,2, bevorzugt kleiner als -1 ,7 und besonders bevorzugt kleiner als -2,0 und vorzugsweise größer als - 3,5, bevorzugt größer als - 3,0 und besonders bevorzugt größer als - 2,6. Insbesondere bei Verwednung von Plusplanetengetrieberadsätzen gelten Werte für die Standübersetzung entsprechend mit umgekehrten Vorzeichen, insbesondere also Werte von 1 ,2 bis 3,5.
Mit der ersten Bremseinrichtung ist es ermöglicht zusätzliche Funktionalitäten für das Kraftfahrzeug zu realisieren:
Zum einen ist dies eine Parksperrenfunktionalität, welche in Kombination mit der dritten Bremseinrichtung (beide eingelegt) erreichbar ist; sind die erste und die dritte Bremseinrichtung geschlossen ist das Kraftfahrzeuggetriebe verriegelt und Drehung der Getriebeausgangswelle gegenüber dem Getriebegehäuse ist verhindert. Diese Verschaltung bietet, gegenüber bekannten Parksperrenverschaltungen insbesondere den Vorteil, dass sich über die erste Getriebeeingangswelle eine an diese angekoppelte Brennkraftmaschine mittels der zweiten Antriebsmaschine starten lässt und weiter vorteilhaft ist über einen seriellen Modus auch sein Standladen (Brennkraftmaschine treibt zweite Antriebsmaschine bei stillstehenden Fahrzeug an) ermöglicht. Weiter ist es bei einer solchen Ausgestaltung ermöglicht, dass die zweite Antriebsmaschine übersetzt an die Brennkraftmaschine angebunden ist und das hat zur Folge, dass der Start der Brennkraftmaschine komfortabler und effizienter ablaufen kann als im direkt gekoppelten Seriellen Modus (Übersetzungs = 1 ), da die zweite Antriebsmaschine auf geringerem Drehmomentniveau arbeiten kann.
Darüber hinaus können nur in Verbindung mit dieser Parksperrenfunktionalität jeweils eine der Bremsen der Parksperrenfunktionalität mittels der zweiten Antriebsmaschine oder zweiten Antriebsmaschine und der Brennkraftmaschine auch unter Verspannung des T riebstrangs entlastet werden. Dieses Entlasten ermöglicht ein lastfreies Öffnen und Schließen der Bremsen der Parksperrenfunktionalität.
Zudem ist ein alternativer Gang über die erste Bremseinrichtung schaltbar, bei welchem die zweite Getriebeeingangswelle gegenüber dem Getriebegehäuse rotierbar bleibt und so kann die zweite Antriebsmaschine zum Antrieb oder zur Rekuperation herangezogen werden.
Weiter ist ein Hybridantriebsstrang, also ein Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug, vorgesehen. Dieser Antriebsstrang weist das zuvor beschriebene Kraftfahrzeuggetriebe auf. Weiter weist dieser Antriebsstrang eine Brennkraftmaschine auf, welche zum Bereitstellen einer Antriebsleistung zum Überwinden von Fahrwiderständen des Hybridfahrzeugs eingerichtet ist. Diese Antriebsleistung der Brennkraftmaschine ist, vorzugsweise durch eine selektiv schaltbare Drehmomentübertragungseinrichtung, auf die erste Getriebeeingangswelle übertragbar.
Vorzugsweise ist die Brennkraftmaschine also selektiv drehtest mit der Getriebeeingangswelle verbindbar oder ist weiter vorzugsweise mit dieser drehfest verbunden. Weiter vorzugsweise weist dieser Antriebsstrang einen Triebstrang auf. In diesem Sinn ist unter dem Triebstrang eine Einrichtung zur Leistungsübertragung von diesem Kraftfahrzeuggetriebe zu wenigstens einem antreibbaren Rad des Hybridfahrzeugs zu verstehen. Vorzugsweise ist dieses antreibbare Rad als eine Radreifenkombination ausgebildet, die zur Leistungsübertragung von diesem Antriebsstrang auf eine Fahrbahnoberfläche eingerichtet ist. Vorzugsweise ist die Getriebeausgangswelle wenigstens zeitweise oder dauerhaft mit dem Triebstrang drehfest verbunden. Untersuchungen haben gezeigt, dass mit einem derartigen Antriebsstrang ein Antriebsstrang darstellbar ist, welcher einen vergleichsweise einfachen Aufbau und einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Antriebssträngen aufweist.
Vorzugsweise ist der vorgeschlagene Antriebsstrang für eine so genannte Inline- Antriebsarchitektur geeignet und dafür ausgebildet. Unter einer solchen Antriebsarchitektur ist insbesondere die Anordnung der Brennkraftmaschine, bezogen auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs, in Längsrichtung mit daran unmittelbar anschließendem Kraftfahrzeuggetriebe zu verstehen. Eine derartige Anordnung des Antriebsstrangs ist aus dem Stand der Technik allgemein als Front-Längs-Antrieb oder als Standardantrieb bekannt. Alternativ ist der vorgeschlagenen Antriebsstrang als sogenannte Frontquer-Antriebsarchitektur ausgebildet. Neben Front-Quer und Inline ist vorzugsweise auch eine achsparallele Anordnung von Getriebe, Verbrennungsmotor und E-Maschine ermöglicht, was einen besonders kompakten und flexiblen Antrieb erlaubt.
Weiter ist es bei dem vorgeschlagenen Kraftfahrzeuggetriebe möglich, wenigstens die Brennkraftmaschine oder die zweite Antriebsmaschine oder beide je nach Art des Triebstrangs (Inline, Front-Quer, Achsparallel) mit einer extra Übersetzung an das Kraftfahrzeuggetriebeanzubinden. Insbesondere im Achsparallelen Fall ist eine solche Anbindung mit Übersetzung bevorzugt. Weiter ist die Brennkraftmaschine vorzugsweise mit einem Drehungleichförmigkeits-Dämpfungs-/Tilgungssystem angebunden.
Nachfolgend sind einzelne Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung anhand der teilweise schematisierten Figuren näher erläutert, dabei zeigt:
Fig. 1 : Einen schematisierten Längsschnitt einer ersten Ausführungsform des
Kraftfahrzeuggetriebes,
Fig. 2: Einen schematisierten Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform des
Kraftfahrzeuggetriebes,
Fig. 3: Einen schematisierten Längsschnitt einer dritten Ausführungsform des
Kraftfahrzeuggetriebes,
Fig. 4: Einen schematisierten Längsschnitt einer vierten Ausführungsform des
Kraftfahrzeuggetriebes,
Fig. 5: Einen schematisierten Längsschnitt einer fünften Ausführungsform des
Kraftfahrzeuggetriebes,
Fig. 6: Einen schematisierten Längsschnitt einer sechsten Ausführungsform des
Kraftfahrzeuggetriebes. Die in Figur 1 dargestellte Ausführungsform des Kraftfahrzeuggetriebes weist sechs schaltbare Vorwärtsgänge auf und ist eine bevorzugte Ausführungsform für ein
Kraftfahrzeug mit elektrischem Allradantrieb.
An der ersten Getriebeeingangswelle 1 kann eine Brennkraftmaschine angekoppelt werden (nicht dargestellt). Die zweite Antriebsmaschine EMA ist über die erste Sonnenritzelwelle 4 mit dem ersten Sonnenritzel 8 drehfest verbunden. Mittels der ersten Sonnenritzelwelle 4 und der zweiten Bremse B04 ist das erste Sonnenritzel 8 selektiv drehfest mit dem Getriebegehäuse 0 verbindbar. Auf dem ersten Planetenradträger 14 ist ein erstes Planetenrad drehbar gelagert, welches zur Leistungsübertragung sowohl mit dem ersten Sonnenritzel 8, wie auch mit dem ersten Hohlrad 1 1 kämmt. Das erste Hohlrad 1 1 ist drehfest mit den dritten Sonnenritzel 10 und dem zweiten Sonnenritzel 9 verbunden und über die erste Hohlradwelle 3 ist dieses auch selektiv drehfest, mittels der ersten Bremse B03, mit dem Getriebegehäuse 0 verbindbar.
Auf dem zweiten Planetenradträger 15 ist ein zweites Planetenrad drehbar gelagert, welches zur Leistungsübertragung sowohl mit dem zweiten Sonnenritzel 9 als auch mit dem zweiten Hohlrad 12 kämmt. Das zweite Hohlrad 12 ist mit der zweiten Hohlradwelle 7 und der ersten Kupplung K27 selektiv drehfest mit der Getriebeausgangswelle 2 verbindbar. Weiter ist die Getriebeausgangswelle 2 drehfest mit dem dritten Planetenradträger 16 verbunden, auf welchem ein drittes Planetenrad drehbar gelagert ist. Das dritte Planetenrad kämmt zur Leistungsübertragung sowohl mit dem dritten Sonnenritzel 10, wie auch mit dem dritten Hohlrad 13. Zum Verblocken des ersten Planetengetrieberadsatzes ist die zweite Kupplung K45 vorgesehen, mit welcher die erste Sonnenritzelwelle 4 und die erste Planetenradträgerwelle 5 und damit das erste Sonnenritzel 8 und der erste Planetenradträger 14 selektiv drehfest miteinander verbindbar sind.
Das dritte Hohlrad 13 ist mit der dritten Hohlradwelle 6 und der dritten Bremse B06 selektiv drehfest mit dem Getriebegehäuse 0 verbindbar. Weiter ist die dritte Kupplung K15 vorgesehen, welche zum selektiv drehfesten Verbinden der ersten Getriebeeingangswelle 1 mit der ersten Planetenradträgerwelle 5 und somit mit dem ersten Planetenradträger 14 eingerichtet ist. Die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform des Kraftfahrzeuggetriebes weist sechs schaltbare Vorwärtsgänge auf und ist eine bevorzugte Ausführungsform für ein Kraftfahrzeug ohne elektrischem Allradantrieb.
An der ersten Getriebeeingangswelle 1 kann eine Brennkraftmaschine angekoppelt werden (nicht dargestellt). Die zweite Antriebsmaschine EMA ist über die erste Sonnenritzelwelle 4 mit dem ersten Sonnenritzel 8 drehfest verbunden. Mittels der ersten Sonnenritzelwelle 4 und der zweiten Bremse B04 ist das erste Sonnenritzel 8 selektiv drehfest mit dem Getriebegehäuse 0 verbindbar. Auf dem ersten Planetenradträger 14 ist ein erstes Planetenrad drehbar gelagert, welches zur Leistungsübertragung sowohl mit dem ersten Sonnenritzel 8, wie auch mit dem ersten Hohlrad 1 1 kämmt. Das erste Hohlrad 1 1 ist drehfest mit den dritten Sonnenritzel 10 und dem zweiten Sonnenritzel 9 verbunden und über die erste Hohlradwelle 3 ist dieses auch selektiv drehfest, mittels der ersten Bremse B03, mit dem Getriebegehäuse 0 verbindbar.
Auf dem zweiten Planetenradträger 15 ist ein zweites Planetenrad drehbar gelagert, welches zur Leistungsübertragung sowohl mit dem zweiten Sonnenritzel 9 als auch mit dem zweiten Hohlrad 12 kämmt. Das zweite Hohlrad 12 ist mit der zweiten Hohlradwelle 7 und der ersten Kupplung K27 selektiv drehfest mit der Getriebeausgangswelle 2 verbindbar. Weiter ist die Getriebeausgangswelle 2 drehfest mit dem dritten Planetenradträger 16 verbunden, auf welchem ein drittes Planetenrad drehbar gelagert ist. Das dritte Planetenrad kämmt zur Leistungsübertragung sowohl mit dem dritten Sonnenritzel 10, wie auch mit dem dritten Hohlrad 13. Zum Verblocken des ersten Planetengetrieberadsatzes ist die zweite Kupplung K45 vorgesehen, mit welcher die erste Sonnenritzelwelle 4 und die erste Planetenradträgerwelle 5 und damit das erste Sonnenritzel 8 und der erste Planetenradträger 14 selektiv drehfest miteinander verbindbar sind.
Das dritte Hohlrad 13 ist mit der dritten Hohlradwelle 6 und der dritten Bremse B06 selektiv drehfest mit dem Getriebegehäuse 0 verbindbar. Weiter ist, im Gegensatz zu der zuvor dargestellten Ausführungsform, die erste Getriebeeingangswelle 1 mit der ersten Planetenradträgerwelle 5 und somit mit dem ersten Planetenradträger 14 drehfest verbunden (Entfall von dritter Kupplung K15). Die in Figur 3 dargestellte Ausführungsform des Kraftfahrzeuggetriebes weist vier schaltbare Vorwärtsgänge auf und ist eine bevorzugte Ausführungsform für ein Kraftfahrzeug mit elektrischem Allradantrieb.
An der ersten Getriebeeingangswelle 1 kann eine Brennkraftmaschine angekoppelt werden (nicht dargestellt). Die zweite Antriebsmaschine EMA ist über die erste Sonnenritzelwelle 4 mit dem ersten Sonnenritzel 8 drehfest verbunden. Auf dem ersten Planetenradträger 14 ist ein erstes Planetenrad drehbar gelagert, welches zur Leistungsübertragung sowohl mit dem ersten Sonnenritzel 8, wie auch mit dem ersten Hohlrad 1 1 kämmt. Das erste Hohlrad 1 1 ist drehfest mit den dritten Sonnenritzel 10 und dem zweiten Sonnenritzel 9 verbunden und über die erste Hohlradwelle 3 ist dieses auch selektiv drehfest, mittels der ersten Bremse B03, mit dem Getriebegehäuse 0 verbindbar.
Auf dem zweiten Planetenradträger 15 ist ein zweites Planetenrad drehbar gelagert, welches zur Leistungsübertragung sowohl mit dem zweiten Sonnenritzel 9 als auch mit dem zweiten Hohlrad 12 kämmt. Das zweite Hohlrad 12 ist mit der zweiten Hohlradwelle 7 und der ersten Kupplung K27 selektiv drehfest mit der Getriebeausgangswelle 2 verbindbar. Weiter ist die Getriebeausgangswelle 2 drehfest mit dem dritten Planetenradträger 16 verbunden, auf welchem ein drittes Planetenrad drehbar gelagert ist. Das dritte Planetenrad kämmt zur Leistungsübertragung sowohl mit dem dritten Sonnenritzel 10, wie auch mit dem dritten Hohlrad 13. Zum Verblocken des ersten Planetengetrieberadsatzes ist die zweite Kupplung K45 vorgesehen, mit welcher die erste Sonnenritzelwelle 4 und die erste Planetenradträgerwelle 5 und damit das erste Sonnenritzel 8 und der erste Planetenradträger 14 selektiv drehfest miteinander verbindbar sind.
Das dritte Hohlrad 13 ist mit der dritten Hohlradwelle 6 und der dritten Bremse B06 selektiv drehfest mit dem Getriebegehäuse 0 verbindbar. Weiter ist die dritte Kupplung K15 vorgesehen, welche zum selektiv drehfesten Verbinden der ersten Getriebeeingangswelle 1 mit der ersten Planetenradträgerwelle 5 und somit mit dem ersten Planetenradträger 14 eingerichtet ist.
Weiter entfällt, im Gegensatz zu den zuvor dargestellten Ausführungsformen, die zweite Bremse B04 und das Getriebe kann somit entfeinert werden. Die in Figur 4 dargestellte Ausführungsform des Kraftfahrzeuggetriebes weist vier schaltbare Vorwärtsgänge auf und ist eine bevorzugte Ausführungsform für ein Kraftfahrzeug ohne elektrischem Allradantrieb.
An der ersten Getriebeeingangswelle 1 kann eine Brennkraftmaschine angekoppelt werden (nicht dargestellt). Die zweite Antriebsmaschine EMA ist über die erste Sonnenritzelwelle 4 mit dem ersten Sonnenritzel 8 drehfest verbunden. Auf dem ersten Planetenradträger 14 ist ein erstes Planetenrad drehbar gelagert, welches zur Leistungsübertragung sowohl mit dem ersten Sonnenritzel 8, wie auch mit dem ersten Hohlrad 1 1 kämmt. Das erste Hohlrad 1 1 ist drehfest mit den dritten Sonnenritzel 10 und dem zweiten Sonnenritzel 9 verbunden und über die erste Hohlradwelle 3 ist dieses auch selektiv drehfest, mittels der ersten Bremse B03, mit dem Getriebegehäuse 0 verbindbar.
Auf dem zweiten Planetenradträger 15 ist ein zweites Planetenrad drehbar gelagert, welches zur Leistungsübertragung sowohl mit dem zweiten Sonnenritzel 9 als auch mit dem zweiten Hohlrad 12 kämmt. Das zweite Hohlrad 12 ist mit der zweiten Hohlradwelle 7 und der ersten Kupplung K27 selektiv drehfest mit der Getriebeausgangswelle 2 verbindbar. Weiter ist die Getriebeausgangswelle 2 drehfest mit dem dritten Planetenradträger 16 verbunden, auf welchem ein drittes Planetenrad drehbar gelagert ist. Das dritte Planetenrad kämmt zur Leistungsübertragung sowohl mit dem dritten Sonnenritzel 10, wie auch mit dem dritten Hohlrad 13. Zum Verblocken des ersten Planetengetrieberadsatzes ist die zweite Kupplung K45 vorgesehen, mit welcher die erste Sonnenritzelwelle 4 und die erste Planetenradträgerwelle 5 und damit das erste Sonnenritzel 8 und der erste Planetenradträger 14 selektiv drehfest miteinander verbindbar sind.
Das dritte Hohlrad 13 ist mit der dritten Hohlradwelle 6 und der dritten Bremse B06 selektiv drehfest mit dem Getriebegehäuse 0 verbindbar. Weiter ist, im Gegensatz zu der zuvor dargestellten Ausführungsform, die erste Getriebeeingangswelle 1 mit der ersten Planetenradträgerwelle 5 und somit mit dem ersten Planetenradträger 14 drehfest verbunden (Entfall von dritter Kupplung K15).
Die in Figur 5 dargestellte Ausführungsform des Kraftfahrzeuggetriebes weist zwei schaltbare Vorwärtsgänge auf und ist eine bevorzugte Ausführungsform für ein Kraftfahrzeug mit elektrischem Allradantrieb. An der ersten Getriebeeingangswelle 1 kann eine Brennkraftmaschine angekoppelt werden (nicht dargestellt). Die zweite Antriebsmaschine EMA ist über die erste Sonnenritzelwelle 4 mit dem ersten Sonnenritzel 8 drehtest verbunden. Auf dem ersten Planetenradträger 14 ist ein erstes Planetenrad drehbar gelagert, welches zur Leistungsübertragung sowohl mit dem ersten Sonnenritzel 8, wie auch mit dem ersten Hohlrad 1 1 kämmt. Das erste Hohlrad 1 1 ist drehtest mit dem zweiten Sonnenritzel 9 verbunden und über die erste Hohlradwelle 3 ist dieses auch selektiv drehtest, mittels der ersten Bremse B03, mit dem Getriebegehäuse 0 verbindbar.
Auf dem zweiten Planetenradträger 15 ist ein zweites Planetenrad drehbar gelagert, welches zur Leistungsübertragung sowohl mit dem zweiten Sonnenritzel 9 als auch mit dem zweiten Hohlrad 12 kämmt. Das zweite Hohlrad 12 ist mit der zweiten Hohlradwelle 7 und der ersten Kupplung K27 selektiv drehtest mit der Getriebeausgangswelle 2 verbindbar.
Zum Verblocken des ersten Planetengetrieberadsatzes ist die zweite Kupplung K45 vorgesehen, mit welcher die erste Sonnenritzelwelle 4 und die erste Planetenradträgerwelle 5 und damit das erste Sonnenritzel 8 und der erste Planetenradträger 14 selektiv drehtest miteinander verbindbar sind.
Weiter ist die dritte Kupplung K15 vorgesehen, welche zum selektiv drehfesten Verbinden der ersten Getriebeeingangswelle 1 mit der ersten Planetenradträgerwelle 5 und somit mit dem ersten Planetenradträger 14 eingerichtet ist. Der erste Planetenradträger 14 ist über die erste Planetenradträgerwelle 5 drehtest mit dem zweiten Planetenradträger 15 verbunden.
Im Gegensatz zu den zuvor dargestellten Ausführungsformen entfällt der dritte Planetengetrieberadsatz und das Kraftfahrzeuggetriebe kann so entfeinert werden.
Die in Figur 6 dargestellte Ausführungsform des Kraftfahrzeuggetriebes weist zwei schaltbare Vorwärtsgänge auf und ist eine bevorzugte Ausführungsform für ein Kraftfahrzeug ohne elektrischem Allradantrieb. An der ersten Getriebeeingangswelle 1 kann eine Brennkraftmaschine angekoppelt werden (nicht dargestellt). Die zweite Antriebsmaschine EMA ist über die erste Sonnenritzelwelle 4 mit dem ersten Sonnenritzel 8 drehtest verbunden. Auf dem ersten Planetenradträger 14 ist ein erstes Planetenrad drehbar gelagert, welches zur Leistungsübertragung sowohl mit dem ersten Sonnenritzel 8, wie auch mit dem ersten Hohlrad 1 1 kämmt. Das erste Hohlrad 1 1 ist drehtest mit dem zweiten Sonnenritzel 9 verbunden und über die erste Hohlradwelle 3 ist dieses auch selektiv drehtest, mittels der ersten Bremse B03, mit dem Getriebegehäuse 0 verbindbar.
Auf dem zweiten Planetenradträger 15 ist ein zweites Planetenrad drehbar gelagert, welches zur Leistungsübertragung sowohl mit dem zweiten Sonnenritzel 9 als auch mit dem zweiten Hohlrad 12 kämmt. Das zweite Hohlrad 12 ist mit der zweiten Hohlradwelle 7 und der ersten Kupplung K27 selektiv drehtest mit der Getriebeausgangswelle 2 verbindbar.
Zum Verblocken des ersten Planetengetrieberadsatzes ist die zweite Kupplung K45 vorgesehen, mit welcher die erste Sonnenritzelwelle 4 und die erste Planetenradträgerwelle 5 und damit das erste Sonnenritzel 8 und der erste Planetenradträger 14 selektiv drehtest miteinander verbindbar sind.
Weiter ist, im Gegensatz zu der zuvor dargestellten Ausführungsform, die erste Getriebeeingangswelle 1 mit der ersten Planetenradträgerwelle 5 und somit mit dem ersten Planetenradträger 14 drehtest verbunden (Entfall von dritter Kupplung K15).
Weiter ist auch nicht die erste Planetenradträgerwelle 5, sondern die erste Getriebeeingangswelle 1 drehtest mit dem zweiten Planetenradträger 15 verbunden.
Bezugszeichenliste
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Claims

Ansprüche
1. Kraftfahrzeuggetriebe für einen Hybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten Getriebeeingangswelle zum Aufnehmen von Antriebsleistung einer ersten Antriebsmaschine und mit einer zweiten Getriebeeingangswelle zum Aufnehmen von Antriebsleistung von einer zweiten Antriebsmaschine, wobei die zweite Antriebsmaschine ein elektromechanischer Energiewandler ist, und mit einem ersten Planetengetrieberadsatz mit einem ersten Sonnenritzel, einem ersten Hohlrad und einem ersten Planetenradträger auf welchem wenigstens ein erstes Planetenrad drehbar gelagert ist und
mit einem zweiten Planetengetrieberadsatz mit einem zweiten Sonnenritzel, einem zweiten Hohlrad und einem zweiten Planetenradträger auf welchem wenigstens ein zweites Planetenrad drehbar gelagert ist,
wobei die zweite Getriebeeingangswelle mit dem ersten Sonnenritzel drehfest verbunden ist, wobei die erste Getriebeeingangswelle mit dem ersten
Planetenradträger selektiv drehfest verbindbar oder mit diesem drehfest verbunden ist, wobei eine Getriebeausgangswelle zum Abgeben von
Antriebsleistung aus dem Getriebe vorgesehen ist und wobei diese
Getriebeausgangswelle mit dem zweiten Hohlrad selektiv drehfest verbindbar ist und wobei das erste Hohlrad mit dem zweiten Sonnenritzel drehfest verbindbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine erste Bremseinrichtung zum selektiv drehfesten verbinden des ersten Hohlrads mit einem Getriebegehäuse vorgesehen ist und
dass eine erste Kupplungseinrichtung zum selektiv drehfesten Verbinden des zweiten Hohlrads mit der Getriebeausgangswelle vorgesehen ist.
2. Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
eine zweite Bremseinrichtung vorgesehen ist, die zum selektiv drehfesten Verbinden der zweiten Getriebeeingangswelle mit dem Getriebegehäuse eingerichtet ist.
3. Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Kupplungseinrichtung vorgesehen ist, welche zum selektiv drehfesten Verbinden
des ersten Sonnenritzels mit dem ersten Planetenradträger oder
des ersten Sonnenritzels mit dem ersten Hohlrad oder
des ersten Hohlrads mit dem ersten Planetenradträger
eingerichtet ist.
4. Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
eine dritte Kupplungseinrichtung vorgesehen ist, die zum selektiv drehfesten Verbinden der ersten Getriebeeingangswelle mit dem ersten Planetenradträger eingerichtet ist.
5. Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Getriebeeingangswelle drehfest mit dem zweiten Planetenradträger verbunden ist.
6. Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Hohlrad drehfest mit dem zweiten Sonnenritzel verbunden ist.
7. Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Planetenradträger drehfest mit dem zweiten Planetenradträger verbunden ist.
8. Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
dieses einen dritten Planetengetrieberadsatz mit einem dritten Sonnenritzel, einem dritten Hohlrad und einem dritten Planetenradträger mit wenigstens einem auf diesem drehbar gelagerten dritten Planetenrad aufweist.
9. Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
eine dritte Bremseinrichtung vorgesehen ist, die zum selektiv drehfesten Verbinden des dritten Hohlrads mit dem Getriebegehäuse eingerichtet ist.
10. Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, dass
der dritte Planetenradträger drehfest mit der Getriebeausgangswelle verbunden ist.
1 1. Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass
das dritte Sonnenritzel drehfest mit dem zweiten Sonnenritzel und dem ersten Hohlrad verbunden ist.
12. Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer ersten Antriebsmaschine, welche selektiv drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar ist und als Brennkraftmaschine ausgebildet ist.
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