WO2020147876A1

WO2020147876A1 - Hybride getriebeeinheit mit zwei planetenradsätzen und leistungsverzweigung; antriebsstrang sowie kraftfahrzeug

Info

Publication number: WO2020147876A1
Application number: PCT/DE2019/101082
Authority: WO
Inventors: Laurent BAYOUX; Matthieu Rihn
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-01-17
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2020-07-23
Anticipated expiration: 2021-07-17
Also published as: DE102019104522A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit (1) für ein hybrides Kraftfahrzeug (2), mit einem Planetengetriebe (3), wobei das Planetengetriebe (3) mit einem ersten Planetenradsatz (4) und einem zweiten Planetenradsatz (5) ausgestattet ist, zwei elektrischen Maschinen (6a, 6b), wobei eine erste elektrische Maschine (6a) mit einem ersten Sonnenrad (7), das sich mit dem ersten Planetenradsatz (4) in Zahneingriff befindet, gekoppelt ist, sowie mehreren, jeweils eine Bremse oder eine Kupplung bildenden und zwischen einer aktivierten Stellung und einer deaktivierten Stellungen verstellbaren Schalteinrichtungen (8, 9, 10, 11), wobei die Schalteinrichtungen (8, 9, 10, 11) zum Schalten verschiedener Getriebeübersetzungen zwischen einem mit einem Verbrennungsmotor (12) koppelbaren Eingang (13) sowie einem Ausgang (14) und/oder zwischen der ersten elektrischen Maschine (6a) sowie dem Ausgang (14) wirkend eingesetzt sind, wobei die erste elektrische Maschine (6a) derart angeordnet ist, dass in der aktivierten Stellung zumindest einer Schalteinrichtung (9) die zumindest eine Schalteinrichtung (9) zum rotatorischen Koppeln des Eingangs (13) mit einem den ersten Planetenradsatz (4) aufnehmenden ersten Planetenträger (15) dient, sodass bei einem Ansteuern der ersten elektrischen Maschine (6a) als Generator ein Betriebszustand zur Erzeugung einer variabel einstellbaren Getriebeübersetzung umsetzbar ist. Zudem betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang (20) sowie ein Kraftfahrzeug (2).

Description

Hybride Getriebeeinheit mit zwei Planetenradsätzen und Leistunqsverzweiqunq; Antriebsstranq sowie Kraftfahrzeuq

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit (auch als (dediziertes) Hybridgetriebe be zeichnet) für ein hybrides Kraftfahrzeug, mit einem Planetengetriebe, wobei das Pla netengetriebe mit einem ersten Planetenradsatz und einem zweiten Planetenradsatz ausgestattet ist, zwei elektrischen Maschinen, wobei eine erste elektrische Maschine mit einem ersten Sonnenrad, das sich mit dem ersten Planetenradsatz in Zahneingriff befindet, gekoppelt ist, sowie mehreren, jeweils eine Bremse oder eine Kupplung bil denden und zwischen einer aktivierten Stellung und einer deaktivierten Stellungen verstellbaren Schalteinrichtungen, wobei die Schalteinrichtungen zum Schalten ver schiedener Getriebeübersetzungen zwischen einem mit einem Verbrennungsmotor koppelbaren Eingang sowie einem Ausgang und/oder zwischen der ersten elektri schen Maschine sowie dem Ausgang wirkend eingesetzt sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang und ein Kraftfahrzeug.

Aus dem Stand der Technik sind bereits verschiedene gattungsgemäße Ausführungen von Hybridgetrieben realisiert. Beispielsweise ist mit der US 2018/0194214 A1 eine Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug offenbart. Hierdurch wird ein sogenannter 1 -Modus-Powersplit-Hybride eingeführt, der es ermöglicht auch vier Stufengänge durch zusätzliche Kupplungen zu erreichen.

Weiterer Stand der Technik ist mit der EP 3 072 723 B1 , der EP 2 934 929 B1 und der US 9 586 468 B2 bekannt.

Als Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen hat es sich je doch herausgestellt, dass die bekannten Getriebeeinheiten häufig einen relativ kom plexen Aufbau aufweisen, was an der relativ hohen Anzahl an vorhandener Schaltein richtungen liegt. Dies bringt einen erhöhten Herstell- und Montageaufwand sowie ei nen erhöhten Bauraumbedarf mit sich. Gewisse Anordnungen der Getriebeeinheit re lativ zu einem Verbrennungsmotor des jeweiligen Kraftfahrzeuges lassen sich daher nicht oder nur relativ schwierig umsetzen. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine hybride Getriebeeinheit zur Verfügung zu stellen, die einen möglichst einfachen Aufbau und eine vielseitige Ein setzbarkeit aufweist und kompakt umgesetzt ist.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die erste elektrische Maschine der art angeordnet ist, dass in der aktivierten Stellung zumindest einer Schalteinrichtung die zumindest eine Schalteinrichtung zum rotatorischen Koppeln des Eingangs mit ei nem den ersten Planetenradsatz aufnehmenden ersten Planetenträger dient, sodass bei einem Ansteuern der ersten elektrischen Maschine als Generator ein Betriebszu stand zur Erzeugung einer variabel einstellbaren Getriebeübersetzung (eCVT-Betrieb) umsetzbar ist.

Die Anzahl an vorhandenen Schalteinrichtungen wird weitgehend reduziert, wobei zu gleich durch die beiden elektrischen Maschinen ein leistungsfähiger Antrieb zur Verfü gung gestellt wird. Auch findet durch verschiedene Getriebeübersetzungen in einem Antriebszustand des Verbrennungsmotors sowie der elektrischen Maschinen eine ausreichende Leistungswandlung statt.

Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.

Demnach ist es von Vorteil, wenn die weitere, zweite elektrische Maschine direkt oder indirekt mit dem Ausgang oder mit einer Hinterachse des Kraftfahrzeuges verbunden ist. Dadurch ergibt sich eine hinsichtlich des Wirkungsgrades optimierte Anordnung der üblicherweise als Antriebsmotor eingesetzten zweiten elektrischen Maschine. Be sonders vorteilhaft ist die zweite elektrische Maschine direkt / unmittelbar mit dem Ausgang verbunden. In weiter bevorzugten Ausführungen ist die zweite elektrische Maschine indirekt mit dem Ausgang verbunden, etwa durch eine Verzahnung oder durch ein Endloszugmittel, wie eine Kette. Die zweite elektrische Maschine kann sich auch direkt mit einer Differenzialkrone eines Differenzialgetriebes in Eingriff befinden. Zudem ist es zweckmäßig, wenn eine erste Schalteinrichtung und / oder eine zweite Schalteinrichtung (der vorzugsweise nicht mehr als vier Schalteinrichtungen) als Kupplung ausgebildet sind / ist. Dadurch lässt sich der Verbrennungsmotor geschickt von dem Planetengetriebe entkoppeln.

Als zweckmäßig hat es sich dabei herausgestellt, wenn die erste Schalteinrichtung als eine Kupplung, die zwischen dem Eingang und dem ersten Sonnenrad wirkend einge setzt ist, ausgebildet ist, sodass in der aktivierten Stellung der ersten Schalteinrich tung der Eingang mit dem ersten Sonnenrad rotatorisch verbunden ist (d.h. eine An triebsleistung zwischen dem Eingang und dem ersten Sonnenrad übertragbar ist) und in der deaktivierten Stellung der ersten Schalteinrichtung der Eingang von dem ersten Sonnenrad entkoppelt ist (d.h. keine Antriebsleistung zwischen dem Eingang und dem ersten Sonnenrad übertragbar ist).

Seitens der zweiten Schalteinrichtung ist es besonders zweckmäßig, wenn diese als eine Kupplung, die zwischen dem Eingang und dem ersten Planetenträger des ersten Planetenradsatzes wirkend eingesetzt ist, ausgebildet ist, sodass in der aktivierten Stellung der zweiten Schalteinrichtung der Eingang mit dem ersten Planetenträger ro tatorisch verbunden ist (d.h. eine Antriebsleistung zwischen dem Eingang und dem ersten Planetenträger übertragbar ist) und in der deaktivierten Stellung der zweiten Schalteinrichtung der Eingang von dem ersten Planetenträger entkoppelt ist (d.h. kei ne Antriebsleistung zwischen dem Eingang und dem ersten Planetenträger übertrag bar ist).

Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn eine dritte Schalteinrichtung und / oder eine vierte Schalteinrichtung (der nicht mehr als vier Schalteinrichtungen) als Bremse aus gebildet sind / ist. Dadurch lassen sich auch die übrigen Getriebeübersetzungen ein fach schalten.

Von Vorteil ist es in dem Zusammenhang zudem, wenn die dritte Schalteinrichtung als eine auf ein zweites Sonnenrad einwirkende Bremse ausgebildet ist, wobei das zweite Sonnenrad mit einem zweiten Planetenradsatz des Planetengetriebes in Zahneingriff steht, sodass in der aktivierten Stellung der dritten Schalteinrichtung eine Rotation des zweiten Sonnenrades blockiert ist und in der deaktivierten Stellung der dritten Schalt einrichtung eine freie Rotation des zweiten Sonnenrades ermöglicht ist.

Für die vierte Schalteinrichtung ist es des Weiteren zweckmäßig, wenn diese als eine auf das erste Sonnenrad einwirkende Bremse ausgebildet ist, sodass in der aktivier ten Stellung der vierten Schalteinrichtung eine Rotation des ersten Sonnenrades blo ckiert ist und in der deaktivierten Stellung der vierten Schalteinrichtung eine freie Ro tation des ersten Sonnenrades ermöglicht ist.

Besonders bevorzugt sind die vier Schalteinrichtungen zum Umsetzen von vier unter schiedlichen Getriebeübersetzungen in einem Antriebszustand des Verbrennungsmo tors ausgebildet. In diesem Zusammenhang ist es insbesondere vorteilhaft, wenn zu dem ein Standladezustand über diese vier Schalteinrichtungen gebildet wird, indem der Verbrennungsmotor der ersten elektrischen Maschine, die als Generator wirkt, ei ne Antriebsleistung zuführt. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die vier Schalteinrichtun gen ein Rückwärtsfahren in einem elektrischen Betrieb der ersten elektrischen Ma schine oder der zweiten elektrischen Maschine ermöglichen.

Seitens des Aufbaus des Planetengetriebes hat es sich auch als zweckmäßig heraus gestellt, wenn ein mit dem ersten Planetenradsatz in Zahneingriff befindliches erstes Hohlrad mit einem zweiten Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes drehfest gekoppelt ist und/oder der erste Planetenträger des ersten Planetenradsatzes mit ei nem mit dem zweiten Planetenradsatz in Zahneingriff befindlichen zweiten Hohlrad drehfest gekoppelt ist.

Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit ei ner erfindungsgemäßen Getriebeeinheit nach einer der zuvor beschriebenen Ausfüh rungen und einer mit der Getriebeeinheit verbundenen Antriebsachse.

Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, wie ei nem Otto- oder Dieselmotor, und diesem Antriebsstrang, wobei der Eingang der Ge triebeeinheit an eine Ausgangswelle des Verbrennungsmotors angeschlossen oder anschließbar ist. In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein dediziertes Hybridge triebe mit Planetenradsatz sowie einer Leistungsverzweigung realisiert. Das dedizierte Hybridgetriebe weist erfindungsgemäß einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz, eine erste elektrische Maschine, eine zweite elektrische Maschine und Schalteinrichtungen auf. Die erste elektrische Maschine besitzt eine Generator funktion und ist mit einem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbunden. Die zweite elektrische Maschine besitzt eine Motorfunktion und ist mit einem Getriebeaus gang (Ausgang) verbunden oder an einer Hinterachse eines Fahrzeuges angeordnet.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen, in einem teilweise dargestellten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges eingesetzten Getriebeeinheit nach einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung aller durch die Getriebeeinheit der Fig.

1 schaltbarer Gänge und Betriebszustände,

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen, in einem teilweise dargestellten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges eingesetzten Getriebeeinheit nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung aller durch die Getriebeeinheit der Fig.

3 schaltbarer Gänge und Betriebszustände,

Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen, in einem teilweise dargestellten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges eingesetzten Getriebeeinheit nach einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 ein Diagramm zur Veranschaulichung aller durch die Getriebeeinheit der Fig.

5 schaltbarer Gänge und Betriebszustände, sowie Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges samt der erfindungs gemäßen Getriebeeinheit nach Fig. 1 , wobei die Getriebeeinheit an der Vor derachse des Kraftfahrzeuges sowie in einer Queranordnung mit dem Ver brennungsmotor eingesetzt ist.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die verschiedenen Ausführungsbeispiele prinzipiell frei mitei nander kombiniert werden.

Mit Fig. 1 ist ein Antriebsstrang 20 eines Kraftfahrzeuges 2 seitens einer erfindungs gemäßen Getriebeeinheit 1 gut zu erkennen. Die in diesem Antriebsstrang 20 einge setzte Getriebeeinheit 1 ist als Flybridgetriebe realisiert und alternativ auch als solches bezeichnet. Eine bevorzugte Position der Getriebeeinheit 1 und des Antriebsstranges 20 ist in Fig. 7 in einem schematisch dargestellten Kraftfahrzeug 2 (hier Pkw) gezeigt. Hierbei ist zu erkennen, dass die Getriebeeinheit 1 mit dem Antriebsstrang 20 an einer (ersten) Antriebsachse 18 in Form einer Vorderachse 19 des Kraftfahrzeuges 2 wir kend eingesetzt ist.

Die Getriebeeinheit 1 bildet somit einen Eingang 13, der mit einem Verbrennungsmo tor 12 gekoppelt ist oder koppelbar ist, und einen Ausgang 14, der mit einem Abtrieb, hier zwei Rädern 22a, 22b des Kraftfahrzeuges 2 antreibend gekoppelt ist oder kop pelbar ist, aus. Hierbei handelt es sich um eine Front-Quer-Anordnung des Verbren nungsmotors 12 samt der Getriebeeinheit 1 . Eine in Fig. 1 schematisch dargestellte Drehachse 23 einer Ausgangswelle 21 (Kurbelwelle) des Verbrennungsmotors 12 so wie der Getriebeeinheit 1 ist folglich quer, etwa senkrecht, zur Fahrzeuglängsachse ausgerichtet. Die Fig. 7 zeigt somit eine Querkonfiguration (die Antriebs- und Ab triebswelle befinden sich auf der gleichen Achse), wobei die Erfindung selbstverständ lich auch in einer Längskonfiguration (Motor-Getriebe vorne, Getriebewelle zu den hin teren Antriebsrädern) einsetzbar ist.

Gemäß der Ausbildung als Hybridgetriebe weist die Getriebeeinheit 1 ein zweistufiges Planetengetriebe 3 sowie eine mit diesem Planetengetriebe 3 wirkverbundene erste elektrische Maschine 6a auf. Der prinzipielle Aufbau der Getriebeeinheit 1 ist beson ders gut in Fig. 1 zu erkennen. Demnach weist das Planetengetriebe 3 einen ersten Planetenradsatz 4 auf, der die erste Getriebestufe des Planetengetriebes 3 bildet, so wie einen zweiten Planetenradsatz 5 auf, der die zweite Getriebestufe des Planeten getriebes 3 bildet. Der erste Planetenradsatz 4 / die einzelnen (ersten) Planetenräder 24 des ersten Planetenradsatzes 4 befindet / befinden sich einerseits mit einem ersten Sonnenrad 7, andererseits mit einem ersten Hohlrad 25 in Zahneingriff. Der erste Pla netenradsatz 4 ist mit seinen einzelnen (ersten) Planetenrädern 24 auf einem ersten Planetenträger 15 verdrehbar angeordnet.

Es ist zu erkennen, dass der erste Planetenträger 1 5 gleichzeitig ein (zweites) Hohlrad 26 der zweiten Getriebestufe des Planetengetriebes 3 bildet. Der erste Planetenträger 15 ist somit drehfest mit dem zweiten Hohlrad 26 verbunden, welches zweite Hohlrad 26 wiederum mit dem zweiten Planetenradsatz 5 / den (zweiten) Planetenrädern 27 des zweiten Planetenradsatzes 5 in Zahneingriff steht. Die einzelnen (zweiten) Plane tenräder 27 des zweiten Planetenradsatzes 5, befinden sich zudem in Zahneingriff mit einem zweiten Sonnenrad 17. Das erste Hohlrad 25 ist des Weiteren drehfest mit ei nem zweiten Planetenträger 28, der die zweiten Planetenräder 27 drehbar lagert, ver bunden. Der zweite Planetenträger 28 und das erste Hohlrad 25 sind jeweils unmittel bar drehfest mit dem Ausgang 14 der Getriebeeinheit 1 / des Planetengetriebes 3 ver bunden.

Die erste elektrische Maschine 6a weist auf typische Weise einen Stator 29 sowie ei nen relativ zu dem Stator 29 verdrehbar gelagerten Rotor 30 auf. Der Rotor 30 ist in nerhalb des Stators 29 drehbar aufgenommen. Der Rotor 30 ist drehfest auf einer Triebwelle 31 der ersten elektrischen Maschine 6a angebracht. Die Triebwelle 31 ist mit ihrer Drehachse parallel, d. h. beabstandet zu der zentralen Drehachse 23 der Ge triebeeinheit 1 angeordnet. Die Triebwelle 31 ist des Weiteren über eine Zahnradstufe 32 mit dem ersten Sonnenrad 7 des Planetengetriebes 3 rotatorisch gekoppelt. Folg lich ist die erste elektrische Maschine 6a mit einem Bestandteil 6 des Planetengetrie bes 3 in Form des ersten Sonnenrades 7 wirkverbunden. In weiteren Ausführungen ist die erste elektrische Maschine 6a auch nicht zwingend mit ihrer Triebwelle 31 parallel zu der Drehachse 23 angeordnet, sondern beispielsweise koaxial zur Getriebeachse / Drehachse 23 und weiter bevorzugt direkt auf dem ersten Sonnenrad 7 montiert. Ein fest auf der Triebwelle 31 angebrachtes Zahnrad 33 befindet sich mit einem getrie begehäuseseitig gelagerten Zwischenzahnrad 34 in Zahneingriff, welches Zwischen zahnrad 34 sich weiter mit einem an dem ersten Sonnenrad 7 angebrachten Verzah nungsbereich 35 in Zahneingriff befindet.

In Fig. 1 ist des Weiteren zu erkennen, dass in dem Antriebsstrang 20 seitens des Verbrennungsmotors 12 prinzipiell ein Drehschwingungsdämpfer 36 integrierbar ist. Der Drehschwingungsdämpfer 36 ist hier zwischen der Ausgangswelle 21 des Ver brennungsmotors 12 und dem Eingang 13 der Getriebeeinheit 1 angeordnet. Der Drehschwingungsdämpfer 36 kann prinzipiell als Bestandteil der Getriebeeinheit 1 o- der als separater Bestandteil davon angesehen werden.

Erfindungsgemäß sind in Fig. 1 exakt, d. h. nicht mehr und auch nicht weniger als vier Schalteinrichtungen 8, 9, 10, 11 in der Getriebeeinheit 1 integriert, um durch ihre de aktivierten und aktivierten Stellungen die einzelnen Getriebeübersetzungen / Gänge und Betriebszustände, wie sie aus der Fig. 2 hervorgehen, umzusetzen.

Eine erste Schalteinrichtung 8 ist als eine Kupplung realisiert. Die erste Schalteinrich tung 8 ist zwischen dem Eingang 13 und dem ersten Sonnenrad 7 wirkend eingesetzt. Durch Ausbildung der ersten Schalteinrichtung 8 als Kupplung, ist der Eingang 13 und somit im Betrieb des Kraftfahrzeuges 2 die Ausgangswelle 21 des Verbrennungsmo tors 12, in einer aktivierten Stellung der Schalteinrichtung 8 drehfest mit dem ersten Sonnenrad 7 gekoppelt und in einer deaktivierten Stellung der Schalteinrichtung 8 von dem ersten Sonnenrad 7 drehentkoppelt, d. h. frei relativ zu diesem verdrehbar. Die aktivierte Stellung der ersten Schalteinrichtung 8 ist somit eine geschlossene Kupp lungsstellung, wohingegen die deaktivierte Stellung eine geöffnete Kupplungsstellung ist.

Eine zweite Schalteinrichtung 9 ist ebenfalls als Kupplung realisiert. Die zweite

Schalteinrichtung 9 ist zwischen dem Eingang 13 und dem ersten Planetenträger 15 wirkend eingesetzt. Demnach ist der Eingang 13 und somit im Betrieb des Kraftfahr zeuges 2 die Ausgangswelle 21 des Verbrennungsmotors 12 in der aktivierten Stel- lung der zweiten Schalteinrichtung 9 drehtest mit dem ersten Planetenträger 1 5 ver bunden und in einer deaktivierten Stellung der zweiten Schalteinrichtung 9 von dem ersten Planetenträger 15 drehentkoppelt, d. h. frei relativ zu diesem verdrehbar ange ordnet. Somit ist die aktivierte Stellung der zweiten Schalteinrichtung 9 eine geschlos sene Kupplungsstellung und die deaktivierte Stellung der zweiten Schalteinrichtung 9 eine geöffnete Kupplungsstellung.

Die dritte Schalteinrichtung 10 und die vierte Schalteinrichtung 1 1 sind jeweils als Bremsen realisiert. Die dritte Schalteinrichtung 10 ist jene Bremse, die mit dem zwei ten Sonnenrad 17 zusammenwirkt. Die dritte Schalteinrichtung 10 ist somit fähig, das zweite Sonnenrad 17 gegenüber einem fahrzeugrahmenfesten Bereich 37 des Kraft fahrzeuges 2 abzubremsen / festzuhalten. In einer aktivierten Stellung der dritten Schalteinrichtung 10 wirkt die dritte Schalteinrichtung 10 derart auf das zweite Son nenrad 17, dass dieses in seiner Verdrehung relativ zu dem fahrzeugrahmenfesten Bereich 37 des Kraftfahrzeuges 2 blockiert ist; in einer deaktivierten Stellung der drit ten Schalteinrichtung 10 ist die dritte Schalteinrichtung 10 derart angeordnet, dass sie eine freie Rotation des zweiten Sonnenrades 17 relativ zu dem Bereich 37 freigibt / zulässt.

Auf gleiche Weise wie die dritte Schalteinrichtung 10 wirkt im Wesentlichen die vierte Schalteinrichtung 1 1 . Diese wirkt jedoch nicht auf das zweite Sonnenrad 17, sondern auf das erste Sonnenrad 7.

Neben der ersten elektrischen Maschine 6a ist erfindungsgemäß eine zweite elektri sche Maschine 6b vorhanden. Die zweite elektrische Maschine 6b ist im Wesentlichen gleich der ersten elektrischen Maschine 6a aufgebaut. Die zweite elektrische Maschi ne 6b ist in dieser Ausführung direkt an dem Ausgang 14 angebracht, d.h. mit ihrem Rotor 30 drehfest mit dem Ausgang 14 verbunden. Prinzipiell ist es gemäß weiteren Ausführungen auch von Vorteil, wenn die zweite elektrische Maschine 6b an einer Hinterachse 16 (zweiten Antriebsachse) des Kraftfahrzeuges 2 angeordnet ist (Hinter achse 16 in Fig. 7). Gemäß weiteren Ausführungen ist die zweite elektrische Maschi ne 6b indirekt mit dem Ausgang 14 verbunden, etwa durch eine Verzahnung oder durch ein Endloszugmittel, wie eine Kette. Oder die zweite elektrische Maschine 6b befindet sich direkt mit einer Differenzialkrone eines Differenzialgetriebes in Eingriff. Die zweite elektrische Maschine 6b ist vorzugsweise in einem Motormodus betrieben, während die erste elektrische Maschine 6a in einem Generatormodus betrieben ist.

In Verbindung mit Fig. 2 sind die einzelnen Betriebs- / Antriebszustände des Antriebs stranges 20 veranschaulicht (K1 ist erste Schalteinrichtung 8, K2 ist zweite Schaltein richtung 9, B1 ist vierte Schalteinrichtung 11 und B2 ist dritte Schalteinrichtung 10). In einem Antriebszustand (erster Betriebszustand) wirkt entweder ausschließlich der Verbrennungsmotor 12 oder der Verbrennungsmotor 12 unterstützt von der ersten elektrischen Maschine 6a und/oder der zweiten elektrischen Maschine 6b antreibend auf die Räder 22a, 22b ein.

Zum Umsetzen einer ersten Getriebeübersetzung (1. Gang) nach Fig. 2 befinden sich die erste Schalteinrichtung 8 sowie die dritte Schalteinrichtung 10 in ihrer aktivierten Stellung, während sich die zweite Schalteinrichtung 9 und die vierte Schalteinrichtung 11 in ihren deaktivierten Stellungen befinden. Demnach kommt es zu einer Übertra gung der Antriebsleistung über den Eingang 13, das erste Sonnenrad 7, den ersten Planetenradsatz 4, den ersten Planetenträger 15, das zweite Flohlrad 26, den zweiten Planetenradsatz 5, den zweiten Planetenträger 28 hin zu dem Ausgang 14.

Zum Umsetzen einer zweiten Getriebeübersetzung (2. Gang) nach Fig. 2 befinden sich die zweite Schalteinrichtung 9 und die dritte Schalteinrichtung 10 in ihrer aktivier ten Stellung, während die erste Schalteinrichtung 8 und die vierte Schalteinrichtung 11 in ihrer deaktivierten Stellung geschalten sind. Dabei kommt es zu einem Übertragen der Antriebsleistung von dem Eingang 13 über den ersten Planetenträger 15, das zweite Flohlrad 26, den zweiten Planetenradsatz 5 hin zu dem Ausgang 14.

Zum Umsetzen einer dritten Getriebeübersetzung (3. Gang) nach Fig. 2 befinden sich die erste Schalteinrichtung 8 und die zweite Schalteinrichtung 9 in ihrer aktivierten Stellung und die dritte Schalteinrichtung 10 sowie die vierte Schalteinrichtung 11 be finden sich in ihrer deaktivieren Stellung. Die Antriebsleistung wird von dem Eingang 13 sowohl auf das erste Sonnenrad 7 als auch auf den ersten Planetenträger 15 über- tragen. Von dort wird die Antriebsleistung über den ersten Planetenradsatz 4 und das erste Hohlrad 25 auf den Ausgang 14 übertragen.

Zum Umsetzen einer vierten Getriebeübersetzung (4. Gang) nach Fig. 2 befinden sich die erste Schalteinrichtung 8 und die dritte Schalteinrichtung 10 in ihrer deaktivierten Stellung und die zweite Schalteinrichtung 9 sowie die und vierte Schalteinrichtung 1 1 in ihrer aktivierten Stellung. Somit wird Antriebsleistung von dem Eingang 13 über den ersten Planetenträger 15, den ersten Planetenradsatz 4 und das erste Hohlrad 25 auf den Ausgang 14 übertragen.

In Fig. 2 ist auch ein Standladezustand (zweiter Betriebszustand) des Antriebsstran ges 20 veranschaulicht. Hierbei wird bei laufendem Verbrennungsmotor 12 eine An triebsleistung des Verbrennungsmotors 12 der als Generator arbeitenden ersten elektrischen Maschine 6a zugeführt und dort in eine elektrische Energie zur Speiche rung in einer Batterie gewandelt. In diesem Standladezustand befindet sich die erste Schalteinrichtung 8 in ihrer aktivierten Stellung, wohingegen die zweite, dritte und vier te Schalteinrichtung 9, 10, 1 1 in ihre deaktivierten Stellungen geschalten sind. Die An triebsleistung des Verbrennungsmotors 12 wird über eine durch den ersten Planeten träger 15 und die Zahnradstufe 32 gebildete Getriebeübersetzung übertragen.

Außerdem ist gemäß Fig. 2 eine Leistungsteilung („PowerSplit“) unter Umsetzung ei nes elektrischen stufenlosen Getriebes (eCVT) in einem dritten Betriebszustand er möglicht. In diesem dritten Betriebszustand / eCVT-Zustand befindet sich die zweite Schalteinrichtung 9 in ihrer aktivierten Stellung und die erste Schalteinrichtung 8, die dritte Schalteinrichtung 10 sowie die vierte Schalteinrichtung 1 1 befinden sich in ihren deaktivierten Stellungen. Dadurch ist es möglich durch den Generatormodus der ers ten elektrischen Maschine 6a in Abhängigkeit des angesteuerten Generatormomentes eine stufenlose Übersetzungsänderung zwischen dem Eingang 13 und dem Ausgang 14 zu erzielen.

Wie des Weiteren aus Fig. 2 ersichtlich, ist über die vier Schalteinrichtungen 8, 9, 10,

1 1 auch ein Rückwärtsfahrzustand (vierter Betriebszustand des Antriebsstranges 20) umsetzbar. Dies ist vorzugsweise rein elektrisch ermöglicht. Bei rein elektrischer Rückwärtsfahrt sind alle vier Schalteinrichtungen 8, 9, 10, 11 in ihrer deaktivierten Stellung angeordnet.

In Verbindung mit den Fign. 3 und 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel und mit den Fign. 5 und 6 ein drittes Ausführungsbeispiel veranschaulicht. In diesem Zusammen hang sei darauf hingewiesen, dass diese weiteren Ausführungsbeispiele prinzipiell im Aufbau und in der Funktionsweise dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen, so- dass der Kürze wegen nachfolgend lediglich die Unterschiede zu diesem ersten Aus führungsbeispiel beschrieben sind.

Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist es prinzipiell möglich, auf die vierte Schalteinrichtung 11 zu verzichten und demnach ausschließlich drei Schalteinrichtun gen 8, 9, 10 vorzusehen (Fig. 16). Dabei sind durch die Schalteinrichtungen 8, 9, 10 drei unterschiedliche Getriebeübersetzungen in dem ersten Betriebszustand des Ver brennungsmotors 12, der Standladezustand, das Rückwärtsfahren und die elektrische stufenlose Getriebeübersetzung umsetzbar.

Wie des Weiteren in Fig. 5 und 6 zu erkennen, ist es prinzipiell möglich auf weitere Schalteinrichtungen zu verzichten. In dieser Ausführung wird auf die beiden dritten und vierten Schalteinrichtungen 10 und 11 verzichtet und es sind lediglich die ersten und zweiten Schalteinrichtungen 8, 9 vorgesehen. Das zweite Sonnenrad 17 ist dabei permanent feststehend mit dem Bereich 37 verbunden. Dadurch lassen sich zumin dest zwei Getriebeübersetzungen in dem ersten Betriebszustand des Verbrennungs motors 12, der Standladezustand, das Rückwärtsfahren und die elektrische stufenlose Getriebeübersetzung umsetzen.

In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß ein DFIT-Konzept (Dedicated Hybrid Transmission (Getriebeeinheit 1 )) vorgeschlagen. In einem ECVT-Modus (Po- werSplit) wird eine erste elektrische Maschine 6a (Generator) mit einer Sonne 7 des ersten Planetenradsatzes 4 verbunden. Eine zweite elektrische Maschine 6b (Motor) kann entweder an einem Getriebeausgang 14 oder an einer Flinterachse 16 positio niert sein. Die zweite elektrische Maschine 6b ist somit nicht unbedingt direkt mit dem Ausgang 14 des Getriebes 1 verbunden. Sie kann zum Beispiel durch eine Verzah- nung oder durch eine Kette mit dem Ausgang 14 verbunden sein. Sie kann auch direkt mit der Differenzialkrone in Eingriff kommen. Der ECVT-Modus ist möglich wenn eine Kupplung 9 zwischen einer Verbrennungskraftmaschine 12 und dem Planetenträger 15 des ersten Planetenradsatzes 4 geschlossen ist. Das Vorwärtsfahren erfolgt in dem ECVT-Modus und das Rückwärtsfahren erfolgt elektrisch.

Bezuqszeichenliste Getriebeeinheit

Kraftfahrzeug

Planetengetriebe

erster Planetenradsatz

zweiter Planetenradsatz

a erste elektrische Maschine

b zweite elektrische Maschine

erstes Sonnenrad

erste Schalteinrichtung

zweite Schalteinrichtung

0 dritte Schalteinrichtung

1 vierte Schalteinrichtung

2 Verbrennungsmotor

3 Eingang

4 Ausgang

5 erster Planetenträger

6 Hinterachse

7 zweites Sonnenrad

8 Antriebsachse

9 Vorderachse

0 Antriebsstrang

1 Ausgangswelle

2a erstes Rad

2b zweites Rad

3 Drehachse

4 erstes Planetenrad

5 erstes Hohlrad

6 zweites Hohlrad

7 zweites Planetenrad

8 zweiter Planetenträger

9 Stator Rotor

Triebwelle

Zahnradstufe

Zahnrad

Zwischenzahnrad

Verzahnungsbereich

Drehschwingungsdämpfer fahrzeugrahmenfester Bereich

Claims

Patentansprüche

1. Getriebeeinheit (1 ) für ein hybrides Kraftfahrzeug (2), mit einem Planetenge triebe (3), wobei das Planetengetriebe (3) mit einem ersten Planetenradsatz (4) und einem zweiten Planetenradsatz (5) ausgestattet ist, zwei elektrischen Maschinen (6a, 6b), wobei eine erste elektrische Maschine (6a) mit einem ersten Sonnenrad (7), das sich mit dem ersten Planetenradsatz (4) in Zahn eingriff befindet, gekoppelt ist, sowie mehreren, jeweils eine Bremse oder ei ne Kupplung bildenden und zwischen einer aktivierten Stellung und einer deaktivierten Stellungen verstellbaren Schalteinrichtungen (8, 9, 10, 11 ), wo bei die Schalteinrichtungen (8, 9, 10, 11 ) zum Schalten verschiedener Ge triebeübersetzungen zwischen einem mit einem Verbrennungsmotor (12) koppelbaren Eingang (13) sowie einem Ausgang (14) und/oder zwischen der ersten elektrischen Maschine (6a) sowie dem Ausgang (14) wirkend einge setzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (6a) derart angeordnet ist, dass in der aktivierten Stellung zumindest einer Schalteinrichtung (9) die zumindest eine Schalteinrichtung (9) zum rotatori schen Koppeln des Eingangs (13) mit einem den ersten Planetenradsatz (4) aufnehmenden ersten Planetenträger (15) dient, sodass bei einem Ansteu ern der ersten elektrischen Maschine (6a) als Generator ein Betriebszustand zur Erzeugung einer variabel einstellbaren Getriebeübersetzung umsetzbar ist.

2. Getriebeeinheit (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite elektrische Maschine (6b) direkt oder indirekt mit dem Ausgang (14) oder mit einer Hinterachse (16) des Kraftfahrzeuges (2) verbunden ist.

3. Getriebeeinheit (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Schalteinrichtung (8) und/oder eine zweite Schalteinrichtung (9) als Kupplung ausgebildet sind/ist.

4. Getriebeeinheit (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Schalteinrichtung (8) als eine Kupplung, die zwischen dem Eingang (13) und dem ersten Sonnenrad (7) wirkend eingesetzt ist, ausge bildet ist, sodass in der aktivierten Stellung der ersten Schalteinrichtung (8) der Eingang (13) mit dem ersten Sonnenrad (7) rotatorisch verbunden ist und in der deaktivierten Stellung der ersten Schalteinrichtung (8) der Ein gang (13) von dem ersten Sonnenrad (7) entkoppelt ist.

5. Getriebeeinheit (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Schalteinrichtung (9) als eine Kupplung, die zwi schen dem Eingang (13) und dem ersten Planetenträger (15) des ersten Planetenradsatzes (4) wirkend eingesetzt ist, ausgebildet ist, sodass in der aktivierten Stellung der zweiten Schalteinrichtung (9) der Eingang (13) mit dem ersten Planetenträger (15) rotatorisch verbunden ist und in der deakti vierten Stellung der zweiten Schalteinrichtung (9) der Eingang (13) von dem ersten Planetenträger (15) entkoppelt ist.

6. Getriebeeinheit (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Schalteinrichtung (10) und/oder eine vierte Schalteinrichtung (11 ) als Bremse ausgebildet sind/ist.

7. Getriebeeinheit (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Schalteinrichtung (10) als eine auf ein zweites Sonnenrad (17) einwirkende Bremse ausgebildet ist, wobei das zweite Son nenrad (17) mit dem zweiten Planetenradsatz (5) des Planetengetriebes (3) in Zahneingriff steht, sodass in der aktivierten Stellung der dritten Schaltein richtung (10) eine Rotation des zweiten Sonnenrades (17) blockiert ist und in der deaktivierten Stellung der dritten Schalteinrichtung (10) eine freie Rotati on des zweiten Sonnenrades (17) ermöglicht ist.

8. Getriebeeinheit (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Schalteinrichtung (11 ) als eine auf das erste Sonnenrad (7) einwirkende Bremse ausgebildet ist, sodass in der aktivierten Stellung der vierten Schalteinrichtung (11 ) eine Rotation des ersten Sonnen rades (7) blockiert ist und in der deaktivierten Stellung der vierten Schaltein richtung (11 ) eine freie Rotation des ersten Sonnenrades (7) ermöglicht ist.

9. Antriebsstrang (20) für ein Kraftfahrzeug (2), mit einer Getriebeeinheit (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und einer mit der Getriebeeinheit (1 ) ver bundenen Antriebsachse (18).

10. Kraftfahrzeug (2) mit einem Verbrennungsmotor (12) und einem Antriebs strang (20) nach Anspruch 9, wobei der Eingang (13) der Getriebeeinheit (1 ) an eine Ausgangswelle (21 ) des Verbrennungsmotors (12) angeschlossen oder anschließbar ist.