WO2020164870A1 - Hybridantriebsvorrichtung - Google Patents

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WO2020164870A1
WO2020164870A1 PCT/EP2020/051438 EP2020051438W WO2020164870A1 WO 2020164870 A1 WO2020164870 A1 WO 2020164870A1 EP 2020051438 W EP2020051438 W EP 2020051438W WO 2020164870 A1 WO2020164870 A1 WO 2020164870A1
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WO
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gear
shaft
planetary gear
planetary
spur
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PCT/EP2020/051438
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Jonathan Zeibig
Carsten Gitt
Tobias Haerter
Juergen Schweitzer
Peter Hahn
Jakub Romaniak
Stefan Sperrfechter
Andreas Kolb
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Original Assignee
Daimler AG
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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 hybrid drive device.
  • DE 10 2010 053 757 A1 already discloses a hybrid drive device with an internal combustion engine, with an electric machine, with a planetary gear train that has a first shaft, a second shaft, a third shaft and a fourth shaft, with two spur gear sub-transmissions, namely one first spur gear and a second spur gear, which have at least three switchable gear pairs and at least three switching units, and with at least one output shaft, the internal combustion engine being connected to the first shaft, the electrical machine being connected to the second shaft, the first spur gear on the third shaft is connected, wherein the second spur gear is connected to the fourth shaft, the four-shaft planetary gear one
  • two switching units of the switching units being designed as claw clutches.
  • Hybrid drive device known, in addition, one of the switching units of the spur gear sub-transmission is designed as a multi-disc clutch.
  • the invention is based in particular on the object of providing an advantageously compact, advantageously power-shiftable hybrid drive device. It is achieved by an embodiment according to the invention in accordance with claim 1. Further developments of the invention emerge from the dependent claims.
  • the invention is based on a hybrid drive device with a
  • Planetary gear which has a first shaft, a second shaft, a third shaft and a fourth shaft, with two spur gear sub-transmissions, namely a first Spur gear sub-gear and a second spur gear sub-gear, which in particular have at least three switchable gear wheel pairs and, in particular at least, three switching units, and with at least one output shaft, the internal combustion engine being connected to the first shaft, the electrical machine being connected to the second shaft, wherein the first spur gear sub-gear is connected to the third shaft, the second spur gear sub-gear being connected to the fourth shaft, the four-shaft planetary gear having an interlocking switching unit, in particular at least two switching units of the switching units being designed as dog clutches.
  • At least one switching unit of the switching units is designed as a multi-plate clutch.
  • the multi-plate clutch is designed
  • Shift unit is assigned to that of the at least three gear wheel pairs which is intended to be engaged in an upshift to a power-split gear stage, and the power-split gear stage has a lower overall electric machine ratio than the total electric machine ratio of the next smaller non-power split gear Gear stage, whereby the overall electric machine ratio is derived from a ratio based on the electric machine, via the planetary gear and further via the first and / or second
  • Spur gear part transmission results in the output shaft.
  • the spur gear sub-transmissions preferably have at least three shift units, in particular precisely one shift unit being designed as a multi-disc clutch when there are exactly three shift units.
  • Gear pairs assigned to the second spur gear sub-transmission.
  • at least two shift units in particular exactly two shift units, the first spur gear part transmission, are at least one shift unit, in particular at least two
  • Switching units preferably exactly two switching units, assigned to the second spur gear sub-transmission.
  • exactly three switching units exactly two switching units are preferably designed as a claw clutch.
  • Power shiftability of the transmission of the hybrid drive device can be achieved with two power paths.
  • the power shiftability of a power-split transmission with two power paths and a frictional shifting element in the power-split planetary gear is only possible when the power paths are changed.
  • both changes in the power paths are possible in a load-switching manner.
  • additional shafts in particular can be dispensed with, which means that costs and installation space can be kept low.
  • continuous load switching can be achieved.
  • Planetary gear is provided in particular to drive torque of the
  • the planetary gear train preferably comprises at least one planetary gear set.
  • Spur gear sub-transmission and the second spur gear sub-transmission are each preferably provided for shifting defined direct gears, with a gear change between the spur gear sub-transmissions.
  • Power-split gear steps, which each form intermediate gears, are preferably switched between the direct gears.
  • the direct aisles are not
  • the condition that determines which of the switching units must be designed as a multi-plate clutch depends on the gear ratios. It arises due to the condition that at least one of at least three switching units as
  • Multi-disc clutch must be designed. With more than three switchable
  • Gear pairs, in particular, the fifth gear pair at the latest is again provided with a switching unit designed as a multi-plate clutch.
  • the fourth gear wheel pairing is again provided with a switching unit designed as a multi-plate clutch.
  • the condition here again corresponds to that of the first multi-plate clutch.
  • the design of the shift unit as a multi-plate clutch is particularly useful for shifting from a non-power-split gear stage, such as one of the gears G1, G3, G5 and G7, with an overall electric machine ratio IEM.G, into a next higher, power-split gear stage with a Total electric machine ratio IEM, G + I, which is lower than the total electric machine ratio IEM, G.
  • a non-power-split gear stage such as one of the gears G1, G3, G5 and G7
  • IEM.G overall electric machine ratio
  • IEM, G + I ⁇ IEM, G is necessary for G ⁇ 1, 3, 5 ⁇ . Two cases in particular are possible for this, in which a gear stage that is not power-split is switched on both the first spur gear sub-transmission and the second spur gear sub-transmission before a corresponding shifting process can be. If the non-power-split gear is on the first spur gear sub-transmission and the second spur gear sub-transmission before a corresponding shifting process can be. If the non-power-split gear is on the first
  • Planetary gear, U corresponds to a gear ratio of the first
  • Spur gear part transmission corresponds and i ß a gear ratio of the second
  • Spur gear part gear corresponds. If the non-power-split gear is on the second spur gear, this applies if
  • an overall internal combustion engine ratio I VM corresponds to the power-split gears i-VM - oi i-EM + (1 ⁇ 01) ⁇ 4] i-FD> where ioi is a gear ratio of a first planetary gear stage des
  • Planetary gear and I FD corresponds to a gear ratio of a possible axle drive.
  • An overall electric machine ratio I EM corresponds to the power-split gears
  • the interlocking switching unit of the planetary gear can have various arrangements and / or configurations that appear sensible to a person skilled in the art.
  • the interlocking switching unit can in particular be arranged between any two of those four gear elements of the planetary gear that are not already connected to one another in a rotationally fixed manner.
  • the interlocking switching unit is formed in particular by a dog clutch.
  • a “planetary gear set” is intended to mean in particular a unit with a sun gear, a ring gear and at least a planet gear guided by a planet gear carrier on a circular path around the sun gear.
  • the planetary gear set advantageously has exactly one stationary transmission ratio.
  • a “switching unit” is to be understood as meaning, in particular, a unit with exactly two coupling elements, which is provided to connect two gear elements rotatably mounted to one another, such as an idler gear and a gear output shaft or an idler gear and a gear input shaft or adjacent idler gears of different gear levels, in a switchable and rotationally fixed manner .
  • Two adjacent, in particular axially adjacent, switching units can basically be combined to form a common double switching unit by, for example, a common coupling element for both
  • Each of the switching units can basically be used as a purely form-fitting switching unit, for example as a claw clutch, as a form-fitting and frictional switching unit, for example in the form of a synchronized one
  • Claw clutch or as a purely frictional switching unit, for example in the form of a multi-disc clutch.
  • “Provided” is to be understood in particular as specifically designed and / or equipped.
  • the fact that an object is provided for a specific function is to be understood in particular to mean that the object can perform this specific function in at least one application and / or
  • a transmission ratio between the electrical machine and the drive shaft can be understood, with the overall transmission resulting in particular from the electrical machine, via the planetary gear and further via the first and / or second spur gear sub-gear to the output shaft.
  • the power flow defining the overall transmission ratio can lead via the first spur gear sub-transmission, via the second spur gear sub-transmission or, in the case of power-split gear stages, via both spur gear sub-transmissions simultaneously.
  • power-split gear stage is to be understood in particular as a gear stage in which torque is transmitted from the planetary gear to the output shaft, both partially from the first spur gear sub-gear and partially from the second spur gear sub-gear.
  • gear stage in which torque is transmitted from the planetary gear to the output shaft, both partially from the first spur gear sub-gear and partially from the second spur gear sub-gear.
  • gear stage in which torque is transmitted from the planetary gear to the output shaft, both partially from the first spur gear sub-gear and partially from the second spur gear sub-gear.
  • a “next smaller non-power-split gear step” is intended to mean, in particular, a non-power-split gear step in a planned gear sequence from a lowest gear step, such as in particular a gear G1, in a highest gear step, comes directly before the corresponding gear step, in particular a power-split gear step.
  • the next smaller non-power-split gear stage is preferably followed directly by the corresponding power-split gear stage in the gear sequence provided.
  • non-rotatably connected is to be understood as meaning, in particular, a connection between two, in particular rotatably mounted, elements and / or assemblies in which the two elements and / or assemblies are arranged coaxially with one another and are connected to one another in such a way that they are identical
  • a “multi-disk clutch” is to be understood in particular as a friction-locking clutch which has at least one first disk carrier with at least one disk and at least one second disk carrier with at least two disks.
  • the at least one lamella of the first lamellar carrier is preferably arranged at least partially between the at least two lamellae of the second lamellar carrier.
  • the two spur gear sub-transmissions have a fourth gear pair and a fourth shift unit, which is designed as a dog clutch and which is assigned to the fourth gear pair, the fourth gear pair being provided to be switched on during an upshift to a second power-split gear stage and wherein the second power-split gear stage has a larger overall electric machine ratio than the total electric machine ratio of the next smaller non-power-split gear stage.
  • the fourth gear pair and the fourth switching unit are preferably assigned to the second spur gear sub-transmission. In this way, power shiftability between defined gear steps can be achieved in a particularly advantageous manner. In particular, an advantageously simple and reliable switching unit can be provided.
  • Gear pairing and a further switching unit which is designed as a multi-disc clutch and which is assigned to the further gear wheel pairing, the further gear wheel pairing being intended to be switched on during an upshift to a further power-split gear stage and the further power-split gear stage being a lower electric machine -Overall gear ratio than the total electric machine ratio of the next smaller one
  • each switching unit is one
  • Gear pairing is assigned, which is provided for an upshift to to be engaged in a further power-split gear stage and the further power-split gear stage having a lower overall electric machine ratio than the electric machine total ratio of the next smaller one
  • a power shift can be achieved between a non-power-split gear stage in a higher power-split gear stage in which an overall electric machine ratio of the non-power-split gear stage is greater than an overall electric machine ratio of the power-split gear stage.
  • the four-shaft planetary gear set has a first planetary gear set and a second planetary gear set each with three gear elements, the third gear element of the first planetary gear set being non-rotatably connected to the third gear element of the second planetary gear set and the second gear element of the first planetary gear set non-rotatably connected to the second
  • Gear element of the second planetary gear set is connected.
  • the first planetary gear set and / or the second planetary gear set is as a
  • both planetary gear sets are designed as single planetary gear sets.
  • the planetary gear transmission preferably has exactly two planetary gear sets.
  • a shaft to which the electric machine is connected preferably connects a transmission element of the first planetary gear set and a transmission element of the second planetary gear set in a rotationally fixed manner.
  • one of the two spur gear sub-gears is connected to another shaft of the planetary gear, which is another gear element of the first planetary gear set and another
  • Gear element of the second planetary gear set rotatably connects to one another.
  • a planetary gear transmission that can advantageously be locked can be provided.
  • an advantageous power split can thereby also be achieved.
  • the electrical machine is non-rotatably connected to the third gear elements of the planetary gear and the first spur gear sub-gear is non-rotatably connected to the second gear elements of the planetary gear or the electrical machine is non-rotatably connected to the second gear elements of the
  • Gear elements of the planetary gear is connected.
  • the electrical machine preferably has a rotor, which rotatably with the third gear elements of the planetary gear is connected, and wherein the first spur gear part gear is rotatably connected to the second gear elements of the planetary gear.
  • the rotor of the electrical machine can, in particular, rotate with the second
  • Gear elements of the planetary gear and the first spur gear sub-gear rotatably be connected to the third gear elements of the planetary gear.
  • an advantageous connection of the electrical machine can be achieved in this way.
  • Planetary gear are each designed as a planetary gear carrier and the third gear elements of the planetary gear are each designed as ring gears.
  • the first gear element of the first planetary gear set is preferably a sun gear, the second
  • This can in particular a
  • Combustion engine rotatably with the first designed as a sun gear
  • Planetary gear and the second spur gear sub-gear is non-rotatably designed as a sun gear with the first gear element of the second planetary gear set.
  • a rotor of the electrical machine is preferably rotationally fixed to the third gear elements of the planetary gear, which are designed as a ring gear.
  • the internal combustion engine preferably has a crankshaft which is designed to be non-rotatable with the first gear element of the first planetary gear set, which is designed as a sun gear.
  • axial and radial are particularly related to a main axis of rotation of the transmission, in particular the input shafts, so that the term “axial” in particular denotes a direction that is parallel or coaxial to the
  • Main axis of rotation runs. Furthermore, the term “radial” denotes in particular one Direction perpendicular to the main axis of rotation. Under one
  • Arrangement on the transmission input side should be understood in particular to mean that the component mentioned is arranged on a side of the further component which faces the transmission input element and / or the internal combustion engine.
  • a “gearbox output-side arrangement” is to be understood in particular to mean that the component mentioned is arranged on a side of the further component which faces away from the transmission input element and / or the internal combustion engine, even if the further component is arranged in the axial direction after the transmission output element.
  • FIG. 1 shows the hybrid drive device according to the invention with a
  • FIG. 2 shows a switching table of the hybrid drive device according to the invention.
  • FIG. 1 shows schematically a hybrid drive device 10
  • Hybrid drive device 10 is for a motor vehicle.
  • the hybrid drive device 10 is for a hybrid automobile.
  • the hybrid drive device 10 has a
  • the hybrid drive device 10 also has an electric machine 12.
  • the electric machine 12 is arranged on a side of the hybrid drive device 10 facing the internal combustion engine 11.
  • the electric machine 12 is provided in addition to the internal combustion engine 11 for generating a further drive torque.
  • the electric machine 12 forms one
  • the electrical machine 12 is provided to either convert electrical energy into mechanical energy or to convert it into mechanical energy to convert mechanical energy into electrical energy.
  • the electrical machine 12 has a stator 17 and a rotor 16.
  • the stator 17 is firmly connected to a body of the motor vehicle.
  • the rotor 16 is arranged to be rotatable relative to the stator 17.
  • the motor vehicle has a rechargeable battery device, not shown in detail.
  • the battery device is provided to provide electrical energy to drive the electrical machine 12 and to store electrical energy that is generated by the internal combustion engine 11 or fed in from an external power supply.
  • the hybrid drive device 10 also has a multi-stage transmission.
  • Hybrid drive device 10 has a planetary gear transmission 13.
  • Planetary gear 13 is used to transmit torque from internal combustion engine 11 and / or from electrical machine 12 to an output
  • the planetary gear 13 is formed by a four-shaft planetary gear 13.
  • the planetary gear transmission 13 has a first shaft W1, a second shaft W2, a third shaft W3 and a fourth shaft W4. Furthermore, the planetary gear transmission 13 has two planetary gear sets P1, P2.
  • Planetary gear 13 has a first planetary gear set P1 and a second
  • the first planetary gear set P1 is of one
  • the second planetary gear set P2 is of one
  • the first planetary gear set P1 has three
  • the second planetary gear set P2 has three
  • Planetary gear 13 are each designed as a sun gear
  • the second gear elements P12, P22 of the planetary gear 13 are each designed as a planetary gear carrier
  • the third gear elements P13, P23 of the planetary gear 13 are each designed as ring gears.
  • the third gear element P13 of the first planetary gear set P1 is non-rotatably connected to the third gear element P23 of the second planetary gear set P2
  • the second gear element P12 of the first planetary gear set P1 is non-rotatably connected to the second gear element P22 of the second planetary gear set P2.
  • the third transmission element P13 of the first planetary gear set are P1 and the third
  • Transmission element P23 of the second planetary gear set P2 is permanently coupled to the rotor 16 of the electrical machine 12 in a rotationally fixed manner.
  • the electrical machine 12 is connected directly to the planetary gear transmission 13.
  • the electric machine 12 is connected in a rotationally fixed manner to the third gear elements P13, P23 of the planetary gear mechanism 13.
  • the electrical machine 12 is non-rotatable with the third, designed as a ring gear
  • Gear elements P13, P23 of the planetary gear 13 connected.
  • the electric Machine 12 is connected to the second shaft W2.
  • the electric machine 12 is connected to the third transmission element P13 of the first via the second shaft W2
  • the electric machine 12 is connected to a shaft of the four-shaft planetary gear train 13 which rotates one of the gear elements P11, P12, P13 of the first planetary gear set P1 and one of the gear elements P21, P22, P23 of the second planetary gear set P2 together connects.
  • the planetary gear mechanism 13 is advantageously arranged radially inside the rotor 16 of the electrical machine 12.
  • the planetary gear transmission 13 is arranged radially inside the electrical machine 12.
  • the planetary gear mechanism 13 is also advantageously arranged so as to overlap axially with the electrical machine 12.
  • the four-shaft planetary gear transmission 13 has an interlocking switching unit VK.
  • the interlocking switching unit VK is provided for interlocking the planetary gear transmission 13.
  • the interlocking switching unit VK is provided for interlocking the first planetary gear set P1 and the second planetary gear set P2.
  • the internal combustion engine 11 is connected to the planetary gear transmission 13, in particular via a disconnect clutch.
  • the internal combustion engine 11 is connected to the first shaft W1.
  • the internal combustion engine 11 is designed to be non-rotatably connected to the first gear element P11 of the first planetary gear set P1, which is designed as a sun gear.
  • the hybrid drive device 10 also has two spur gear sub-transmissions 14, 15.
  • the hybrid drive device 10 has a first partial spur gear 14 and a second partial spur gear 15.
  • Spur gear sub-transmissions 15 can be shifted parallel to one another in a power flow.
  • the first spur gear sub-gear 14 and the second spur gear sub-gear 15 are directly connected to the
  • the second partial spur gear 15 is arranged in front of the first partial spur gear 14 in an axial direction.
  • Spur gear part transmissions 14, 15 have three switchable gear wheel pairs Z1, Z2, Z3 and one fourth gear pair Z4 and three switching units S1, S2, S3 and a fourth
  • the two spur gear sub-gears 14, 15 have four switchable
  • the gear pairs Z1, Z2, Z3, Z4 can be switched via one of the switching units S1, S2, S3, S4.
  • the gear pairs Z1, Z2, Z3, Z4 are each arranged in a gear plane.
  • the gear pairs Z1, Z2, Z3, Z4 are different
  • Gear planes arranged. Two gear wheel pairs Z1, Z3 of the gear wheel pairs Z1, Z2, Z3, Z4 and two switching units S1, S3 of the switching units S1, S2, S3, S4 are assigned to the first spur gear part 14. Two gear pairs Z2, Z4 the
  • Gear pairs Z1, Z2, Z3, Z4 and two shift units S2, S4 of the shift units S1, S2, S3, S4 are assigned to the second spur gear part 15.
  • Gear pairs Z1, Z2, Z3, Z4 each have a fixed gear, namely a first fixed gear Z11, a second fixed gear Z21, a third fixed gear Z31 and a fourth fixed gear Z41 and one idler gear each, namely a first idler gear Z12 and a second idler gear Z22 third idler gear Z32 and a fourth idler gear Z42.
  • the respective fixed gear Z11, Z21, Z31, Z41 of the gear wheel pairs Z1, Z2, Z3, Z4 forms an input side of the respective gear wheel pairing Z1, Z2, Z3, Z4, while the respective idler gear Z12, Z22, Z32, Z42 of the gear wheel pairings Z1 , Z2, Z3, Z4 each form an output side of the respective gear pair Z1, Z2, Z3, Z4.
  • the fixed gears Z11, Z21, Z31, Z41 of the gear wheel pairs Z1, Z2, Z3, Z4 mesh with the corresponding idler gear Z12, Z22, Z32, Z42 of the
  • the first spur gear sub-gear 14 has different gear ratios.
  • the first spur gear sub-gear 14 is embodied in a rotationally fixed manner with the first gear element P21, which is embodied as a sun gear, of the second planetary gear set P2.
  • the first gear element P21 which is embodied as a sun gear, of the second planetary gear set P2.
  • Spur gear part transmission 14 is connected to the third shaft W3.
  • Spur gear sub-gear 14 is connected via the third shaft W3 to the first gear element P21, which is designed as a sun gear, of the second planetary gear set P2.
  • the two fixed gears Z11, Z31 of the first gear pair Z1 and the third gear pair Z3 of the first spur gear sub-gear 14 are rotatably connected to the third shaft W3.
  • the drive torque is introduced into the first partial spur gear 14 via the third shaft W3.
  • the second spur gear part 15 has different
  • the second spur gear sub-gear 15 is connected non-rotatably to the second gear elements P12, P22 of the planetary gear 13.
  • the second spur gear sub-gear 15 is non-rotatable with the planetary gear carrier second gear elements P12, P22 of the planetary gear 13 connected.
  • the second spur gear sub-transmission 15 is connected to the fourth shaft W4.
  • the second spur gear part 15 is via the fourth shaft W4 to the as
  • Planetary gear carrier formed second gear elements P12, P22 des
  • Spur gear transmission 15 are rotatably connected to the fourth shaft W4.
  • the drive torque is introduced into the second spur gear part 15 via the fourth shaft W4.
  • the electrical machine 12 is connected to the second gear elements P12, P22 of the planetary gear 13 and the second spur gear part 15 to the third gear elements P13, P23 of the planetary gear 13.
  • Planetary gear transmission 13 is transmitted via the third shaft W3 to the first spur gear sub-gear 14 and / or via the fourth shaft W4 to the second spur gear sub-gear 15. From the first spur gear sub-gear 14 and / or the second spur gear sub-gear 15, the drive force is in turn transmitted to drive wheels of the motor vehicle via an axle gear which is not further visible.
  • the axle drive can, for example, from a
  • the hybrid drive device 10 includes the axle drive.
  • the hybrid drive device 10 also has an output shaft W5.
  • Output shaft W5 is, preferably through exactly one spur gear pairing, with the
  • idler gears Z12, Z22, Z32, Z42 are the idler gears Z12, Z22, Z32, Z42
  • Gear pairs Z1, Z2, Z3, Z4 each rotatably mounted on the output shaft W5.
  • the first spur gear part transmission 14 has a first fixed gear Z11 of the third shaft W3 and a first idler gear Z12 of the output shaft W5, which mesh with one another.
  • the first spur gear sub-gear 14 also has the second fixed gear Z21 of the third shaft W3 and the second idler gear Z22 of the output shaft W5, which mesh with one another.
  • the second spur gear sub-gear 15 has the third fixed gear Z31 of the fourth shaft W4 and the third idler gear Z32 of the output shaft W5, which mesh with one another.
  • the second spur gear sub-gear 15 has the fourth fixed gear Z41 of the fourth shaft W4 and the fourth idler gear Z42 of the output shaft W5, which mesh with one another.
  • the spur gear sub-transmissions 14, 15 of the hybrid drive device 10 have a plurality of shift units S1, S2, S3, S4.
  • the hybrid drive device 10 has, for example, four switching units S1, S2, S3, S4. At least two switching units S1, S2, S4 of the switching units S1, S2, S3, S4 are designed as claw clutches. Three switching units S1, S2, S4 of the switching units S1, S2, S3, S4 are designed as claw clutches. At least one switching unit S3 of the switching units S1, S2, S3, S4 is designed as a multi-plate clutch.
  • Switching unit S3 of switching units S1, S2, S3, S4 is designed as a multi-plate clutch.
  • the first spur gear part transmission 14 has a first shift unit S1 of the four shift units S1, S2, S3, S4.
  • the first switching unit S1 is assigned to the output shaft W5.
  • the first switching unit S1 is formed by a dog clutch. In principle, however, another training that appears to be useful to a person skilled in the art would also be
  • the first switching unit S1 is provided to connect the first idler gear Z12 of the first gear pair Z1 to the output shaft W5 in a rotationally fixed manner.
  • the first switching unit S1 is provided to connect the first idler gear Z12 of the first gear wheel pair Z1 in a rotationally fixed manner to the actual shaft of the output shaft W5.
  • the first switching unit S1 connects the first idler gear Z12 of the first gear wheel pair Z1 in a rotationally fixed manner to the actual shaft of the output shaft W5.
  • the second spur gear sub-transmission 15 has a second shift unit S2 of the four
  • the second switching unit S2 is assigned to the output shaft W5.
  • the second switching unit S2 is formed by a dog clutch.
  • the second switching unit S2 is for this
  • the second switching unit S2 is provided to connect the second idler gear Z22 of the second gear wheel pair Z2 in a rotationally fixed manner to the actual shaft of the output shaft W5. In a closed state, the second switching unit S2 connects the second idler gear Z22 of the second gear wheel pair Z2 in a rotationally fixed manner to the actual shaft of the output shaft W5.
  • the first spur gear sub-transmission 14 has a third shift unit S3 of the four shift units S1, S2, S3, S4.
  • the third switching unit S3 is assigned to the output shaft W5.
  • the third switching unit S3 is formed by a multi-plate clutch. As a multi-disc clutch trained switching unit S3 is that of the gear pair Z3
  • Embodiment is formed by the fourth gear stage G4 to be engaged, the second power-split gear stage G4 has a lower total electric machine ratio than the total electric machine ratio of the next smaller non-power-split gear stage G3.
  • the overall gear ratio for the electric machine results from a ratio starting from the electric machine 12, via the planetary gear 13 and further via the first and / or second partial spur gear 14, 15 to the output shaft W5.
  • the switching units S1, S2, S3, S4 are always designed as a multi-plate clutch when you need to shift from a non-power-split gear stage, such as one of the forward gears G1, G3, G5 and G7, with an overall electric machine ratio, in a next higher, power-split gear with an overall electric machine ratio that is lower than the total electric machine ratio must be engaged.
  • the third switching unit S3 is provided in this embodiment for this purpose, the third idler gear Z32 the third
  • Switching unit S3 is provided to connect the third idler gear Z32 of the third gear wheel pair Z3 in a rotationally fixed manner to the actual shaft of the output shaft W5. In a closed state, the third switching unit S3 connects the third idler gear Z32 of the third gear wheel pair Z3 in a rotationally fixed manner to the actual shaft of the output shaft W5.
  • Embodiment in particular from a quotient of the angular velocity ww2 , block of the second shaft W2 in a non-power-split gear stage divided by the angular velocity oow2, spiit of the second shaft W2 in a next higher, power-split gear stage.
  • a distinction can be made here between two cases, namely from one gear stage of the first spur gear part 14 to one
  • Power-split gear stage can be switched or it can be switched from a gear stage of the second spur gear part 15 to a power-split gear stage.
  • the quotient results as follows where U is the gear ratio of the corresponding gear pair Z1, Z3 of the first spur gear sub-gear 14, oows the angular speed of the output shaft W5 corresponds to the gear ratio of the second planetary gear stage of the
  • Planetary gear 13 and ß the gear ratio of the corresponding gear pair Z2, Z4 of the second spur gear part 15 corresponds. If the quotient Q is less than one, a load shift is possible using a dog clutch. If the quotient Q is greater than one, a multi-plate clutch is connected to the connected
  • the hybrid drive device 10 can, however, also have two output shafts, which are advantageously coupled to the axle drive via a respective spur gear stage.
  • the first idler gear Z12 and the second idler gear Z22 would be arranged coaxially to one of the two output shafts
  • the third idler gear Z32 and the fourth idler gear Z42 would be arranged coaxially to the other of the two output shafts.
  • the third shift unit S3, designed as a multi-plate clutch is arranged coaxially with one of the two output shafts. According to the criteria mentioned above, it is also decided to which of the gear wheel pairs Z1, Z2, Z3, Z4 the third shift unit S3 designed as a multi-plate clutch is assigned.
  • the hybrid drive device 10 advantageously has a maximum of two output shafts, the third switching unit, designed as a multi-plate clutch, advantageously being arranged coaxially with one of these two output shafts.
  • the advantageous arrangement of the third shift unit S3, which is designed as a multi-plate clutch allows a third countershaft (in addition to the maximum of two
  • the third shift unit S3 designed as a multi-plate clutch, is advantageously arranged coaxially with the output shaft W5, the output shaft W5 having a fifth fixed gear Z51 which is coupled to the axle drive (not shown).
  • the fifth fixed gear Z51 does not advantageously have an input gear
  • the two spur gear sub-transmissions 14, 15 have a fourth gear pair Z4 and a fourth switching unit S4 of the four switching units S1, S2, S3, S4.
  • Spur gear sub-transmission 15 has the fourth shift unit S4.
  • the fourth switching unit S4 is assigned to the output shaft W5.
  • the fourth switching unit S4 is of one
  • the fourth pair of gears Z4 is provided to be switched on during an upshift to a third power-split gear stage G6, which in the exemplary embodiment is formed by the sixth gear stage G6, and the second
  • the power-split gear stage G6 has a larger total electric machine ratio than the total electric machine ratio of the next smaller one
  • the fourth switching unit S4 is provided to connect the fourth idler gear Z42 of the fourth gear pair Z4 to the output shaft W5 in a rotationally fixed manner.
  • the fourth switching unit S4 is provided to connect the fourth idler gear Z42 of the fourth gear wheel pair Z4 in a rotationally fixed manner to the actual shaft of the output shaft W5.
  • the fourth switching unit S4 connects the fourth idler gear Z42 of the fourth gear wheel pair Z4 in a rotationally fixed manner to the actual shaft of the output shaft W5.
  • Gear pairing and a further switching unit which is designed as a multi-disc clutch and which is assigned to the further gear wheel pairing, the further gear wheel pairing being intended to be switched on during an upshift to a further power-split gear stage and the further power-split gear stage being a lower electric machine -Overall gear ratio than the total electric machine ratio of the next smaller one
  • Interlocking switching unit VK can be found in the table in FIG. There are seven forward gears G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, shiftable. There may be further redundant and additional transmission gears.
  • a marking in the corresponding row means that the corresponding shift unit S1, S2, S3, S4 and / or the interlocking shift unit VK is closed in order to shift the gear shown in the first column.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hybridantriebsvorrichtung mit einem Verbrennungsmotor (11), mit einer elektrischen Maschine (12), mit einem vierwelligen Planetenradgetriebe (13), welches eine erste Welle (W1), eine zweite Welle (W2), eine dritte Welle (W3) und eine vierte Welle (W4) aufweist, mit zwei Stirnradteilgetrieben (14, 15), und zwar einem ersten Stirnradteilgetriebe (14) und einem zweiten Stirnradteilgetriebe (15), die drei schaltbare Zahnradpaarungen (Z1, Z2, Z3) und drei Schalteinheiten (S1, S2, S3) aufweisen, und mit zumindest einer Abtriebswelle (W5), wobei der Verbrennungsmotor (11) an die erste Welle (W1) angebunden ist, wobei die elektrische Maschine (12) an die zweite Welle (W2) angebunden ist, wobei das erste Stirnradteilgetriebe (14) an die dritte Welle (W3) angebunden ist, wobei das zweite Stirnradteilgetriebe (15) an die vierte Welle (W4) angebunden ist, wobei das vierwellige Planetenradgetriebe (13) eine Verblockungsschalteinheit (VK) aufweist, wobei zwei Schalteinheiten (S1, S2) der Schalteinheiten (S1, S2, S3) als Klauenkupplungen ausgebildet sind, wobei eine Schalteinheit (S3) der Schalteinheiten (S1, S2, S3) als eine Lamellenkupplung ausgebildet ist, wobei die als Lamellenkupplung ausgebildete Schalteinheit (S3) derjenigen der zumindest drei Zahnradpaarungen (Z3) zugeordnet ist, welche dazu vorgesehen ist, bei einer Hochschaltung zu einer ersten leistungsverzweigten Gangstufe (G4) zugeschaltet zu werden, und wobei die erste leistungsverzweigte Gangstufe (G4) eine geringe E-Maschinen-Gesamtübersetzung aufweist, als die E-Maschinen- Gesamtübersetzung der nächst kleineren nicht leistungsverzweigten Gangstufe (G3), wobei sich die E-Maschinen-Gesamtübersetzung aus einer Übersetzung ausgehend von der elektrischen Maschine (12), über das Planetenradgetriebe (13) und weiter über das erste und/oder zweite Stirnradteilgetriebe (14, 15) zur Abtriebswelle (W5) ergibt.

Description

Hybridantriebsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Hybridantriebsvorrichtung.
Aus der DE 10 2010 053 757 A1 ist bereits eine Hybridantriebsvorrichtung mit einem Verbrennungsmotor, mit einer elektrischen Maschine, mit einem Planetenradgetriebe, welches eine erste Welle, eine zweite Welle, eine dritte Welle und eine vierte Welle aufweist, mit zwei Stirnradteilgetrieben, und zwar einem ersten Stirnradteilgetriebe und einem zweiten Stirnradteilgetriebe, die zumindest drei schaltbare Zahnradpaarungen und zumindest drei Schalteinheiten aufweisen, und mit zumindest einer Abtriebswelle, wobei der Verbrennungsmotor an die erste Welle angebunden ist, wobei die elektrische Maschine an die zweite Welle angebunden ist, wobei das erste Stirnradteilgetriebe an die dritte Welle angebunden ist, wobei das zweite Stirnradteilgetriebe an die vierte Welle angebunden ist, wobei das vierwellige Planetenradgetriebe eine
Verblockungsschalteinheit aufweist, wobei zwei Schalteinheiten der Schalteinheiten als Klauenkupplungen ausgebildet sind.
Ferner ist aus der gattungsgemäßen DE 10 2017 006 082 A1 eine
Hybridantriebsvorrichtung bekannt, wobei darüber hinaus eine der Schalteinheiten der Stirnradteilgetriebe als Lamellenkupplung ausgebildet ist.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhaft kompakte, vorteilhaft lastschaltbare Hybridantriebsvorrichtung bereitzustellen. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Hybridantriebsvorrichtung mit einem
Verbrennungsmotor, mit einer elektrischen Maschine, mit einem vierwelligen
Planetenradgetriebe, welches eine erste Welle, eine zweite Welle, eine dritte Welle und eine vierte Welle aufweist, mit zwei Stirnradteilgetrieben, und zwar einem ersten Stirnradteilgetriebe und einem zweiten Stirnradteilgetriebe, die, insbesondere zumindest, drei schaltbare Zahnradpaarungen und, insbesondere zumindest, drei Schalteinheiten aufweisen, und mit zumindest einer Abtriebswelle, wobei der Verbrennungsmotor an die erste Welle angebunden ist, wobei die elektrische Maschine an die zweite Welle angebunden ist, wobei das erste Stirnradteilgetriebe an die dritte Welle angebunden ist, wobei das zweite Stirnradteilgetriebe an die vierte Welle angebunden ist, wobei das vierwellige Planetenradgetriebe eine Verblockungsschalteinheit aufweist, wobei, insbesondere zumindest, zwei Schalteinheiten der Schalteinheiten als Klauenkupplungen ausgebildet sind.
Es wird weiter davon ausgegangen, dass, insbesondere zumindest, eine Schalteinheit der Schalteinheiten als eine Lamellenkupplung ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die als Lamellenkupplung ausgebildete
Schalteinheit derjenigen der zumindest drei Zahnradpaarungen zugeordnet ist, welche dazu vorgesehen ist, bei einer Hochschaltung zu einer leistungsverzweigten Gangstufe zugeschaltet zu werden, und wobei die leistungsverzweigte Gangstufe eine geringere E- Maschinen-Gesamtübersetzung aufweist als die E-Maschinen-Gesamtübersetzung der nächst kleineren nicht leistungsverzweigten Gangstufe, wobei sich die E-Maschinen- Gesamtübersetzung aus einer Übersetzung ausgehend von der elektrischen Maschine, über das Planetenradgetriebe und weiter über das erste und/oder zweite
Stirnradteilgetriebe zur Abtriebswelle ergibt. Vorzugsweise weisen die Stirnradteilgetriebe zumindest drei Schalteinheiten auf, wobei insbesondere bei einer Anzahl von genau drei Schalteinheiten insbesondere genau eine Schalteinheit als Lamellenkupplung ausgebildet ist. Bevorzugt sind zumindest zwei Zahnradpaarungen, insbesondere genau zwei Zahnradpaarungen, dem ersten Stirnradteilgetriebe, zumindest eine Zahnradpaarung, insbesondere zumindest zwei Zahnradpaarungen, bevorzugt genau zwei
Zahnradpaarungen, dem zweiten Stirnradteilgetriebe zugeordnet. Vorzugsweise sind zumindest zwei Schalteinheiten, insbesondere genau zwei Schalteinheiten, dem ersten Stirnradteilgetriebe, zumindest eine Schalteinheit, insbesondere zumindest zwei
Schalteinheiten, bevorzugt genau zwei Schalteinheiten, dem zweiten Stirnradteilgetriebe zugeordnet. Bevorzugt sind bei genau drei Schalteinheiten genau zwei Schalteinheiten als Klauenkupplung ausgebildet. Dadurch kann insbesondere zuverlässig eine
Lastschaltbarkeit des Getriebes der Hybridantriebsvorrichtung mit zwei Leistungspfaden erreicht werden. Die Lastschaltbarkeit eines leistungsverzweigten Getriebes mit zwei Leistungspfaden sowie einem reibschlüssigen Schaltelement im leistungsverzweigenden Planetenradgetriebe ist nur bei einem Wechsel der Leistungspfade möglich. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung sind insbesondere beide Wechsel der Leistungspfade lastschaltbar möglich. Gleichzeitig kann insbesondere auf zusätzliche Wellen verzichtet werden, wodurch Kosten und Bauraum gering gehalten werden kann. Es kann insbesondere eine durchgängige Lastschaltbarkeit erreicht werden. Das
Planetenradgetriebe ist insbesondere dazu vorgesehen, Antriebsmomente des
Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine zusammenzuführen und als ein gemeinsames Antriebsmoment an eine Getriebeeinheit zu übertragen. Vorzugsweise umfasst das Planetenradgetriebe zumindest einen Planetenradsatz. Das erste
Stirnradteilgetriebe und das zweite Stirnradteilgetriebe sind jeweils vorzugsweise zur Schaltung von definierten Direktgängen vorgesehen, wobei in einer Gangfolge jeweils zwischen den Stirnradteilgetrieben gewechselt wird. Bevorzugt werden zwischen den Direktgängen jeweils leistungsverzweigte Gangstufen geschalten, welche jeweils Zwischengänge ausbilden. Die Direktgänge sind insbesondere jeweils nicht
leistungsverzweigt.
Die Bedingung, welche bestimmt, welche der Schalteinheiten als Lamellenkupplung ausgebildet sein muss, richtet sich nach den Übersetzungen. Es ergibt sich aufgrund der Bedingung, dass zumindest eine von zumindest drei Schalteinheiten als
Lamellenkupplung ausgebildet sein muss. Bei mehr als drei schaltbaren
Zahnradpaarungen ist insbesondere spätestens die fünfte Zahnradpaarung wieder mit einer als Lamellenkupplung ausgebildeten Schalteinheit versehen. Es wäre jedoch auch denkbar, dass bereits die vierte Zahnradpaarung wieder mit einer als Lamellenkupplung ausgebildeten Schalteinheit versehen ist. Die Bedingung entspricht hier wieder der der ersten Lamellenkupplung.
Die Ausbildung der Schalteinheit als eine Lamellenkupplung ist insbesondere sinnvoll für Schaltvorgänge von einer nicht leistungsverzweigten Gangstufe, wie insbesondere einer der Gangstufen G1 , G3, G5 und G7, mit einer E-Maschinen-Gesamtübersetzung IEM.G, in eine nächsthöhere, leistungsverzweigte Gangstufe mit einer E-Maschinen- Gesamtübersetzung IEM,G+I , die geringer ist als die E-Maschinen-Gesamtübersetzung IEM,G. Das heißt insbesondere, dass die Lamellenkupplung für
IEM,G+I < IEM,G für G {1 , 3, 5} notwendig ist. Hierfür sind insbesondere zwei Fälle möglich, wobei eine nicht leistungsverzweigten Gangstufe vor einem entsprechenden Schaltvorgang sowohl auf dem ersten Stirnradteilgetriebe als auch auf dem zweiten Stirnradteilgetriebe geschalten sein kann. Liegt die nicht leistungsverzweigte Gangstufe auf dem ersten
Stirnradteilgetriebe gilt dies, wenn
Figure imgf000006_0001
wobei 102 einem Übersetzungsverhältnis einer zweiten Planetenradstufe des
Planetenradgetriebes entspricht, U einem Übersetzungsverhältnis des ersten
Stirnradteilgetriebes entspricht und iß einem Übersetzungsverhältnis des zweiten
Stirnradteilgetriebes entspricht. Liegt die nicht leistungsverzweigte Gangstufe auf dem zweiten Stirnradteilgetriebe gilt dies, wenn
Figure imgf000006_0002
Dies ergibt sich insbesondere daraus, dass bei den Direktgängen jeweils eine aktuelle E- Maschinen-Gesamtübersetzung IEM einer Verbrennungsmotor-Gesamtübersetzung IVM entspricht, was jeweils dem Übersetzungsverhältnis des aktuell geschalteten
Stirnradteilgetriebes mal einer möglichen Achsübersetzung entspricht. Dagegen entspricht eine Verbrennungsmotor-Gesamtübersetzung IVM bei den leistungsverzweigten Gängen i-VM — oi i-EM + (1 ^01) ^4] i-FD > wobei ioi einem Übersetzungsverhältnis einer ersten Planetenradstufe des
Planetenradgetriebes entspricht und IFD einem Übersetzungsverhältnis eines möglichen Achsgetriebes entspricht. Eine E-Maschinen-Gesamtübersetzung IEM entspricht bei den leistungsverzweigten Gängen
Figure imgf000006_0003
Die Verblockungsschalteinheit des Planetenradgetriebes kann verschiedene, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Anordnungen und/oder Ausgestaltungen haben. Die Verblockungsschalteinheit kann insbesondere zwischen zwei beliebigen von denjenigen vier Getriebeelementen des Planetenradgetriebes angeordnet sein, die nicht ohnehin schon drehfest miteinander verbunden sind. Die Verblockungsschalteinheit ist insbesondere von einer Klauenkupplung gebildet. Unter einem„Planetenradsatz“ soll dabei insbesondere eine Einheit mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und mit zumindest einem von einem Planetenradträger auf einer Kreisbahn um das Sonnenrad geführten Planetenrad verstanden werden. Vorteilhafterweise weist der Planetenradsatz genau ein Standübersetzungsverhältnis auf. Unter einer„Schalteinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit genau zwei Kopplungselementen verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, zwei drehbar zueinander gelagerte Getriebeelemente, wie beispielsweise ein Losrad und eine Getriebeausgangswelle oder ein Losrad und eine Getriebeeingangswelle oder benachbarte Losräder unterschiedlicher Zahnradebenen schaltbar drehfest miteinander zu verbinden. Zwei benachbarte, insbesondere axial benachbarte, Schalteinheiten können dabei grundsätzlich zu einer gemeinsamen Doppelschalteinheit zusammengefasst werden, indem beispielsweise ein gemeinsames Kopplungselement für beide
Schalteinheiten vorgesehen wird. Jede der Schalteinheiten kann grundsätzlich als eine rein formschlüssige Schalteinheit, beispielsweise als Klauenkupplung, als form- und reibschlüssige Schalteinheit, beispielsweise in Form einer synchronisierten
Klauenkupplung, oder als eine rein reibschlüssige Schalteinheit, beispielsweise in Form einer Lamellenkupplung, ausgeführt werden. Unter„vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder
Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Unter einer„E-Maschinen-Gesamtübersetzung“ soll in diesem Zusammenhang
insbesondere ein Übersetzungsverhältnis zwischen der elektrischen Maschine und der Antriebswelle verstanden werden, wobei sich die Gesamtübersetzung insbesondere ausgehend von der elektrischen Maschine, über das Planetenradgetriebe und weiter über das erste und/oder zweite Stirnradteilgetriebe zur Abtriebswelle ergibt. Ein die
Gesamtübersetzung definierender Leistungsfluss kann dabei sowohl über das erste Stirnradteilgetriebe, über das zweite Stirnradteilgetriebe oder bei leistungsverzweigten Gangstufen über beide Stirnradteilgetriebe gleichzeitig führen. Unter einer
„leistungsverzweigten Gangstufe“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Gangstufe verstanden werden, bei der Drehmoment von dem Planetenradgetriebe auf die Abtriebswelle sowohl teilweise von dem ersten Stirnradteilgetriebe als auch teilweise von dem zweiten Stirnradteilgetriebe übertragen wird. Vorzugsweise ist in einer
leistungsverzweigten Gangstufe sowohl zumindest eine Schalteinheit des ersten
Stirnradteilgetriebes als auch eine Schalteinheit des zweiten Stirnradteilgetriebes geschlossen. Des Weiteren soll in diesem Zusammenhang unter einer„nächst kleineren nicht leistungsverzweigten Gangstufe“ insbesondere eine nicht leistungsverzweigte Gangstufe die in einer vorgesehenen Gangfolge von einer niedrigsten Gangstufe, wie insbesondere einem Gang G1 , in eine höchste Gangstufe, direkt vor der entsprechenden Gangstufe, insbesondere leistungsverzweigten Gangstufe kommt. Vorzugsweise folgt auf die nächst kleinere nicht leistungsverzweigte Gangstufe in der vorgesehenen Gangfolge direkt die entsprechende leistungsverzweigte Gangstufe.
Unter„drehfest verbunden“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Verbindung zweier, insbesondere drehbar gelagerter Elemente und/oder Baugruppen verstanden werden, bei der die beiden Elemente und/oder Baugruppen koaxial zueinander angeordnet sind und derart miteinander verbunden sind, dass sie mit gleicher
Winkelgeschwindigkeit drehen. Ferner soll in diesem Zusammenhang unter einer „Lamellenkupplung“ insbesondere eine reibschlüssige Kupplung verstanden werden, die zumindest einen ersten Lamellenträger mit zumindest einer Lamelle und zumindest einen zweiten Lamellenträger mit zumindest zwei Lamellen aufweist. Vorzugsweise ist die zumindest eine Lamelle des ersten Lamellenträgers zumindest teilweise zwischen den zumindest zwei Lamellen des zweiten Lamellenträgers angeordnet.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die zwei Stirnradteilgetriebe eine vierte Zahnradpaarung und eine vierte Schalteinheit aufweisen, die als Klauenkupplung ausgebildet ist und die der vierten Zahnradpaarung zugeordnet ist, wobei die vierte Zahnradpaarung dazu vorgesehen ist, bei einer Hochschaltung zu einer zweiten leistungsverzweigten Gangstufe zugeschaltet zu werden und wobei die zweite leistungsverzweigte Gangstufe eine größere E-Maschinen-Gesamtübersetzung aufweist, als die E-Maschinen-Gesamtübersetzung der nächst kleineren nicht leistungsverzweigten Gangstufe. Vorzugsweise ist die vierte Zahnradpaarung und die vierte Schalteinheit dem zweiten Stirnradteilgetriebe zugeordnet. Dadurch kann insbesondere vorteilhaft einfach eine Lastschaltbarkeit zwischen definierten Gangstufen erreicht werden. Es kann insbesondere eine vorteilhaft einfache und zuverlässige Schalteinheit bereitgestellt werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die zwei Stirnradteilgetriebe eine weitere
Zahnradpaarung und eine weitere Schalteinheit aufweisen, die als Lamellenkupplung ausgebildet ist und die der weiteren Zahnradpaarung zugeordnet ist, wobei die weitere Zahnradpaarung dazu vorgesehen ist, bei einer Hochschaltung zu einer weiteren leistungsverzweigten Gangstufe zugeschaltet zu werden und wobei die weitere leistungsverzweigte Gangstufe eine geringere E-Maschinen-Gesamtübersetzung aufweist, als die E-Maschinen-Gesamtübersetzung der nächst kleineren nicht
leistungsverzweigten Gangstufe. Insbesondere ist jede Schalteinheit, die einer
Zahnradpaarung zugeordnet ist, welche dazu vorgesehen ist, bei einer Hochschaltung zu einer weiteren leistungsverzweigten Gangstufe zugeschaltet zu werden und wobei die weitere leistungsverzweigte Gangstufe eine geringere E-Maschinen-Gesamtübersetzung aufweist, als die E-Maschinen-Gesamtübersetzung der nächst kleineren nicht
leistungsverzweigten Gangstufe, als eine Lamellenkupplung ausgebildet. Dadurch sind insbesondere beide Wechsel der Leistungspfade lastschaltbar möglich. Es kann insbesondere eine Lastschaltung zwischen einer nicht leistungsverzweigten Gangstufe in eine höhere leistungsverzweigte Gangstufe erreicht werden, bei denen eine E-Maschinen- Gesamtübersetzung der nicht leistungsverzweigten Gangstufe größer ist, als eine E- Maschinen-Gesamtübersetzung der leistungsverzweigten Gangstufe. Es kann
insbesondere eine durchgängige Lastschaltbarkeit erreicht werden.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass das vierwellige Planetenradgetriebe einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz mit jeweils drei Getriebeelementen aufweist, wobei das dritte Getriebeelement des ersten Planetenradsatzes drehfest mit dem dritten Getriebeelement des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist und das zweite Getriebeelement des ersten Planetenradsatzes drehfest mit dem zweiten
Getriebeelement des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist. Vorzugsweise ist der erste Planetenradsatz und/oder der zweite Planetenradsatz als ein
Einfachplanetenradsatz ausgebildet. Insbesondere sind beide Planetenradsätze als Einfachplanetenradsätze ausgebildet. Bevorzugt weist das Planetenradgetriebe genau zwei Planetenradsätze auf. Vorzugsweise verbindet eine Welle, an welche die elektrische Maschine angebunden ist, ein Getriebeelement des ersten Planetenradsatzes und ein Getriebeelement des zweiten Planetenradsatzes drehfest. Bevorzugt ist eines der beiden Stirnradteilgetriebe an eine andere Welle des Planetenradgetriebes angebunden, welche ein anderes Getriebeelement des ersten Planetenradsatzes und ein anderes
Getriebeelement des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbindet. Dadurch kann insbesondere ein vorteilhaft verblockbares Planetenradgetriebe bereitgestellt werden. Vorzugsweise kann dadurch ferner eine vorteilhafte Leistungsverzweigung erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die elektrische Maschine drehfest mit den dritten Getriebeelementen des Planetenradgetriebes und das erste Stirnradteilgetriebe drehfest mit den zweiten Getriebeelementen des Planetenradgetriebes verbunden ist oder die elektrische Maschine drehfest mit den zweiten Getriebeelementen des
Planetenradgetriebes und das erste Stirnradteilgetriebe drehfest mit den dritten
Getriebeelementen des Planetenradgetriebes verbunden ist. Vorzugsweise weist die elektrische Maschine einen Rotor auf, welcher drehfest mit den dritten Getriebeelementen des Planetenradgetriebes verbunden ist, und wobei das erste Stirnradteilgetriebe drehtest mit den zweiten Getriebeelementen des Planetenradgetriebes verbunden ist. Alternativ kann der Rotor der elektrischen Maschine insbesondere drehtest mit den zweiten
Getriebeelementen des Planetenradgetriebes und das erste Stirnradteilgetriebe drehtest mit den dritten Getriebeelementen des Planetenradgetriebes verbunden sein. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhafte Anbindung der elektrischen Maschine erreicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die ersten Getriebeelemente des
Planetenradgetriebes jeweils als Sonnenrad, die zweiten Getriebeelemente des
Planetenradgetriebes jeweils als Planetenradträger und die dritten Getriebeelemente des Planetenradgetriebes jeweils als Hohlräder ausgebildet sind. Vorzugsweise ist das erste Getriebeelement des ersten Planetenradsatzes als Sonnenrad, das zweite
Getriebeelement des ersten Planetenradsatzes als Planetenradträger, das dritte
Getriebeelement des ersten Planetenradsatzes als Hohlräder, das erste Getriebeelement des zweiten Planetenradsatzes als Sonnenrad, das zweite Getriebeelement des zweiten Planetenradsatzes als Planetenradträger und das dritte Getriebeelement des zweiten Planetenradsatzes als Hohlräder ausgebildet. Dadurch kann insbesondere ein
vorteilhaftes Planetenradgetriebe bereitgestellt werden.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass die elektrische Maschine drehfest mit den als Hohlrad ausgebildeten dritten Getriebeelementen des Planetenradgetriebes, der
Verbrennungsmotor drehfest mit dem als Sonnenrad ausgebildeten ersten
Getriebeelement des ersten Planetenradsatzes, das erste Stirnradteilgetriebe drehfest mit den als Planetenradträger ausgebildeten zweiten Getriebeelementen des
Planetenradgetriebes und das zweite Stirnradteilgetriebe drehfest mit dem als Sonnenrad ausgebildeten ersten Getriebeelemente des zweiten Planetenradsatzes ausgebildet ist. Vorzugsweise ist ein Rotor der elektrischen Maschine drehfest mit den als Hohlrad ausgebildeten dritten Getriebeelementen des Planetenradgetriebes. Bevorzugt weist der Verbrennungsmotor eine Kurbelwelle auf, welche drehfest mit dem als Sonnenrad ausgebildeten ersten Getriebeelemente des ersten Planetenradsatzes ausgebildet ist.
Die Begriffe„axial“ und„radial“ sind hierbei insbesondere auf eine Hauptrotationsachse des Getriebes, insbesondere der Eingangswellen, bezogen, sodass der Ausdruck„axial“ insbesondere eine Richtung bezeichnet, die parallel oder koaxial zu der
Hauptrotationsachse verläuft. Ferner bezeichnet der Ausdruck„radial“ insbesondere eine Richtung, die senkrecht zu der Hauptrotationsachse verläuft. Unter einer
„getriebeeingangsseitigen Anordnung“ soll insbesondere verstanden werden, dass das genannte Bauteil auf einer Seite des weiteren Bauteils angeordnet ist, welche dem Getriebeeingangselement und/oder der Brennkraftmaschine zugewandt ist. Unter einer „getriebeausgangsseitigen Anordnung“ soll insbesondere verstanden werden, dass das genannte Bauteil auf einer Seite des weiteren Bauteils angeordnet ist, welche dem Getriebeeingangselement und/oder der Brennkraftmaschine abgewandt ist, auch wenn das weitere Bauteil in axialer Richtung nach dem Getriebeausgangselement angeordnet ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 die erfindungsgemäße Hybridantriebsvorrichtung mit einem
Verbrennungsmotor, mit einer elektrischen Maschine, mit einem
Planetenradgetriebe und mit zwei Stirnradteilgetrieben in einer schematischen Darstellung und
Fig. 2 eine Schalttabelle der erfindungsgemäßen Hybridantriebsvorrichtung.
Die Figur 1 zeigt schematisch eine Hybridantriebsvorrichtung 10. Die
Hybridantriebsvorrichtung 10 ist für ein Kraftfahrzeug. Die Hybridantriebsvorrichtung 10 ist für ein Hybrid-Kraftfahrzeug. Die Hybridantriebsvorrichtung 10 weist einen
Verbrennungsmotor 11 auf. Ferner weist die Hybridantriebsvorrichtung 10 eine elektrische Maschine 12 auf. Die elektrische Maschine 12 ist auf einer dem Verbrennungsmotor 11 zugewandten Seite der Hybridantriebsvorrichtung 10 angeordnet.
Die elektrische Maschine 12 ist neben dem Verbrennungsmotor 11 zur Erzeugung eines weiteren Antriebsmoments vorgesehen. Die elektrische Maschine 12 bildet einen
Elektromotor aus. Ebenso wäre es möglich, anstelle der elektrischen Maschine 12 eine hydraulische oder pneumatische Antriebseinheit mit entsprechend zugeordnetem
Energiespeicher vorzusehen. Die elektrische Maschine 12 ist dazu vorgesehen, wahlweise eine elektrische Energie in eine mechanische Energie umzuwandeln oder eine mechanische Energie in eine elektrische Energie umzuwandeln. Dazu weist die elektrische Maschine 12 einen Stator 17 und einen Rotor 16 auf. Der Stator 17 ist fest mit einer Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden. Der Rotor 16 ist drehbar zu dem Stator 17 angeordnet. Zur Bereitstellung und Speicherung der elektrischen Energie weist das Kraftfahrzeug eine nicht näher dargestellte Akkuvorrichtung auf. Die Akkuvorrichtung ist dazu vorgesehen, elektrische Energie zum Antrieb der elektrischen Maschine 12 bereitzustellen und elektrische Energie zu speichern, die vom Verbrennungsmotor 11 erzeugt oder von einem externen Stromnetz eingespeist wird.
Die Hybridantriebsvorrichtung 10 weist ferner ein Mehrstufengetriebe auf. Die
Hybridantriebsvorrichtung 10 weist ein Planetenradgetriebe 13 auf. Das
Planetenradgetriebe 13 ist zur Übertragung eines Drehmoments vom Verbrennungsmotor 11 und/oder von der elektrischen Maschine 12 zu einem Abtrieb der
Hybridantriebsvorrichtung 10 vorgesehen. Das Planetenradgetriebe 13 ist von einem vierwelligen Planetenradgetriebe 13 gebildet. Das Planetenradgetriebe 13 weist eine erste Welle W1 , eine zweite Welle W2, eine dritte Welle W3 und eine vierte Welle W4 auf. Ferner weist das Planetenradgetriebe 13 zwei Planetenradsätze P1 , P2 auf. Das
Planetenradgetriebe 13 weist einen ersten Planetenradsatz P1 und einen zweiten
Planetenradsatz P2 auf. Der erste Planetenradsatz P1 ist von einem
Einfachplanetenradsatz gebildet. Der zweite Planetenradsatz P2 ist von einem
Einfachplanetenradsatz gebildet. Der erste Planetenradsatz P1 weist drei
Getriebeelemente P11 , P12, P13 auf. Der zweite Planetenradsatz P2 weist drei
Getriebeelemente P21 , P22, P23 auf. Die ersten Getriebeelemente P11 , P21 des
Planetenradgetriebes 13 sind jeweils als Sonnenrad, die zweiten Getriebeelemente P12, P22 des Planetenradgetriebes 13 sind jeweils als Planetenradträger und die dritten Getriebeelemente P13, P23 des Planetenradgetriebes 13 sind jeweils als Hohlräder ausgebildet. Das dritte Getriebeelement P13 des ersten Planetenradsatzes P1 ist drehfest mit dem dritten Getriebeelement P23 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden und das zweite Getriebeelement P12 des ersten Planetenradsatzes P1 ist drehfest mit dem zweiten Getriebeelement P22 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden. Ferner sind das dritte Getriebeelement P13 des ersten Planetenradsatzes P1 und das dritte
Getriebeelement P23 des zweiten Planetenradsatzes P2 permanent drehfest mit dem Rotor 16 der elektrischen Maschine 12 gekoppelt. Die elektrische Maschine 12 ist direkt an das Planetenradgetriebe 13 angebunden. Die elektrische Maschine 12 ist drehfest mit den dritten Getriebeelementen P13, P23 des Planetenradgetriebes 13 verbunden. Die elektrische Maschine 12 ist drehfest mit den als Hohlrad ausgebildeten dritten
Getriebeelementen P13, P23 des Planetenradgetriebes 13 verbunden. Die elektrische Maschine 12 ist an die zweite Welle W2 angebunden. Die elektrische Maschine 12 ist über die zweite Welle W2 an das dritte Getriebeelement P13 des ersten
Planetenradsatzes P1 und an das dritte Getriebeelement P23 des zweiten
Planetenradsatzes P2 angebunden.
Generell ist es besonders vorteilhaft, dass die elektrische Maschine 12 an eine solche Welle des vierwelligen Planetenradgetriebes 13 angebunden ist, welche eines der Getriebeelemente P11 , P12, P13 des ersten Planetenradsatzes P1 und eines der Getriebeelemente P21 , P22, P23 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehtest miteinander verbindet.
Das Planetenradgetriebe 13 ist vorteilhaft radial innerhalb des Rotors 16 der elektrischen Maschine 12 angeordnet. Das Planetenradgetriebe 13 ist radial innerhalb der elektrischen Maschine 12 angeordnet.
Ebenfalls vorteilhaft ist das Planetenradgetriebe 13 axial überlappend mit der elektrischen Maschine 12 angeordnet.
Ferner weist das vierwellige Planetenradgetriebe 13 eine Verblockungsschalteinheit VK auf. Die Verblockungsschalteinheit VK ist zu einer Verblockung des Planetenradgetriebes 13 vorgesehen. Die Verblockungsschalteinheit VK ist zu einer Verblockung des ersten Planetenradsatzes P1 und des zweiten Planetenradsatzes P2 vorgesehen.
Ferner ist der Verbrennungsmotor 11 , insbesondere über eine T rennkupplung, an das Planetenradgetriebe 13 angebunden. Der Verbrennungsmotor 11 ist an die erste Welle W1 angebunden. Der Verbrennungsmotor 11 ist drehfest mit dem als Sonnenrad ausgebildeten ersten Getriebeelement P11 des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden ausgebildet.
Des Weiteren weist die Hybridantriebsvorrichtung 10 zwei Stirnradteilgetriebe 14, 15 auf. Die Hybridantriebsvorrichtung 10 weist ein erstes Stirnradteilgetriebe 14 und ein zweites Stirnradteilgetriebe 15 auf. Das erste Stirnradteilgetriebe 14 und das zweite
Stirnradteilgetriebe 15 sind in einem Kraftfluss parallel zueinander schaltbar. Das erste Stirnradteilgetriebe 14 und das zweite Stirnradteilgetriebe 15 sind direkt an das
Planetenradgetriebe 13 angebunden. Das zweite Stirnradteilgetriebe 15 ist in einer axialen Richtung vor dem ersten Stirnradteilgetriebe 14 angeordnet. Die zwei
Stirnradteilgetriebe 14, 15 weisen drei schaltbare Zahnradpaarungen Z1 , Z2, Z3 und eine vierte Zahnradpaarung Z4 und drei Schalteinheiten S1 , S2, S3 und eine vierte
Schalteinheit S4 auf. Die zwei Stirnradteilgetriebe 14, 15 weisen vier schaltbare
Zahnradpaarungen Z1 , Z2, Z3, Z4 und vier Schalteinheiten S1 , S2, S3, S4 auf. Die Zahnradpaarungen Z1 , Z2, Z3, Z4 sind über jeweils eine der Schalteinheiten S1 , S2, S3, S4 schaltbar. Die Zahnradpaarungen Z1 , Z2, Z3, Z4 sind jeweils in einer Zahnradebene angeordnet. Die Zahnradpaarungen Z1 , Z2, Z3, Z4 sind in unterschiedlichen
Zahnradebenen angeordnet. Zwei Zahnradpaarungen Z1 , Z3 der Zahnradpaarungen Z1 , Z2, Z3, Z4 und zwei Schalteinheiten S1 , S3 der Schalteinheiten S1 , S2, S3, S4 sind dem ersten Stirnradteilgetriebe 14 zugeordnet. Zwei Zahnradpaarungen Z2, Z4 der
Zahnradpaarungen Z1 , Z2, Z3, Z4 und zwei Schalteinheiten S2, S4 der Schalteinheiten S1 , S2, S3, S4 sind dem zweiten Stirnradteilgetriebe 15 zugeordnet. Die
Zahnradpaarungen Z1 , Z2, Z3, Z4 weisen jeweils ein Festrad, nämlich ein erstes Festrad Z11 , ein zweites Festrad Z21 , ein drittes Festrad Z31 und ein viertes Festrad Z41 und jeweils ein Losrad, nämlich ein erstes Losrad Z12, ein zweites Losrad Z22, ein drittes Losrad Z32 und ein viertes Losrad Z42 auf.
Das jeweilige Festrad Z11 , Z21 , Z31 , Z41 der Zahnradpaarungen Z1 , Z2, Z3, Z4 bildet im Ausführungsbeispiel jeweils eine Eingangsseite der jeweiligen Zahnradpaarung Z1 , Z2, Z3, Z4, während das jeweilige Losrad Z12, Z22, Z32, Z42 der Zahnradpaarungen Z1 , Z2, Z3, Z4 jeweils eine Ausgangsseite der jeweiligen Zahnradpaarung Z1 , Z2, Z3, Z4 bildet. Die Festräder Z11 , Z21 , Z31 , Z41 der Zahnradpaarungen Z1 , Z2, Z3, Z4 kämmen jeweils mit dem entsprechend korrespondierenden Losrad Z12, Z22, Z32, Z42 der
Zahnradpaarungen Z1 , Z2, Z3, Z4.
Das erste Stirnradteilgetriebe 14 weist unterschiedliche Getriebeübersetzungen auf. Das erste Stirnradteilgetriebe 14 ist drehfest mit dem als Sonnenrad ausgebildeten ersten Getriebeelement P21 des zweiten Planetenradsatzes P2 ausgebildet. Das erste
Stirnradteilgetriebe 14 ist an die dritte Welle W3 angebunden. Das erste
Stirnradteilgetriebe 14 ist über die dritte Welle W3 an das als Sonnenrad ausgebildete erste Getriebeelement P21 des zweiten Planetenradsatzes P2 angebunden. Die beiden Festräder Z11 , Z31 der ersten Zahnradpaarung Z1 und der dritten Zahnradpaarung Z3 des ersten Stirnradteilgetriebes 14 sind drehfest mit der dritten Welle W3 verbunden. Das Antriebsmoment wird über die dritte Welle W3 in das erste Stirnradteilgetriebe 14 eingeleitet. Das zweite Stirnradteilgetriebe 15 weist unterschiedliche
Getriebeübersetzungen auf. Das zweite Stirnradteilgetriebe 15 ist drehfest mit den zweiten Getriebeelementen P12, P22 des Planetenradgetriebes 13 verbunden. Das zweite Stirnradteilgetriebe 15 ist drehfest mit den als Planetenradträger ausgebildeten zweiten Getriebeelementen P12, P22 des Planetenradgetriebes 13 verbunden ausgebildet. Das zweite Stirnradteilgetriebe 15 ist an die vierte Welle W4 angebunden. Das zweite Stirnradteilgetriebe 15 ist über die vierte Welle W4 an den als
Planetenradträger ausgebildeten zweiten Getriebeelementen P12, P22 des
Planetenradgetriebes 13 angebunden. Ferner verbindet die vierte Welle W4 die zweiten Getriebeelemente P12, P22 des Planetenradgetriebes 13. Die beiden Festräder Z21 , Z41 der zweiten Zahnradpaarung Z2 und der vierten Zahnradpaarung Z4 des zweiten
Stirnradteilgetriebes 15 sind drehtest mit der vierten Welle W4 verbunden. Das
Antriebsmoment wird über die vierte Welle W4 in das zweite Stirnradteilgetriebe 15 eingeleitet. Grundsätzlich wäre jedoch auch denkbar, dass die elektrische Maschine 12 drehtest mit den zweiten Getriebeelementen P12, P22 des Planetenradgetriebes 13 und das zweite Stirnradteilgetriebe 15 drehtest mit den dritten Getriebeelementen P13, P23 des Planetenradgetriebes 13 verbunden ist.
Abhängig von einem eingelegten Getriebegang wird eine Antriebskraft des
Verbrennungsmotors 11 und/oder der elektrischen Maschine 12 von dem
Planetenradgetriebe 13 über die dritte Welle W3 auf das erste Stirnradteilgetriebe 14 und/oder über die vierte Welle W4 auf das zweite Stirnradteilgetriebe 15 übertragen. Von dem ersten Stirnradteilgetriebe 14 und/oder dem zweiten Stirnradteilgetriebe 15 wird die Antriebskraft wiederum über ein nicht weiter sichtbares Achsgetriebe auf Antriebsräder des Kraftfahrzeugs übertragen. Das Achsgetriebe kann beispielsweise von einem
Differential gebildet sein. Die Hybridantriebsvorrichtung 10 umfasst das Achsgetriebe.
Ferner weist die Hybridantriebsvorrichtung 10 eine Abtriebswelle W5 auf. Die
Abtriebswelle W5 ist, vorzugsweise durch genau eine Stirnradpaarung, mit dem
Achsgetriebe gekoppelt. Ferner sind die Losräder Z12, Z22, Z32, Z42 der
Zahnradpaarungen Z1 , Z2, Z3, Z4 jeweils drehbar auf der Abtriebswelle W5 gelagert. Das erste Stirnradteilgetriebe 14 weist ein erstes Festrad Z11 der dritten Welle W3 und ein erstes Losrad Z12 der Abtriebswelle W5 auf, welche miteinander kämmen. Das erste Stirnradteilgetriebe 14 weist ferner das zweite Festrad Z21 der dritten Welle W3 und das zweite Losrad Z22 der Abtriebswelle W5 auf, welche miteinander kämmen. Des Weiteren weist das zweite Stirnradteilgetriebe 15 das dritte Festrad Z31 der vierten Welle W4 und das dritte Losrad Z32 der Abtriebswelle W5 auf, welche miteinander kämmen. Ferner weist das zweite Stirnradteilgetriebe 15 das vierte Festrad Z41 der vierten Welle W4 und das vierte Losrad Z42 der Abtriebswelle W5 auf, welche miteinander kämmen. Zu einer Schaltung der verschiedenen Getriebegänge weisen die Stirnradteilgetriebe 14, 15 der Hybridantriebsvorrichtung 10 mehrere Schalteinheiten S1 , S2, S3, S4 auf. Die Hybridantriebsvorrichtung 10 weist beispielhaft vier Schalteinheiten S1 , S2, S3, S4 auf. Zumindest zwei Schalteinheiten S1 , S2, S4 der Schalteinheiten S1 , S2, S3, S4 sind als Klauenkupplungen ausgebildet. Drei Schalteinheiten S1 , S2, S4 der Schalteinheiten S1 , S2, S3, S4 sind als Klauenkupplungen ausgebildet. Zumindest eine Schalteinheit S3 der Schalteinheiten S1 , S2, S3, S4 ist als eine Lamellenkupplung ausgebildet. Eine
Schalteinheit S3 der Schalteinheiten S1 , S2, S3, S4 ist als eine Lamellenkupplung ausgebildet.
Das erste Stirnradteilgetriebe 14 weist eine erste Schalteinheit S1 der vier Schalteinheiten S1 , S2, S3, S4 auf. Die erste Schalteinheit S1 ist der Abtriebswelle W5 zugeordnet. Die erste Schalteinheit S1 ist von einer Klauenkupplung gebildet. Grundsätzlich wäre jedoch auch eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausbildung der
Schalteinheit S1 denkbar. Die erste Schalteinheit S1 ist dazu vorgesehen, das erste Losrad Z12 der ersten Zahnradpaarung Z1 drehfest mit der Abtriebswelle W5 zu verbinden. Die erste Schalteinheit S1 ist dazu vorgesehen, das erste Losrad Z12 der ersten Zahnradpaarung Z1 drehfest mit der eigentlichen Welle der Abtriebswelle W5 zu verbinden. Die erste Schalteinheit S1 verbindet in einem geschlossenen Zustand das erste Losrad Z12 der ersten Zahnradpaarung Z1 drehfest mit der eigentlichen Welle der Abtriebswelle W5.
Das zweite Stirnradteilgetriebe 15 weist eine zweite Schalteinheit S2 der vier
Schalteinheiten S1 , S2, S3, S4 auf. Die zweite Schalteinheit S2 ist der Abtriebswelle W5 zugeordnet. Die zweite Schalteinheit S2 ist von einer Klauenkupplung gebildet.
Grundsätzlich wäre jedoch auch eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausbildung der Schalteinheit S2 denkbar. Die zweite Schalteinheit S2 ist dazu
vorgesehen, das zweite Losrad Z22 der zweiten Zahnradpaarung Z2 drehfest mit der Abtriebswelle W5 zu verbinden. Die zweite Schalteinheit S2 ist dazu vorgesehen, das zweite Losrad Z22 der zweiten Zahnradpaarung Z2 drehfest mit der eigentlichen Welle der Abtriebswelle W5 zu verbinden. Die zweite Schalteinheit S2 verbindet in einem geschlossenen Zustand das zweite Losrad Z22 der zweiten Zahnradpaarung Z2 drehfest mit der eigentlichen Welle der Abtriebswelle W5.
Das erste Stirnradteilgetriebe 14 weist eine dritte Schalteinheit S3 der vier Schalteinheiten S1 , S2, S3, S4 auf. Die dritte Schalteinheit S3 ist der Abtriebswelle W5 zugeordnet. Die dritte Schalteinheit S3 ist von einer Lamellenkupplung gebildet. Die als Lamellenkupplung ausgebildete Schalteinheit S3 ist derjenigen der Zahnradpaarung Z3 der
Zahnradpaarungen Z1 , Z2, Z3, Z4 zugeordnet, welche dazu vorgesehen ist, bei einer Hochschaltung zu einer zweiten leistungsverzweigten Gangstufe G4, welche im
Ausführungsbeispiel von der vierten Gangstufe G4 gebildet ist, zugeschaltet zu werden, wobei die zweite leistungsverzweigte Gangstufe G4 eine geringere E-Maschinen- Gesamtübersetzung aufweist als die E-Maschinen-Gesamtübersetzung der nächst kleineren nicht leistungsverzweigten Gangstufe G3. Die E-Maschinen- Gesamtübersetzung ergibt sich dabei aus einer Übersetzung ausgehend von der elektrischen Maschine 12, über das Planetenradgetriebe 13 und weiter über das erste und/oder zweite Stirnradteilgetriebe 14, 15 zur Abtriebswelle W5. Die Schalteinheiten S1 , S2, S3, S4 sind insbesondere immer dann als eine Lamellenkupplung ausgebildet, wenn Sie für Schaltvorgänge von einer nicht leistungsverzweigten Gangstufe, wie insbesondere einer der Vorwärtsgetriebegänge G1 , G3, G5 und G7, mit einer E-Maschinen- Gesamtübersetzung, in eine nächsthöhere, leistungsverzweigte Gangstufe mit einer E- Maschinen-Gesamtübersetzung, die geringer ist als die E-Maschinen- Gesamtübersetzung, geschalten werden müssen. Die dritte Schalteinheit S3 ist dazu in diesem Ausführungsbeispiel dazu vorgesehen, das dritte Losrad Z32 der dritten
Zahnradpaarung Z3 drehfest mit der Abtriebswelle W5 zu verbinden. Die dritte
Schalteinheit S3 ist dazu vorgesehen, das dritte Losrad Z32 der dritten Zahnradpaarung Z3 drehfest mit der eigentlichen Welle der Abtriebswelle W5 zu verbinden. Die dritte Schalteinheit S3 verbindet in einem geschlossenen Zustand das dritte Losrad Z32 der dritten Zahnradpaarung Z3 drehfest mit der eigentlichen Welle der Abtriebswelle W5.
Die Auswahl der Anordnung der Lamellenkupplung ergibt sich in diesem
Ausführungsbeispiel insbesondere aus einem Quotienten der Winkelgeschwindigkeit ww2, block der zweiten Welle W2 in einer nicht leistungsverzweigten Gangstufe geteilt durch die Winkelgeschwindigkeit oow2, spiit der zweiten Welle W2 in einer nächsthöheren, leistungsverzweigten Gangstufe. Dabei können zwei Fälle unterschieden werden, und zwar kann von einer Gangstufe des ersten Stirnradteilgetriebes 14 in eine
leistungsverzweigte Gangstufe geschalten werden oder es kann von einer Gangstufe des zweiten Stirnradteilgetriebes 15 in eine leistungsverzweigte Gangstufe geschalten werden. Ausgehend von einer Gangstufe des ersten Stirnradteilgetriebes 14 ergibt sich der Quotient wie folgt
Figure imgf000017_0001
wobei U dem Übersetzungsverhältnis der entsprechenden Zahnradpaarung Z1 , Z3 des ersten Stirnradteilgetriebes 14, oows der Winkelgeschwindigkeit der Abtriebswelle W5 entspricht io dem Übersetzungsverhältnis der zweiten Planetenradstufe des
Planetenradgetriebes 13 und iß dem Übersetzungsverhältnis der entsprechenden Zahnradpaarung Z2, Z4 des zweiten Stirnradteilgetriebes 15 entspricht. Ist der Quotient Q kleiner als eins ist eine Lastschaltung mittels einer Klauenkupplung möglich. Ist der Quotient Q größer als eins ist eine Lamellenkupplung an der zugeschalteten
Zahnradpaarung Z2, Z4 des zweiten Stirnradteilgetriebes 15 notwendig. Ausgehend von einer Gangstufe des zweiten Stirnradteilgetriebes 15 ergibt sich der Quotient wie folgt
Figure imgf000018_0001
Ist der Quotient Q kleiner als eins ist eine Lastschaltung mittels einer Klauenkupplung möglich. Ist der Quotient Q größer als eins ist eine Lamellenkupplung an der
zugeschalteten Zahnradpaarung Z1 , Z3 des ersten Stirnradteilgetriebes 14 notwendig. Entsprechend wurde eine Ausbildung der dritten Schalteinheit S3 als Lamellenkupplung ausgewählt.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist genau eine Abtriebswelle, nämlich die Abtriebswelle W5 gezeigt. Die Hybridantriebsvorrichtung 10 kann aber auch zwei Abtriebswellen aufweisen, die vorteilhaft über jeweils eine Stirnradstufe mit dem Achsgetriebe gekoppelt sind. In diesem nicht dargestellten Fall wären zum Beispiel das erste Losrad Z12 und das zweite Losrad Z22 koaxial zu der einen der beiden Abtriebswellen angeordnet, und das dritte Losrad Z32 und das vierte Losrad Z42 wären koaxial zu der anderen der beiden Abtriebswellen angeordnet.
In dem Fall, dass die Hybridantriebsvorrichtung 10 zwei Abtriebswellen mit koaxial zu den Abtriebswellen angeordneten schaltbaren Losrädern Z12, Z22, Z32, Z42 aufweist, ist die als Lamellenkupplung ausgebildete dritte Schalteinheit S3 koaxial zu einer der beiden Abtriebswellen angeordnet. Auch entscheidet sich nach den oben genannten Kriterien, zu welcher der Zahnradpaarungen Z1 , Z2, Z3, Z4 die als Lamellenkupplung ausgebildete dritte Schalteinheit S3 zugeordnet ist. Vorteilhaft weist die Hybridantriebsvorrichtung 10 maximal zwei Abtriebswellen auf, wobei die als Lamellenkupplung ausgebildete dritte Schalteinheit vorteilhaft koaxial zu einer dieser beiden Abtriebswellen angeordnet ist. Die vorteilhafte Anordnung der als Lamellenkupplung ausgebildeten dritten Schalteinheit S3 erlaubt es, auf eine dritte Vorgelegewelle (zusätzlich zu den maximal zwei
Abtriebswellen), die zu einer Verbesserung der Schaltbarkeit eingeführt werden müsste, zu verzichten. Vorteilhaft ist die als Lamellenkupplung ausgebildete dritte Schalteinheit S3 koaxial zu der Abtriebswelle W5 angeordnet, wobei die Abtriebswelle W5 ein fünftes Festrad Z51 aufweist, das mit dem nicht dargestellten Achsgetriebe gekoppelt ist.
Vorteilhaft steht das fünfte Festrad Z51 mit einem Eingangszahnrad des nicht
dargestellten Achsgetriebes in Eingriff.
Die zwei Stirnradteilgetriebe 14, 15 weisen eine vierte Zahnradpaarung Z4 und eine vierte Schalteinheit S4 der vier Schalteinheiten S1 , S2, S3, S4 auf. Das zweite
Stirnradteilgetriebe 15 weist die vierte Schalteinheit S4 auf. Die vierte Schalteinheit S4 ist der Abtriebswelle W5 zugeordnet. Die vierte Schalteinheit S4 ist von einer
Klauenkupplung gebildet und der vierten Zahnradpaarung Z4 zugeordnet. Die vierte Zahnradpaarung Z4 ist dazu vorgesehen, bei einer Hochschaltung zu einer dritten leistungsverzweigten Gangstufe G6, welche im Ausführungsbeispiel von der sechsten Gangstufe G6 gebildet ist, zugeschaltet zu werden und wobei die zweite
leistungsverzweigte Gangstufe G6 eine größere E-Maschinen-Gesamtübersetzung aufweist, als die E-Maschinen-Gesamtübersetzung der nächst kleineren nicht
leistungsverzweigten Gangstufe G5. Die vierte Schalteinheit S4 ist dazu vorgesehen, das vierte Losrad Z42 der vierten Zahnradpaarung Z4 drehfest mit der Abtriebswelle W5 zu verbinden. Die vierte Schalteinheit S4 ist dazu vorgesehen, das vierte Losrad Z42 der vierten Zahnradpaarung Z4 drehfest mit der eigentlichen Welle der Abtriebswelle W5 zu verbinden. Die vierte Schalteinheit S4 verbindet in einem geschlossenen Zustand das vierte Losrad Z42 der vierten Zahnradpaarung Z4 drehfest mit der eigentlichen Welle der Abtriebswelle W5.
Zudem wäre denkbar, dass die zwei Stirnradteilgetriebe 14, 15 eine weitere
Zahnradpaarung und eine weitere Schalteinheit aufweisen, die als Lamellenkupplung ausgebildet ist und die der weiteren Zahnradpaarung zugeordnet ist, wobei die weitere Zahnradpaarung dazu vorgesehen ist, bei einer Hochschaltung zu einer weiteren leistungsverzweigten Gangstufe zugeschaltet zu werden und wobei die weitere leistungsverzweigte Gangstufe eine geringere E-Maschinen-Gesamtübersetzung aufweist, als die E-Maschinen-Gesamtübersetzung der nächst kleineren nicht
leistungsverzweigten Gangstufe. Der Einbau einer einzigen Lamellenkupplung in den Stirnradteilgetrieben 14, 15 der Hybridantriebsvorrichtung 10, wobei die anderen
Schalteinheiten S1 , S2, S4 der Stirnradteilgetriebe 14, 15 Klauenkupplungen,
insbesondere ohne Synchronisationseinrichtungen, sind, stellt insbesondere eine sinnvolle Lösung eines Problems dar. Das Problem ist die Nicht-Lastschaltbarkeit eines ganz bestimmten Gangwechsels bei dieser Hybridantriebsvorrichtung 10.
Eine Schaltstrategie zum Schalten der Schalteinheiten S1 , S2, S3, S4 und der
Verblockungsschalteinheit VK kann der Tabelle in Figur 2 entnommen werden. Es sind sieben Vorwärtsgetriebegänge G1 , G2, G3, G4, G5, G6, G7, schaltbar. Es existieren gegebenenfalls weitere redundante und zusätzliche Getriebegänge. Eine Markierung in der entsprechenden Zeile bedeutet jeweils, dass die entsprechende Schalteinheit S1 , S2, S3, S4 und/oder die Verblockungsschalteinheit VK geschlossen ist, um jeweils den in der ersten Spalte angezeigten Getriebegang zu schalten.
Bezugszeichenliste
10 Hybridantriebsvorrichtung
11 Verbrennungsmotor
12 Maschine
13 Planetenradgetriebe
14 erstes Stirnradteilgetriebe
15 zweites Stirnradteilgetriebe
16 Rotor
17 Stator
G1 Vorwärtsgetriebegang
G2 Vorwärtsgetriebegang
G3 Vorwärtsgetriebegang
G4 Vorwärtsgetriebegang
G5 Vorwärtsgetriebegang
G6 Vorwärtsgetriebegang
G7 Vorwärtsgetriebegang
P1 erster Planetenradsatz
P11 Erstes Getriebeelement des ersten Planetenradsatzes
P12 Zweites Getriebeelement des ersten Planetenradsatzes
P13 Drittes Getriebeelement des ersten Planentenradsatzes
P2 zweiter Planetenradsatz
P21 Erstes Getriebeelement des zweiten Planentenradsatzes
P22 Zweites Getriebeelement des zweiten Planentenradsatzes
P23 Drittes Getriebeelement des zweiten Planentenradsatzes
51 Erste Schalteinheit
52 Zweite Schalteinheit
53 Dritte Schalteinheit
54 Vierte Schalteinheit
VK Verblockungsschalteinheit
W1 Erste Welle
W2 Zweite Welle W3 Dritte Welle
W4 Vierte Welle
W5 Abtriebswelle
Z1 Erste Zahnradpaarung
Z11 Festrad
Z12 Erstes Losrad
Z2 Zweite Zahnradpaarung
Z21 Festrad
Z22 Zweites Losrad
Z3 Dritte Zahnradpaarung
Z31 Festrad
Z32 Drittes Losrad
Z4 Vierte Zahnradpaarung
Z41 Festrad
Z42 Viertes Losrad
Z51 Festrad

Claims

Patentansprüche
1. Hybridantriebsvorrichtung mit einem Verbrennungsmotor (11), mit einer elektrischen Maschine (12), mit einem vierwelligen Planetenradgetriebe (13), welches eine erste Welle (W1), eine zweite Welle (W2), eine dritte Welle (W3) und eine vierte Welle (W4) aufweist, mit zwei Stirnradteilgetrieben (14, 15), und zwar einem ersten Stirnradteilgetriebe (14) und einem zweiten Stirnradteilgetriebe (15), die drei schaltbare Zahnradpaarungen (Z1 , Z2, Z3) mit drei zugeordneten Schalteinheiten (S1 , S2, S3) aufweisen, und mit zumindest einer Abtriebswelle (W5), wobei der Verbrennungsmotor (11) an die erste Welle (W1) angebunden ist, wobei die elektrische Maschine (12) an die zweite Welle (W2) angebunden ist, wobei das erste Stirnradteilgetriebe (14) an die dritte Welle (W3) angebunden ist, wobei das zweite Stirnradteilgetriebe (15) an die vierte Welle (W4) angebunden ist, wobei das vierwellige Planetenradgetriebe (13) eine Verblockungsschalteinheit (VK) aufweist, wobei zwei Schalteinheiten (S1 , S2) der Schalteinheiten (S1 , S2, S3) als
Klauenkupplungen ausgebildet sind,
wobei eine Schalteinheit (S3) der Schalteinheiten (S1 , S2, S3) als eine
Lamellenkupplung ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die als Lamellenkupplung ausgebildete Schalteinheit (S3) derjenigen
Stirnradpaarung (Z3) der zumindest drei Zahnradpaarungen (Z3) zugeordnet ist, welche dazu vorgesehen ist, bei einer Hochschaltung zu einer leistungsverzweigten Gangstufe (G4) zugeschaltet zu werden, und wobei die leistungsverzweigte Gangstufe (G4) eine geringere E-Maschinen-Gesamtübersetzung aufweist, als die E-Maschinen-Gesamtübersetzung der nächst kleineren nicht leistungsverzweigten Gangstufe (G3), wobei sich die E-Maschinen-Gesamtübersetzung aus einer Übersetzung ausgehend von der elektrischen Maschine (12), über das
Planetenradgetriebe (13) und weiter über das erste und/oder zweite
Stirnradteilgetriebe (14, 15) zur Abtriebswelle (W5) ergibt.
2. Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zwei Stirnradteilgetriebe (14, 15) eine vierte Zahnradpaarung (Z4) und eine vierte Schalteinheit (S4) aufweisen, die als Klauenkupplung ausgebildet ist und die der vierten Zahnradpaarung (Z4) zugeordnet ist, wobei die vierte Zahnradpaarung (Z4) dazu vorgesehen ist, bei einer Hochschaltung zu einer zweiten
leistungsverzweigten Gangstufe (G6) zugeschaltet zu werden und wobei die zweite leistungsverzweigte Gangstufe (G6) eine größere E-Maschinen-Gesamtübersetzung aufweist, als die E-Maschinen-Gesamtübersetzung der nächst kleineren nicht leistungsverzweigten Gangstufe (G5).
3. Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zwei Stirnradteilgetriebe (14, 15) eine weitere Zahnradpaarung und eine weitere Schalteinheit aufweisen, die als Lamellenkupplung ausgebildet ist und die der weiteren Zahnradpaarung zugeordnet ist, wobei die weitere Zahnradpaarung dazu vorgesehen ist, bei einer Hochschaltung zu einer weiteren leistungsverzweigten Gangstufe zugeschaltet zu werden und wobei die weitere leistungsverzweigte Gangstufe eine geringere E-Maschinen-Gesamtübersetzung aufweist, als die E- Maschinen-Gesamtübersetzung der nächst kleineren nicht leistungsverzweigten Gangstufe.
4. Hybridantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das vierwellige Planetenradgetriebe (13) einen ersten Planetenradsatz (P1) und einen zweiten Planetenradsatz (P2) mit jeweils drei Getriebeelementen (P11 , P12, P13, P21 , P22, P23) aufweist, wobei das dritte Getriebeelement (P13) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest mit dem dritten Getriebeelement (P23) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbunden ist und das zweite Getriebeelement (P12) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest mit dem zweiten Getriebeelement (P22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbunden ist.
5. Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrische Maschine (12) drehtest mit den dritten Getriebeelementen (P13, P23) des Planetenradgetriebes (13) und das zweite Stirnradteilgetriebe (15) drehtest mit den zweiten Getriebeelementen (P12, P22) des Planetenradgetriebes (13) verbunden ist oder die elektrische Maschine (12) drehtest mit den zweiten
Getriebeelementen (P12, P22) des Planetenradgetriebes (13) und das zweite Stirnradteilgetriebe (15) drehtest mit den dritten Getriebeelementen (P13, P23) des Planetenradgetriebes (13) verbunden ist.
6. Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten Getriebeelemente (P11 , P21) des Planetenradgetriebes (13) jeweils als Sonnenrad, die zweiten Getriebeelemente (P12, P22) des Planetenradgetriebes (13) jeweils als Planetenradträger und die dritten Getriebeelemente (P13, P23) des Planetenradgetriebes (13) jeweils als Hohlräder ausgebildet sind.
7. Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrische Maschine (12) drehtest mit dem als Hohlrad ausgebildeten dritten Getriebeelementen (P13, P23) des Planetenradgetriebes (13), der
Verbrennungsmotor (11) drehtest mit dem als Sonnenrad ausgebildeten ersten Getriebeelement (P11) des ersten Planetenradsatzes (P1), das zweite
Stirnradteilgetriebe (15) drehtest mit den als Planetenradträger ausgebildeten zweiten Getriebeelementen (P12, P22) des Planetenradgetriebes (13) und das erste Stirnradteilgetriebe (14) drehtest mit dem als Sonnenrad ausgebildeten ersten Getriebeelement (P21) des zweiten Planetenradsatzes (P2) ausgebildet ist.
8. Hybridantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abtriebswelle (W5) ein fünftes Festrad (Z51) aufweist, das mit einem
Eingangszahnrad eines Achsgetriebes drehmomentübertragend gekoppelt ist.
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