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DE102014221600B3 - Transmission structure for a hybrid drive of a motor vehicle and hybrid drive - Google Patents

Transmission structure for a hybrid drive of a motor vehicle and hybrid drive Download PDF

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DE102014221600B3
DE102014221600B3 DE102014221600.1A DE102014221600A DE102014221600B3 DE 102014221600 B3 DE102014221600 B3 DE 102014221600B3 DE 102014221600 A DE102014221600 A DE 102014221600A DE 102014221600 B3 DE102014221600 B3 DE 102014221600B3
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transmission
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planetary
transmission structure
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Martin Vornehm
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebestruktur für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges, mit einem getriebeeingangsseitigen Verbrennungsmotor, von dem aus ein Leistungseingang zu einer Getriebestruktur mit mehrere Planetensätzen führt, wobei jeder Planetensatz ein Sonnenrad, eine Planeten, einen Planetenträger und ein Hohlrad aufweist, wobei erfindungsgemäß in die Getriebestruktur an der Verbindung zwischen zwei Planetensätzen eine E-Maschine integriert ist derart, dass ein Rotor der E-Maschine mit dem Hohlrad eines Planetensatzes und dem Planetenträger eines weiteren Planetensatzes verbunden ist. Der Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges, aufweisend einen Triebstrang mit einem Verbrennungsmotor, beinhaltet erfindungsgemäß ein Getriebe mit der vorgenannt beschriebenen Getriebestruktur mit integrierter E-Maschine sowie eine mit dem Getriebe verbundene elektrische Energiespeichereinrichtung.The invention relates to a transmission structure for a hybrid drive of a motor vehicle, with a transmission input side combustion engine, from which a power input leads to a transmission structure with multiple planetary sets, each planetary gearset having a sun gear, a planet, a planet carrier and a ring gear, according to the invention in the transmission structure at the connection between two planetary gear sets an electric motor is integrated such that a rotor of the electric motor is connected to the ring gear of a planetary gear set and the planet carrier of another planetary gearset. The hybrid drive of a motor vehicle, comprising a drive train with an internal combustion engine, according to the invention includes a transmission with the above-described transmission structure with integrated electric motor and an electrical energy storage device connected to the transmission.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebestruktur für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs und einen Hybridantrieb nach dem Oberbegriff des 9. Patentanspruchs.The invention relates to a transmission structure for a hybrid drive of a motor vehicle according to the preamble of the first claim and a hybrid drive according to the preamble of the ninth patent claim.

Es ist bekannt, dass derartige Hybridantriebe ein in unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen betreibbare Planetengetriebesysteme beinhalten, wobei diese Planetensätze bekannter weise ein Sonnenrad, mit diesem kämmende Planeten, die an einem Planetenträger aufgenommen sind und ein Hohlrad aufweist, welches an seinem Innendurchmesser eine Verzahnung besitzt, welche mit den Planeten kämmt. Ebenso ist bekannt, dass durch Betätigungskombination von Schalt- oder Kupplungselementen oder Freiläufen in Getrieben mehrere Gänge dargestellt werden.It is known that such hybrid drives include a planetary gear systems operable in different gear ratios, these planetary sets known, a sun gear, with this combing planet, which are accommodated on a planet carrier and a ring gear which has a toothing on its inner diameter, which with the Planet is combing. It is also known that several courses are represented by actuation combination of switching or coupling elements or freewheels in transmissions.

Aus der Druckschrift DE 10 2013 21 35 59 A1 ist eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, die einen Radantriebsstrang, einen ersten Elektromotor mit einem ersten Leistungsausgang, einen zweiten Elektromotor mit einem zweiten Leistungsausgang, und eine Koppelungseinrichtung zur Koppelung wenigstens des ersten und/oder des zweiten Leistungsausgangs mit dem Radantriebsstrang in schaltbarer Weise. Dabei ist die Koppelungseinrichtung so gestaltet, dass diese ein einstellbar positionierbares Stellorgan umfasst nach dessen Maßgabe der Koppelungszustand der Koppelungseinrichtung festlegbar ist, wobei die Positionierung des Stellorgans durch gesteuerte Herbeiführung einer Relativdrehung zwischen dem ersten und dem zweiten Leistungsausgang der beiden Elektromotoren erfolgt. Diese Lösung ist durch die zwei erforderlichen Elektromotoren relativ und durch die Relativdrehung zwischen den beiden Leistungsausgängen der Elektromotoren zur Positionierung des erforderlichen Stellorganskonstruktiv relativ aufwendig. Weiterhin besteht durch den Einsatz von zwei Elektromotoren ein erhöhter Platzbedarf.From the publication DE 10 2013 21 35 59 A1 a drive device for a motor vehicle is known, which has a wheel drive train, a first electric motor with a first power output, a second electric motor with a second power output, and a coupling device for coupling at least the first and / or the second power output with the wheel drive train in a switchable manner. In this case, the coupling device is designed so that it comprises an adjustably positionable actuator according to the proviso of the coupling state of the coupling device can be fixed, wherein the positioning of the actuator is effected by controlled induction of relative rotation between the first and the second power output of the two electric motors. This solution is relatively complicated by the two required electric motors relative and by the relative rotation between the two power outputs of the electric motors for positioning the required actuator design. Furthermore, there is an increased space requirement through the use of two electric motors.

Aus der DE 10 2007 053 845 A1 ist bereits eine Getriebestruktur mit mehreren Planetensätzen und Elektromotoren bekannt. Hier werden alleine durch die mehreren Elektromotoren mehrere Gangstufen realisiert.From the DE 10 2007 053 845 A1 already a transmission structure with several planetary gear sets and electric motors is known. Here, several gear stages are realized solely by the multiple electric motors.

Aus der DE 10 2007 005 438 A1 ist ferner eine Getriebestruktur mit einer Doppelkupplung, einem getriebeintegrierten Elektromotor und mehreren Planetensätzen bekannt. Der Elektromotor ist hier direkt mit dem Planetensatz gekoppelt, dessen Planetenträger den Ausgang des Getriebes bildet.From the DE 10 2007 005 438 A1 Further, a transmission structure with a double clutch, a gear-integrated electric motor and a plurality of planetary gear sets is known. The electric motor is here coupled directly to the planetary gear set, the planet carrier forms the output of the transmission.

Es sind weiterhin Mehrgang-Range-Extender-Getriebe in Planetenbauweise mit zwei Elektromotoren, Kupplungs/Schaltkomponenten einer Aktorik bekannt, welche jedoch wenige schaltbare Gänge aufweisen, wodurch bestimmte Betriebspunkte bei ungünstig hoher Drehzahl, d. h. hohem Benzinverbrauch gefahren werden müssen. Dabei sind ebenfalls hohe Kosten durch die zwei E-Maschinen zu verzeichnen. Weiterhin bleiben diese leicht unter der erforderlichen Gangzahl oder Spreizung.There are also multi-speed range extender gear in planetary design with two electric motors, clutch / switching components of an actuator known, however, which have few switchable gears, causing certain operating points at unfavorably high speed, d. H. high fuel consumption must be driven. There are also high costs due to the two electric machines. Furthermore, these remain slightly below the required number of gears or spread.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Getriebestruktur für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges und einen Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welche sich durch einen einfachen konstruktiven Aufbau auszeichnet und eine große Spreizung der Gänge des Getriebes ermöglicht.The invention has for its object to provide a transmission structure for a hybrid drive of a motor vehicle and a hybrid drive for a motor vehicle, which is characterized by a simple structural design and allows a large spread of the gears of the transmission.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des 1. und 7. Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved with the features of the 1st and 7th claim. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Die Getriebestruktur für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges ist mit einem getriebeeingangsseitigen Verbrennungsmotor ausgestattet, von dem aus ein Leistungseingang zur Getriebestruktur führt, mehreren Planetensätzen, mehreren Kupplungen und einer Bremse, wobei jeder Planetensatz ein Sonnenrad, eine Planeten, einen Planetenträger und ein erstes Hohlrad aufweist, wobei erfindungsgemäß in die Getriebestruktur zwischen zwei Planetensätzen eine E-Maschine (wirkt als Elektromotor und Generator) integriert ist.The transmission structure for a hybrid drive of a motor vehicle is equipped with a transmission input side combustion engine from which a power input leads to the transmission structure, multiple planetary gear sets, multiple clutches and a brake, each planetary gear set having a sun gear, a planet, a planetary carrier and a first ring gear According to the invention in the transmission structure between two planetary gear sets an electric motor (acts as an electric motor and generator) is integrated.

Die E-Maschine ist somit erstmalig nicht getriebeeingangs- oder endständig angeordnet und deren Rotor übernimmt eine „Brückenfunktion” als Verbindung zweier Planetensätze Die E-Maschine ist potenziell trockenlaufend.For the first time, the electric motor is not gearbox input or terminal and its rotor assumes a "bridge function" as a connection between two planetary gear sets. The electric motor is potentially dry running.

Die Anbindung der E-Maschine ist derart, dass sie beim komfortkritischen Gangwechsel 1–2 nicht umgeschaltet wird, und also komfortsteigernd regeln kann, z. B. indem durch das Getriebe verursachten Zugkraftsprünge oder Lücken ausgeglichen werden können. Die Anbindung ist ferner derart, dass die E-Maschine in einigen Gängen schneller dreht als der Verbrennungsmotor, also einen guten Wirkungsgrad und Leistungsdichte einbringen kann.The connection of the e-machine is such that it is not switched in the comfort critical gear change 1-2, and thus can be comfort-enhancing, z. As can be compensated by caused by the gear train jumps or gaps. The connection is also such that the electric motor turns faster in some gears than the combustion engine, so can bring a good efficiency and power density.

Das Getriebe weist dabei vorteilhafter Weise mehr als 4 Gänge (für Vorwärtsfahrt) auf und lediglich eine integrierte E-Maschine sowie nur wenige Kupplungen und eine Bremse auf. Vorteilhafter Weise erlaubt die Getriebestruktur je nach Wahl der Planeten-Standübersetzungen 5 oder 6 Gänge, bei Einsatz von 3 Planetensätzen, 4 Kupplungen und 1 Bremse (plus der einen E-Maschine).The transmission has advantageously more than 4 gears (for forward drive) and only an integrated electric motor and only a few clutches and a brake. Advantageously, the transmission structure allows depending on the choice of planetary gear ratios 5 or 6 gears, with the use of 3 planetary gear sets, 4 clutches and 1 brake (plus the one e-machine).

Der Rotor des Elektromotors bzw. der E-Maschine ist dabei mit dem ersten Planetensatz, aufweisend ein erstes Sonnenrad, erste Planeten, einen ersten Planetenträger, ein erstes Hohlrad und mit einem zweiten Planetensatz, aufweisend ein zweites Sonnenrad, zweite Planeten, einen zweiten Planetenträger, ein zweites Hohlrad koppelbar. Bevorzugt ist der Rotor des Elektromotors mit dem ersten Hohlrad des ersten Planetensatzes und dem zweiten Sonnenrad des zweiten Planetensatzes verbunden, wobei der erste Planetensatz eingangsseitig auf der Verbrennungsmotorseite des Getriebes angeordnet ist.The rotor of the electric motor or the electric motor is in this case with the first planetary gearset, comprising a first sun gear, first planetary gear, a first planet carrier, a first ring gear and a second planetary gearset, comprising a second sun gear, second planetary gear, a second planetary gear carrier, a second ring gear can be coupled. Preferably, the rotor of the electric motor is connected to the first ring gear of the first planetary gear set and the second sun gear of the second planetary gear set, wherein the first planetary gear set is arranged on the input side of the engine side of the transmission.

An den zweiten Planetensatz schließt sich ausgangsseitig ein dritter Planetensatz, aufweisend ein drittes Sonnenrad, dritte Planeten, einen dritten Planetenträger, ein drittes Hohlrad, an, der mit einer Bremse gekoppelt ist und an den sich der Leistungsausgang (OUT) des Getriebes anschließt.On the output side, the second planetary gear set is adjoined by a third planetary gear set, comprising a third sun gear, third planets, a third planet carrier, a third ring gear, which is coupled to a brake and to which the power output (OUT) of the gear unit adjoins.

Nach dem Leistungseingang weist die Getriebestruktur an ihrem Eingang eine Doppelkupplung auf, die mit einem ersten Kupplungspfad mit dem ersten Planetenträger des ersten Planetensatzes und mit einem zweiten Kupplungspfad mit dem zweiten Hohlrad des zweiten Planetensatzes koppelbar ist.After the power input, the transmission structure at its input to a dual clutch, which can be coupled with a first coupling path with the first planet carrier of the first planetary gear set and with a second clutch path with the second ring gear of the second planetary gear set.

Die am Getriebeeingang vorgesehene Doppelkupplung und die Bremse am gegenüberliegenden Getriebeende werden potenziell in einem Trockenraum angeordnet. Vorteilhaft ist dabei, dass im Trockenraum hohe Reibwerte und damit kleine Kräfte realisierbar sind und unbetätigte Kupplungen/Bremsen nur geringe Schleppmomente aufweisen.The dual clutch provided on the transmission input and the brake on the opposite transmission end are potentially arranged in a dry room. It is advantageous that in the dry room high friction and thus small forces can be realized and unactuated clutches / brakes have only low drag torque.

Neben der eingansseitigen Doppelkupplung sind lediglich zwei weitere Kupplungen (Kupplungs- oder Schaltelemente) erforderlich. Ein erstes Kupplungselement, welches sich im inneren der Getriebestruktur befindet, dient dem Verblocken des zweiten Planetensatzes und ist beispielsweise zwischen dem zweiten Sonnenrad und dem zweiten Hohlrad verbindbar. Die Kupplung ist elektrisch, hydraulisch, hydrostatisch oder mittels einer Zugstange oder Schubstange aktuierbar und hinsichtlich der wirkenden Aktuierkraft beispielsweise mittels einer Trennwand abstützbar. Die Trennwand trägt vorteilhafter Weise auch erforderliche Lager und Dichtungen und weist bei hydraulischer Betätigung ein Druckübergabemittel auf.In addition to the input-side dual clutch only two more couplings (coupling or switching elements) are required. A first coupling element, which is located in the interior of the transmission structure, serves to block the second planetary gear set and is connectable, for example, between the second sun gear and the second ring gear. The coupling can be actuated electrically, hydraulically, hydrostatically or by means of a pull rod or push rod and can be supported with respect to the acting actuating force, for example by means of a partition wall. The partition also advantageously carries required bearings and seals and has hydraulic pressure on a pressure transfer means.

Ein weiteres zweites Kupplungselement kann im Getriebeinneren als Kopplung zwischen dritter Sonne und drittem Hohlrad des dritten Planetensatzes (ausgangssseitig) angeordnet sein, oder alternativ andere Anschlüsse des dritten Planetensatzes miteinander koppeln, um diesen dritten Planetensatz zu verblocken sodass alle Anschlüsse synchron drehen. Dieses zweite Kupplungselement kann dann ebenso am rechten Getrieberand in einem Trockenraum angeordnet sein.Another second coupling element may be disposed inside the transmission as coupling between the third sun and the third ring gear of the third planetary gearset (output side), or alternatively couple other ports of the third planetary gear set to lock this third planetary gearset so that all ports rotate synchronously. This second coupling element can then also be arranged on the right gear rim in a drying room.

Die Getriebestruktur weist einen besonderen Neutralgang auf, in welchem KD und BA offen sind, aber der erste Kupplungspfad KB und der zweite Kupplungspfad KC der Doppelkupplung betätigt sind. Der Verbrennungsmotor ist dann mit dem Elektromotor gekoppelt, wodurch eine Ladefunktion einer mit der E-Maschine verbundenen Batterie realisierbar ist. Dies erfolgt beispielsweise bei Fahrzeugstillstandsphasen.The transmission structure has a particular neutral gear, in which KD and BA are open, but the first clutch path KB and the second clutch path KC of the double clutch are actuated. The internal combustion engine is then coupled to the electric motor, whereby a charging function of a battery connected to the electric motor can be realized. This occurs, for example, during vehicle standstill phases.

Ebenso kann in diesem Neutralgang der Verbrennungsmotor mit dem leistungsfähigen Elektromotor gestartet werden, z. B. bei sehr kaltem Aggregat wenn hohe Startmomente erforderlich sind.Likewise, in this neutral gear, the engine can be started with the powerful electric motor, z. B. in very cold aggregate when high starting torques are required.

Für die Vorwärtsfahrt weist die Getriebestruktur 5 oder 6 Gänge und zusätzlich zwei rein elektrische Fahrgänge oder Segelgänge oder Rekuperationsgänge auf, die je nach Ladezustand einer mit dem Elektromotor (der E-Maschine) gekoppelten Batterie (Energiespeichereinrichtung) schaltbar sind, um ohne Verbrennungsmotor Fahrfunktionen darzustellen. In diesen beiden BEV-Gängen ist gegenüber einem ähnlich übersetzten normalen Gang (dem 2. oder 4. Gang) nun jeweils ein erster oder ein zweiter Kupplungsbereich der getriebeeingangsseitigen Doppelkupplung geöffnet (die KB beim 2. Gang, bzw. die KC beim 4. Gang). Gangwechsel können aber auch ähnlich vorteilhaft in den oder aus dem 1., 3. oder 5. Gang erfolgen.For the forward drive, the transmission structure has 5 or 6 gears and additionally two purely electric driving gears or sail gears or recuperation gears, which are switchable depending on the state of charge of a coupled to the electric motor (the electric motor) battery (energy storage device) to represent driving functions without internal combustion engine. In both of these BEV gears, a first or a second clutch area of the transmission input double clutch is now open in comparison to a similarly translated normal gear (the 2nd or 4th gear) (the KB in 2nd gear, or the KC in 4th gear ). Gear changes can also be done similarly advantageous in or out of the 1st, 3rd or 5th gear.

Die Getriebestruktur weist selbstverständlich entsprechende Steuereinrichtungen für die vorhandenen Schaltelemente und die E-Maschine auf bzw. ist mit einer Steuereinrichtung verbunden, welche Signale über den Fahrzeugzustand und über den Fahrerwunsch erhält und welche Signale zur Ansteuerung der Schaltelemente und die E-Maschine erzeugt. Die Fahrzeuggeschwindigkeit oder der der Ladezustand einer Batterie sind Beispiele solcher Signale, das den Fahrzeugzustand anzeigen. Beispielhafte Signale, die den Fahrerwunsch anzeigen sind die Pedalwerte des sogenannten Gaspedals oder des Bremspedals.Of course, the transmission structure has corresponding control devices for the existing switching elements and the electric machine or is connected to a control device which signals via receives the vehicle condition and the driver's request and which generates signals for driving the switching elements and the electric motor. The vehicle speed or the state of charge of a battery are examples of such signals indicating the vehicle condition. Exemplary signals indicating the driver's request are the pedal values of the so-called accelerator pedal or the brake pedal.

Die Erfindung umfasst auch ein Getriebe mit integrierter E-Maschine aufweisend eine vorgenannt beschriebene Getriebestruktur.The invention also includes a transmission with an integrated electric motor having an aforementioned transmission structure.

Erfindungsgemäß wird dadurch ein Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges, aufweisend einen Triebstrang mit einem Verbrennungsmotor und einem vorgenannt beschriebenen Getriebe mit integrierter E-Maschine geschaffen, wobei mit dem Getriebe eine elektrische Energiespeichereinrichtung (bevorzugt in der Art einer Batterie) verbunden ist.According to the invention, a hybrid drive of a motor vehicle, having a drive train with an internal combustion engine and a previously described transmission with integrated electric motor, is thereby created, wherein an electric energy storage device (preferably in the manner of a battery) is connected to the transmission.

Durch den Hybridantrieb kann ein vorteilhaftes rein elektrisches Fahren bei Geschwindigkeiten unter 20 km/h und Beschleunigungspedalbetätigung unter 50% erfolgen. Bei Geschwindigkeiten über 50 km/h oder maximaler Beschleunigungspedalbetätigung durch den Fahrer ist ein verbrennungsmotorisches und/oder elektrisches Fahren realisierbar.Due to the hybrid drive, an advantageous purely electric driving at speeds below 20 km / h and accelerator pedal operation can be done under 50%. At speeds above 50 km / h or maximum accelerator pedal operation by the driver, an internal combustion engine and / or electric driving is feasible.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug geschaffen, der einen Triebstrang mit einem Verbrennungsmotor, einer Getriebestruktur und einer E-Maschine aufweist, wobei die E-Maschine in die Getriebestruktur integriert ist.With the solution according to the invention, a hybrid drive for a motor vehicle is provided which has a drive train with an internal combustion engine, a transmission structure and an electric motor, wherein the electric motor is integrated in the transmission structure.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to two embodiments and the accompanying drawings.

Es zeigen:Show it:

1 eine Prinzipdarstellung der Getriebestruktur 1 a schematic diagram of the transmission structure

2 bis 13 ein 6-Gang Getriebe mit der Darstellung der Kraftverläufe in den Gängen 1 bis 6 in jeweils zwei verschiedenen Prinzipdarstellungen und dabei 2 to 13 a 6-speed transmission with the representation of the force profiles in the gears 1 to 6 in two different schematic diagrams and thereby

2 und 3 Gang 1, 2 and 3 Aisle 1,

4 und 5 Gang 2, 4 and 5 Aisle 2,

6 und 7 Gang 3 in einer ersten Schaltvariante, dessen Übersetzung bei der 5-Gang Version identisch zu der von Gang 4 ist 6 and 7 Gear 3 in a first gear change variant whose gear ratio in the 5-speed version is identical to that of gear 4

8 und 9 Gang 4 als Direktgang mit Übersetzung 1, 8th and 9 Gear 4 as direct gear with gear ratio 1,

10 und 11 Gang 5, 10 and 11 Aisle 5,

12 und 13 Gang 6, 12 and 13 Aisle 6,

14 eine Variante des Getriebes, bei welcher die Kupplung KD an einer anderen Position angeordnet ist, 14 a variant of the transmission in which the clutch KD is arranged at a different position,

15 eine Variante des Getriebes, bei welcher die Komponenten in der Nähe des dritten Planeten anders angeordnet sind, 15 a variant of the transmission in which the components are arranged differently in the vicinity of the third planet,

16 eine Variante des Getriebes, bei dem der Getriebeausgang OUT zwischen dem zweiten Planeten 2 und dritten Planeten 3 angeordnet ist. 16 a variant of the transmission, wherein the transmission output OUT between the second planet 2 and third planet 3 is arranged.

Gemäß 1 weist die Getriebestruktur einen Leistungseingang IN auf, über welchen ein von einem Verbrennungsmotor zur Verfügung gestelltes Drehmoment eingekoppelt werden kann, wozu sich an den Leistungseingang IN eine Doppelkupplung K1 anschießt, die ein erstes Kupplungselement KB und ein zweites Kupplungselement KC aufweist.According to 1 For example, the transmission structure has a power input IN, via which a torque provided by an internal combustion engine can be coupled, for which purpose a dual clutch K1, which has a first clutch element KB and a second clutch element KC, is connected to the power input IN.

Anstelle einer Doppelkupplung können auch zwei eigenständige, räumlich getrennte Kupplungen eingesetzt werden (nicht dargestellt). Instead of a double clutch and two independent, spatially separate couplings can be used (not shown).

In der Getriebestruktur wirken (hier von links nach rechts)

  • a) ein erster Planetensatz 1, bestehend aus einem ersten nicht drehenden Sonnenrad 1.1, einem ersten Planetenträger 1.2 mit diesem zugeordneten Planeten, die mit dem ersten Sonnenrad 1.1 kämmen und einem ersten Hohlrad 1.3, welches die Planeten umringt und mit diesen kämmt,
  • b) ein zweiter Planetensatz 1, bestehend aus einem zweiten Sonnenrad 2.1, einem zweiten Planetenträger 2.2 mit diesem zugeordneten Planeten, die mit dem zweiten Sonnenrad 2.1 kämmen und einem zweiten Hohlrad 2.3, welches die Planeten umringt und mit diesen kämmt,
  • c) ein dritter Planetensatz 3, bestehend aus einem dritten Sonnenrad 3.1, einem dritten Planetenträger 3.2 mit diesem zugeordneten Planeten, die mit dem dritten Sonnenrad 3.1 kämmen und einem dritten Hohlrad 3.3, welches die Planeten umringt und mit diesen kämmt,
  • d) einer im Bereich des ersten und des zweiten Planetensatzes 1, 2 angeordneten E-Maschine 4, deren Rotor 4.1 eine Brückenfunktion besitzt und mit dem ersten Hohlrad 1.3 des ersten Planetensatzes 1 und dem zweiten Planetenträger 2.2 des zweiten Planetensatzes 2 verbunden ist. Die E-Maschine 4 kann wie skizziert die Planetensätze 1 und 2 vollständig oder teilweise umschließen, oder auch axial teilweise oder vollständig daneben platziert werden, wobei dann die Brückenfunktion von einem passiven Bauteil ausgefüllt würde. Die Leistungsabgabe oder -aufnahme der E-Maschine 4 kann also über beide Verbindungen mit ersten Planetensatz 1 und/oder zweiten Planetensatz 2 je nach geschaltetem Gang erfolgen und erlaubt eine Nutzung der E-Maschine 4 in vielen Schaltzuständen des Getriebes.
  • e) einer nahe dem zweiten Planetensatz 2 angeordneten ersten Kupplung KE, die sich im inneren des Getriebes befindet und hydraulisch, hydrostatisch oder mittels einer Zug- oder Druckstange (nicht dargestellt) aktiviert wird,
  • f) eine zweite Kupplung KD, durch welche der dritten Planetensatz 3 verblockbar ist, indem hier das Hohlrad 3.3 mit dem Planetenträger 3.2 verkoppelt wird,
  • g) eine Bremse BA, welche das Hohlrad 3.3 des dritten Planetensatzes 3 festbremst.
In the transmission structure act (here from left to right)
  • a) a first planetary gear set 1 consisting of a first non-rotating sun gear 1.1 , a first planetary carrier 1.2 with this planet associated with the first sun gear 1.1 combing and a first ring gear 1.3 that surrounds and meshes with the planets,
  • b) a second planetary gear set 1 consisting of a second sun gear 2.1 , a second planetary carrier 2.2 with this planet associated with the second sun gear 2.1 comb and a second ring gear 2.3 that surrounds and meshes with the planets,
  • c) a third planetary set 3 consisting of a third sun gear 3.1 , a third planet carrier 3.2 with this planet associated with the third sun 3.1 comb and a third ring gear 3.3 that surrounds and meshes with the planets,
  • d) one in the region of the first and second planetary gear sets 1 . 2 arranged electric machine 4 whose rotor 4.1 has a bridge function and with the first ring gear 1.3 of the first planetary gear set 1 and the second planetary carrier 2.2 of the second planetary gear set 2 connected is. The electric machine 4 can sketched as the planetary gear sets 1 and 2 completely or partially enclose, or even axially partially or completely placed next to it, in which case the bridge function would be filled by a passive component. The power output or recording of the electric motor 4 So can both connections with first planetary gear set 1 and / or second planetary gear set 2 depending on the gear engaged and allows use of the electric motor 4 in many switching states of the transmission.
  • e) one near the second planetary set 2 arranged first clutch KE, which is located inside the transmission and is hydraulically, hydrostatically or by means of a pull or push rod (not shown) is activated,
  • f) a second clutch KD, through which the third planetary gear set 3 is blockable, here by the ring gear 3.3 with the planet carrier 3.2 is coupled
  • g) a brake BA, which the ring gear 3.3 of the third planetary gear set 3 fixed braking.

Der Leistungsausgang OUT schließt sich an den dritten Planetensatz 3 an. Dabei bildet der Planetenträger des dritten Planetensatzes 3 auch den Getriebeausgang und ist beispielsweise über ein nicht dargestelltes Differential an der Vorder- und/oder Hinterachse verbunden.The power output OUT is connected to the third planetary gearset 3 at. In this case, the planet carrier of the third planetary gear set forms 3 also the transmission output and is connected for example via a differential, not shown, on the front and / or rear axle.

Somit umfasst die Getriebestruktur lediglich drei Planetensätze 1, 2, 3, vier Kupplungen KB, KC, KE, KD und eine Bremse BA sowie eine E-Maschine 4.Thus, the transmission structure comprises only three planetary gear sets 1 . 2 . 3 , four couplings KB, KC, KE, KD and a brake BA and an electric motor 4 ,

Nachfolgend werden Getriebeschaubilder eines mehrgängigen Getriebes mit dem Kraftfluss in den Gängen 1 bis 6 dargestellt. Es wurden hier lediglich die jeweils geschalteten Schaltelemente und Kraftflüsse hervorgehoben. Die jeweilige Kombination der Planeten-Standübersetzungen i0 der drei Planetensätze sind unter den jeweiligen Planetensatz notiert.Below, transmission diagrams of a multi-speed transmission with the power flow in the gears 1 to 6 are shown. Only the switched switching elements and power flows were highlighted here. The respective combination of planetary gear ratios i0 of the three planetary gear sets are listed under the respective planetary gearset.

In einer ersten Getriebevariante können die Standübersetzungen näherungsweise –1,5 im ersten Planetensatz 1, –2 im zweiten Planetensatz 2 und –2 im dritten Planetensatz. sein. Diese Übersetzungen sind unterhalb der Planetensätze angegeben.In a first transmission variant, the stand translations can approximate -1.5 in the first planetary gear set 1 . -2 in the second planetary set 2 and -2 in the third planetary set. be. These translations are given below the planetary gear sets.

Dadurch können eine sehr große Spreizung 9 und große, aber zahlenmäßig einander ähnlich große Stufensprünge bei 5 verschiedenen Übersetzungen realisiert werden.This can be a very big spread 9 and large, but numerically similar increments in increments of 5 different translations are realized.

In einer weiteren Variante können die Standübersetzungen näherungsweise –2,4 im ersten Planetensatz 1, –2 im zweiten Planetensatz 2 und –1,6 im dritten Planetensatz sein.In a further variant, the stand translations can approximate -2.4 in the first planetary gear set 1 . -2 in the second planetary set 2 and -1.6 in the third planetary set be.

Diese zweite Variante wird durch die fett und kursiv geschriebenen Übersetzungen unterhalb der Planetensätze 1 bis 3 verdeutlicht. This second variant is the bold and italic written translations below the planetary gear sets 1 to 3 clarified.

Dadurch wird eine kleinere Spreizung 6.3 bei kleineren und zahlenmäßig wieder einander ähnlichen Stufensprüngen zwischen 6 verschiedenen Übersetzungen realisiert.This will cause a smaller spread 6.3 realized in smaller and numerically similar increments between 6 different translations.

Bei einem 6-Gang Getriebe wird der erste Gang gemäß 2 und 3 durch folgende Schaltungen realisiert: Die Bremse BA, das zweite Kupplungselement KC der Doppelkupplung K1 und die erste Kupplung KE sind geschlossen. Der Planetensatz 1 ist ohne Funktion, der Planetensatz 2 ist verblockt und der Planetensatz P3 wandelt. Die E-Maschine 4 rotiert in diesem Fall mit der gleichen Drehzahl wie der Getriebeeingang (Verbrennungsmotor) IN und kann in Abhängigkeit der Fahrsituation zusätzliche Antriebsleistung liefern oder aufnehmen (Batterie laden oder rekuperieren) kann.In a 6-speed transmission, the first gear is according to 2 and 3 realized by the following circuits: The brake BA, the second coupling element KC of the double clutch K1 and the first clutch KE are closed. The planetary set 1 is without function, the planetary gear set 2 is blocked and the planetary set P3 converts. The electric machine 4 In this case it rotates at the same speed as the transmission input (internal combustion engine) IN and, depending on the driving situation, can supply or record additional drive power (charge or recuperate the battery).

Auch im Falle einer z. B. gezielt schlupfend betriebenen Reibkupplung KC kann die E-Maschine 4 in diesem Gang Antriebsleistung abgeben oder aufnehmen, wobei ihre Leistung nicht über die Kupplung übertragen werden muss und nicht zu deren Reibverlusten beiträgt.Also in the case of a z. B. targeted slipping operated friction clutch KC, the electric motor 4 drive power in this gear or record their performance does not have to be transmitted through the clutch and does not contribute to their friction losses.

Zwei unterschiedliche Getriebeschaubilder, die den 2. Gang dokumentieren, sind in den 4 und 5 dargestellt. Bei dieser Schaltstufe sind die Bremse BA, das erste Kupplungselement bzw. der erste Kupplungspfad KB der Doppelkupplung K1 und die erste Kupplung KE geschlossen. Der erste Planetensatz 1 dreht ins schnelle, der zweite Planetensatz 2 ist ohne Funktion und der dritte Planetensatz 3 übersetzt.Two different transmission diagrams documenting the 2nd gear are in the 4 and 5 shown. In this switching stage, the brake BA, the first coupling element and the first clutch path KB of the dual clutch K1 and the first clutch KE are closed. The first planetary gear set 1 turns into the fast, the second planetary gear set 2 is without function and the third planetary set 3 translated.

Dadurch rotiert die E-Maschine 4 mit höherer Drehzahl wie der Getriebeeingang (Verbrennungsmotor) IN und kann in Abhängigkeit der Fahrsituation zusätzliche Antriebsleistung eines Elektromotors (E-Maschine 4) liefern oder auch in der Art eines Generators aufnehmen (Batterie laden oder rekuperieren). Die höhere Drehzahl ist vorteilhaft hinsichtlich höherer Leistung und Wirkungsgrad der E-Maschine 4 und/oder die niedrigere Drehzahl des Getriebeeingangs ist vorteilhaft hinsichtlich höherem Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors. Auch hier kann im Falle einer z. B. aus akustischen Gründen gezielt schlupfend betriebenen Reibkupplung in Form eines ersten Kupplungselementes KB die E-Maschine 4 Antriebsleistung abgeben oder aufnehmen, wobei ihre Leistung nicht über die Kupplung übertragen werden muss und nicht zu deren Reibverlusten beiträgt.As a result, the electric machine rotates 4 with higher speed as the transmission input (internal combustion engine) IN and can, depending on the driving situation, additional drive power of an electric motor (electric motor 4 ) or in the manner of a generator (charge or recuperate battery). The higher speed is advantageous in terms of higher performance and efficiency of the electric motor 4 and / or the lower speed of the transmission input is advantageous in terms of higher efficiency of the internal combustion engine. Again, in the case of z. B. for acoustic reasons purposefully slipping operated friction clutch in the form of a first coupling element KB the electric motor 4 Drive power or record, with their power does not have to be transmitted through the clutch and does not contribute to their friction losses.

Im dritten Gang (siehe 6 und 7) sind die Bremse BA, und beide Kupplungselemente (Kupplungspfade) KB und KC der Doppelkupplung K1 geschlossen, wodurch eine Leistungsverzweigung bzw. Leistungsrückfluss im Getriebe entsteht. Zusätzlich zum Antrieb mittels des Verbrennungsmotors (Eingang über IN) kann ein Laden einer nicht dargestellten Batterie mittels der E-Maschine 4 realisiert werden, die dann als Generator wirkt. Ebenso kann der Verbrennungsmotor durch den Elektromotor unterstützt werden („Boost”).In third gear (see 6 and 7 ) are the brake BA, and both coupling elements (coupling paths) KB and KC of the dual clutch K1 closed, whereby a power split or power backflow arises in the transmission. In addition to the drive by means of the internal combustion engine (input via IN), a charging of a battery, not shown, by means of the electric motor 4 be realized, which then acts as a generator. Likewise, the combustion engine can be supported by the electric motor ("boost").

Zum vierten Gang (siehe 8 und 9) erfolgt eine Doppelumschaltung, da der zweite und der dritte Planetensatz 2, 3 verblockt sind, was durch die hier geschlossenen ersten und zweiten Kupplungen KE und KD realisiert wird. Hier treibt der Verbrennungsmotor über IN an, und der eingangsseitige zweite Kupplungspfad KC der Doppelkupplung K1 ist geschlossen. Es kann eine zusätzliche Antriebsleistung oder Ladefunktion über die E-Maschine 4 bereitgestellt werden. Die Getriebeübersetzung ist eins und der Getriebewirkungsgrad sehr hoch, da keine lasttragende Verzahnung wälzt.To fourth gear (see 8th and 9 ) is a double switch, since the second and the third planetary gear set 2 . 3 are blocked, which is realized by the first and second clutches KE and KD closed here. Here, the internal combustion engine drives via IN, and the input-side second clutch path KC of the dual clutch K1 is closed. There may be an additional drive power or charging function via the electric motor 4 to be provided. The gear ratio is one and the transmission efficiency is very high, as no load-bearing toothing rolls.

Die Getriebeschaubilder mit dem Kraftfluss im 5. Gang werden in den 10 und 11 gezeigt. Der erste Kupplungspfad KB sowie die erste Kupplungen KE und die zweite Kupplung KD sind geschlossen. Hier übersetzt der erste Planetensatz 1 ins Schnelle, während der zweite und dritte Planetensatz 2 und 3 beide verblockt sind. Insgesamt ergibt sich also ein Overdive.The transmission diagrams with the power flow in the 5th gear are in the 10 and 11 shown. The first clutch path KB and the first clutches KE and the second clutch KD are closed. Here translated the first planetary gear set 1 fast, while the second and third planetary gear set 2 and 3 both are blocked. Overall, this results in an overdive.

Der Gang 6 wird anhand zweier Getriebeschaubilder in den 12 und 13 dargestellt, wobei in 13 wie überall der Kraftfluss durch die stark hervorgehobenen Linien eingezeichnet ist. Sowohl der Verbrennungsmotor als auch die E-Maschine 4, wenn diese als Elektromotor wirkt, erbringen eine Antriebsleistung. Weiterhin kann durch die E-Maschine (wenn diese als Generator wirkt) auch die Batterie (nicht dargestellt) geladen werden. Das erste und zweite Kupplungselement KB und KC der Doppelkupplung K1 sowie die zweite Kupplung KD sind geschlossen.The gear 6 is based on two transmission diagrams in the 12 and 13 shown, in 13 as everywhere the power flow is indicated by the strongly emphasized lines. Both the combustion engine and the electric motor 4 if this acts as an electric motor, provide a drive power. Furthermore, by the electric motor (if it acts as a generator) and the battery (not shown) to be loaded. The first and second coupling element KB and KC of the dual clutch K1 and the second clutch KD are closed.

Die möglichen Funktionen des Getriebes und spezifische Eigenschaften der Gänge 4, 5 und 6 ähneln den Gängen 1, 2 und 3 bis auf den Beitrag des dritten Planeten 3, der entweder verblockt ist (Gänge 4, 5 und 6) oder übersetzt (Gänge 1, 2 und 3).The possible functions of the transmission and specific characteristics of gears 4, 5 and 6 are similar to gears 1, 2 and 3 except for the contribution of the third planet 3 which is either blocked (gears 4, 5 and 6) or translated (gears 1, 2 and 3).

Das zweite Kupplungselement KD ist bei den vorgenannt beschriebenen Figuren am Getriebeausgang als Kopplung zwischen drittem Planetenträger 3.2 und drittem Hohlrad 3.3 des rechtesten, hier dritten Planetensatzes 3 angeordnet. Die erste Kupplung KE und die zweite Kupplung KD können auch umgeordnet werden, da diese nur zum Verblocken des zweiten Planetensatzes 2 und/oder des dritten Planetensatzes 3 verwendet werden. The second coupling element KD is in the above-described figures at the transmission output as a coupling between the third planet carrier 3.2 and third ring gear 3.3 right, here third planetary set 3 arranged. The first clutch KE and the second clutch KD can also be rearranged, as these only for blocking the second planetary gear set 2 and / or the third planetary gear set 3 be used.

Beispielsweise kann das die zweite Kupplung KD gemäß 14 auch auf der Getriebeinnenseite (hier links) des dritten Planetensatzes 3 angeordnet sein.For example, this may be the second clutch KD according to 14 also on the inside of the transmission (here on the left) of the third planetary gearset 3 be arranged.

Ebenfalls alternativ kann die betätigbare zweite Kupplung KD das Hohlrad 3.3 und das Sonnenrad 3.1 miteinander verkoppeln.Also alternatively, the actuatable second clutch KD the ring gear 3.3 and the sun wheel 3.1 couple together.

Ebenfalls alternativ kann das Getriebe wie in 15 dargestellt zwischen dem zweiten Planeten 2 und dem dritten Planeten 3 in zwei Hälften geteilt sein mit jeweils eigenem Gehäuse und einer Verbindungswelle (z. B. Kardanwelle zwischen Getriebe und Hinterachs-Getriebe). In diesem Fall kann die Umgebung der zweiten Kupplung KD wiederum einen Trockenraum bilden.Also alternatively, the transmission as in 15 represented between the second planet 2 and the third planet 3 divided into two halves each with its own housing and a connecting shaft (eg cardan shaft between the gearbox and rear axle gearbox). In this case, the environment of the second clutch KD can in turn form a drying space.

Ebenfalls alternativ und funktionsgleich kann das Getriebe wie in 16 dargestellt derart ausgestaltet sein, dass der Getriebeausgang OUT zwischen dem zweiten Planeten 2 und dritten Planeten 3 angeordnet ist. Diese Anordnung ist insbesondere für Font-Quer-Antriebsstränge oder Front-Längs-Antriebsstränge geeignet. Sie erlaubt die zweite Kupplung KD und die Bremse BA in einen Trockenraum am in der Figur rechten Ende des Getriebes anzuordnen.Also alternative and functionally identical, the transmission as in 16 shown configured such that the transmission output OUT between the second planet 2 and third planet 3 is arranged. This arrangement is particularly suitable for font-transverse drive trains or front-longitudinal drive trains. It allows the second clutch KD and the brake BA to be arranged in a drying space at the right end of the transmission in the figure.

Eine Übersicht des Gangspektrums und der Betriebsmöglichkeiten einer ersten Variante des Getriebes mit großer Spreizung 9 und großen Stufensprüngen und den entsprechenden Schaltungen ist nachfolgend dargestellt. iVM ist die Übersetzung des Verbrennungsmotors und iEM die Übersetzung der E-Maschine (wirkend als Elektromotor und/oder als Starter und/oder als Generator): betätigte Gang Kupplung/Bremse iVM iEM Bemerkungen 1 BA _ KC _ KE 3 3 1 ohne Funktion, 2 verblockt, 3 wandelt 2 BA KB _ _ KE 1.8 3 1 ins Schnelle, 2 ohne Funktion, 3 übersetzt 3 BA KB KC _ _ 1 1.67 4 _ _ KC KD KE 1 1 Doppelumschaltung 3–4 5 _ KB _ KD KE 0.6 1 6 _ KB KC KD _ 0.33 0.55 An overview of the gear spectrum and the operating options of a first variant of the transmission with large spread 9 and large increments and the corresponding circuits are shown below. iVM is the translation of the internal combustion engine and iEM the translation of the electric motor (acting as an electric motor and / or as a starter and / or as a generator): actuated corridor Clutch / brake i VM i EM Remarks 1 BA _ KC _ KE 3 3 1 without function, 2 blocked, 3 converts 2 BA KB _ _ KE 1.8 3 1 into the fast, 2 without function, 3 translated 3 BA KB KC _ _ 1 1.67 4 _ KC KD KE 1 1 Double switching 3-4 5 _ KB _ KD KE 0.6 1 6 _ KB KC KD _ 12:33 12:55

Eine weitere Übersicht des Gangspektrums und der Betriebsmöglichkeiten einer zweiten Variante des Getriebes mit einer kleineren Spreizung 6.3 und kleineren Stufensprüngen ist in der nachfolgenden Tabelle dargestellt. iVM ist ebenfalls die Übersetzung des Verbrennungsmotors und iEM die Übersetzung der E-Maschine gegenüber dem Abtrieb: betätigte Gang Kupplung/Bremse iVM iEM Bemerkungen 1 BA _ KC _ KE 3 3 1 ohne Funktion, 2 verblockt, 3 wandelt 2 BA KB KE 2.12 3 1 ins Schnelle, 2 ohne Funktion, 3 über setzt 3 BA KB KC _ _ 1.44 2 4 _ _ KC KD KE 1 1 Doppelumschaltung 3–4 5 KB _ KD KE 0.71 1 6 KB KC KD _ 0.48 0.68 Another overview of the gear spectrum and the operating options of a second variant of the transmission with a smaller spread 6.3 and smaller increments is shown in the table below. iVM is also the translation of the internal combustion engine and iEM the translation of the e-machine against the output: actuated corridor Clutch / brake i VM i EM Remarks 1 BA _ KC _ KE 3 3 1 without function, 2 blocked, 3 converts 2 BA KB KE 2.12 3 1 fast, 2 no function, 3 over puts 3 BA KB KC _ _ 1:44 2 4 _ KC KD KE 1 1 Double switching 3-4 5 KB _ KD KE 0.71 1 6 KB KC KD _ 12:48 0.68

Die in den beiden vorgenannten Tabellen aufgeführten Kombinationen oder ähnliche sind charakteristisch für gut gestufte und gut gespreizte Gänge.The combinations or the like listed in the two aforementioned tables are characteristic of well-graded and well-spread gears.

Sind bei beiden Getriebevarianten im zweiten Gang das erste Kupplungselement/erster Kupplungspfad KB der Doppelkupplung K1 oder im vierten Gang das zweite Kupplungselement/zweiter Kupplungspfad KC der Doppelkupplung K1 geöffnet, dann wird ein BEV-Gang realisiert, d. h. ein rein elektrischer Antrieb über die E-Maschine, wobei der Verbrennungsmotor gestoppt werden kann um Abgas- und Geräuschemissionen zu reduzieren. If the first clutch element / first clutch path KB of the dual clutch K1 is open in both transmission variants in the second gear or the second clutch element / second clutch path KC of the double clutch K1 is opened in fourth gear, then a BEV gear is realized, ie a purely electric drive via the E Engine, wherein the internal combustion engine can be stopped to reduce exhaust and noise emissions.

Wird bei beiden Getriebevarianten im ersten Gang oder im vierten Gang die erste Kupplung KE geöffnet, wird ein CVT-artiger Bereich zur Verfügung gestellt, d. h. eine stufenlose Übersetzung. In diesem Modus sind steuerungstechnisch das Moment des Verbrennungsmotors und das Moment des Elektromotors in ein durch die Standübersetzung des zweiten Planeten 2 fest vorgegebenes Drehmomenten-Verhältnis zu setzen, wodurch sich die Leistung dieser beiden Antriebe im Getriebe mischen bzw. teilen.If the first clutch KE is opened in both transmission variants in first gear or in fourth gear, a CVT-like range is provided, ie a stepless transmission. In this mode are control technology, the moment of the internal combustion engine and the moment of the electric motor in a by the state translation of the second planet 2 set fixed torque ratio, which mix or share the performance of these two drives in the transmission.

Werden weder die zweite Kupplung KD noch die Bremse BA betätigt (also z. B. lediglich das erste Kupplungselement KB der Doppelkupplung K1), dann wird ein Neutralgang realisiert, in dem allerdings der Verbrennungsmotor mit der E-Maschine wirkverbunden ist. Die E-Maschine kann dabei als Generator arbeiten und die Batterie wird aufgeladen. Ebenso kann die E-Maschine als Starter arbeiten, und den Verbrennungsmotor starten. Diese Funktionen sind im Stillstand des Fahrzeugs ebenso möglich wie bei rollendem Fahrzeug. Da keine Verbindung zum Abtrieb besteht, sind diese Ladefunktion oder Startfunktion ohne Einfluss auf die Fahrzeugbeschleunigung und können ruckfrei ausgeführt werden.If neither the second clutch KD nor the brake BA is actuated (that is, for example, only the first clutch element KB of the dual clutch K1), then a neutral gear is realized, in which, however, the internal combustion engine is operatively connected to the electric motor. The e-machine can work as a generator and the battery is charged. Similarly, the electric motor can work as a starter, and start the engine. These functions are possible at standstill of the vehicle as well as when the vehicle is rolling. Since there is no connection to the output, this charging function or starting function have no influence on the vehicle acceleration and can be executed smoothly.

Somit weisen die Getriebe weitere Betriebsmodi auf, die als rein elektrische Fahrgänge bzw. CVT-Bereiche bzw. Segelgänge bzw. Rekuperationsgänge bzw. Startgänge bzw. Ladegänge je nach Fahrzeuggeschwindigkeit und Ladezustand der Batterie genutzt werden können. In den beiden BEV-Gängen ist gegenüber einem ähnlich übersetzten normalen Gang (dem 2. oder 4. Gang) nun jeweils ein Kupplungselement/Kupplungspfad geöffnet (die KB beim 2. Gang, bzw. die KC beim 4. Gang). Gangwechsel können aber auch ähnlich vorteilhaft in den oder aus dem 1., 3. oder 5. Gang erfolgen.Thus, the transmission further operating modes, which can be used as a purely electric driving gears or CVT areas or leagues or Rekuperationsgänge or starting gears or charging gears depending on the vehicle speed and state of charge of the battery. In the two BEV gears, a clutch element / clutch path is now open in each case compared to a similarly translated normal gear (the 2nd or 4th gear) (the KB in 2nd gear, or the KC in 4th gear). Gear changes can also be done similarly advantageous in or out of the 1st, 3rd or 5th gear.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Getriebe geschaffen, welches mehr als 4 Gänge (nur Vorwärts) aufweist und nur eine an vorteilhafter Stelle integrierte E-Maschine, und dabei nur wenige Kupplungen und Bremsen besitzt.With the solution according to the invention, a transmission is provided, which has more than 4 gears (only forward) and only one integrated in an advantageous place e-machine, and thereby has only a few clutches and brakes.

Dies ist durch eine Planetengetriebestruktur realisierbar, die je nach Wahl der Planeten-Standübersetzungen 5 oder 6 Gänge erlaubt, bei Einsatz von drei Planetensätzen, vier Kupplungen und einer Bremse, sowie einer E-Maschine.This can be achieved by a planetary gear structure, which allows 5 or 6 gears depending on the choice of planetary gear ratios, using three planetary gear sets, four clutches and a brake, and an electric motor.

Die dargestellten Getriebestrukturen sind für Standardantriebe einsetzbar (Längsmotor und -Getriebe), aber auch für Frontquer-Antriebe oder Fronlängs-Antriebe oder andere Konfigurationen.The transmission structures shown can be used for standard drives (longitudinal motor and gearbox), but also for front-transverse drives or front-mounted drives or other configurations.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
erster Planetensatzfirst planetary gear set
1.11.1
erstes Sonnenradfirst sun gear
1.21.2
erster Planetenträgerfirst planet carrier
1.31.3
erstes Hohlradfirst ring gear
22
zweiter Planetensatzsecond planetary set
2.12.1
zweites Sonnenradsecond sun wheel
2.22.2
zweiter Planetenträgersecond planet carrier
2.32.3
zweites Hohlradsecond ring gear
33
dritter Planetensatzthird planetary set
3.13.1
drittes Sonnenradthird sun wheel
3.23.2
dritter Planetenträgerthird planet carrier
3.33.3
drittes Hohlradthird ring gear
44
E-MaschineE-machine
4.14.1
Rotorrotor
BABA
Bremsebrake
ININ
Leistungseingangpower Entry
i0i0
Planeten-StandübersetzungenPlanet-ratios
K1K1
DoppelkupplungDouble coupling
KBKB
erstes Kupplungselement/Kupplungspfad der Doppelkupplung K1first coupling element / coupling path of the double clutch K1
KCKC
zweites Kupplungselement/Kupplungspfad der Doppelkupplung K1second coupling element / coupling path of the double clutch K1
KDKD
zweite Kupplungsecond clutch
KEKE
erste Kupplungfirst clutch
OUTOUT
Leistungsausgangpower output

Claims (8)

Getriebestruktur für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges, mit einem getriebeeingangsseitigen Verbrennungsmotor, von dem aus ein Leistungseingang (In) zu einer Getriebestruktur mit mehrere Planetensätzen führt, wobei jeder Planetensatz ein Sonnenrad, Planeten, einen Planetenträger und ein Hohlrad aufweist, wobei in die Getriebestruktur an der Verbindung zwischen zwei Planetensätzen eine E-Maschine (4) integriert ist derart, dass ein Rotor (4.1) der E-Maschine (4) mit dem Hohlrad eines Planetensatzes und dem Planetenträger eines weiteren Planetensatzes verbunden ist, und wobei nach dem Leistungseingang (In) der Getriebestufe eine Doppelkupplung (K1) angeordnet ist, die mit einem ersten Kupplungspfad (KB) mit dem ersten Planetenträger (1.2) des ersten Planetensatzes (1) und mit einem zweiten Kupplungspfad (KC) mit dem zweiten Hohlrad (2.3) des zweiten Planetensatzes (2) koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4.1) der E-Maschine (4) mit einem ersten Hohlrad (1.3) eines ersten Planetensatzes (1) und einem zweiten Planetenträger (2.2) eines zweiten Planetensatzes (2) verbunden ist und dass der erste Planetensatz (1) eingansseitig angeordnet ist, dass sich an den zweiten Planetensatz (2) ausgangsseitig ein dritter Planetensatz (3), aufweisend ein drittes Sonnenrad (3.1), dritte Planeten, einen dritten Planetenträger (3.2), ein drittes Hohlrad (3.3), anschließt, dessen dritter Planetenträger (3.2) den Leistungsausgang (OUT) der Getriebestruktur bildet, wobei ein zweites Sonnenrad (2.1) des zweiten Planetensatzes (2) mit den dritten Sonnenrad (3.1) des dritten Planetensatzes (3) gekoppelt ist.A transmission structure for a hybrid drive of a motor vehicle, comprising a transmission input side internal combustion engine, from which a power input (In) leads to a gear train having a plurality of planetary gear sets, each planetary gear set having a sun gear, planets, a planet carrier and a ring gear, wherein in the transmission structure at the connection between two planetary gear sets an electric motor ( 4 ) is integrated such that a rotor ( 4.1 ) of the electric machine ( 4 ) is connected to the ring gear of a planetary gear set and the planet carrier of a further planetary gear set, and wherein after the power input (In) of the gear stage, a double clutch (K1) is arranged with a first clutch path (KB) with the first planet carrier ( 1.2 ) of the first planetary gear set ( 1 ) and with a second coupling path (KC) with the second ring gear ( 2.3 ) of the second planetary gear set ( 2 ), characterized in that the rotor ( 4.1 ) of the electric machine ( 4 ) with a first ring gear ( 1.3 ) of a first planetary gear set ( 1 ) and a second planet carrier ( 2.2 ) of a second planetary gear set ( 2 ) and that the first planetary gear set ( 1 ) is arranged on the input side, that to the second planetary gear set ( 2 ) on the output side, a third planetary gear set ( 3 ), having a third sun gear ( 3.1 ), third planet, a third planet carrier ( 3.2 ), a third ring gear ( 3.3 ), whose third planet carrier ( 3.2 ) forms the power output (OUT) of the transmission structure, wherein a second sun gear ( 2.1 ) of the second planetary gear set ( 2 ) with the third sun wheel ( 3.1 ) of the third planetary set ( 3 ) is coupled. Getriebestruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebestruktur ein erstes Kupplungselement (KE) aufweist, mit dem der zweite Planetensatz (2) verblockbar ist und dieser zweite Planetensatz (2) eine Standübersetzung von näherungsweise 2 aufweist und/oder dass die Getriebestruktur ein zweites Kupplungselement (KD) aufweist, mit dem der dritte Planetensatz (3) verblockbar ist.Transmission structure according to claim 1, characterized in that the transmission structure has a first coupling element (KE), with which the second planetary gear set ( 2 ) is blockable and this second planetary set ( 2 ) has a stand ratio of approximately 2 and / or that the transmission structure has a second coupling element (KD), with which the third planetary gear set ( 3 ) is blockable. Getriebestruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (KE) einerseits zwischen dem zweiten Sonnenrad (2.1) des zweiten Planetensatzes (2) und dem zweiten Hohlrad (2.3) des zweiten Planetensatzes (2) verbindbar ist und/oder dass das zweite Kupplungselement (KD) zwischen der dritten Sonne (3.1) und dem dritten Hohlrad (3.3) des dritten Planetensatzes (3) angeordnet ist.Transmission structure according to claim 2, characterized in that the first coupling element (KE) on the one hand between the second sun gear ( 2.1 ) of the second planetary gear set ( 2 ) and the second ring gear ( 2.3 ) of the second planetary gear set ( 2 ) is connectable and / or that the second coupling element (KD) between the third sun ( 3.1 ) and the third ring gear ( 3.3 ) of the third planetary set ( 3 ) is arranged. Getriebestruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (KE) elektrisch, hydraulisch, hydrostatisch oder mittels einer Zugstange oder Schubstange aktuierbar ist und dass eine wirkende Aktuierkraft mittels einer Trennwand abstützbar ist.Gear structure according to claim 3, characterized in that the first coupling element (KE) can be actuated electrically, hydraulically, hydrostatically or by means of a pull rod or push rod and that an acting Aktuierkraft can be supported by means of a partition wall. Getriebestruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Neutralgang aufweist, in welchem mindestens einer der Kupplungspfade KB oder KC der Doppelkupplung (K1) betätigt ist und der Verbrennungsmotor mit dem Elektromotor (4) gekoppelt ist und eine Ladefunktion realisierbar ist und dass diese einen als rein elektrischen Fahrgang oder Segelgang oder Rekuperationsgang genutzten Betriebsmodus aufweist, der je nach Ladezustand einer mit dem Elektromotor (4) gekoppelten Batterie schaltbar ist, in welchem der erste Kupplungspfad (KB) und der zweite Kupplungspfad (KC) geöffnet sind.Transmission structure according to one of claims 1 to 4, characterized in that it has a neutral gear in which at least one of the coupling paths KB or KC of the double clutch (K1) is actuated and the internal combustion engine with the electric motor ( 4 ) is coupled and a charging function is feasible and that this has a used as a purely electrical drive or sail or recuperation gear operation mode, depending on the state of charge one with the electric motor ( 4 ) coupled battery is switchable, in which the first coupling path (KB) and the second coupling path (KC) are opened. Getriebestruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass diese in ein Getriebe mit integrierter E-Maschine (4) integriert ist, wobei das Getriebe oder die Getriebestruktur mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, welche Signale über den Fahrzeugzustand und über den Fahrerwunsch erhält und welche Signale zur Ansteuerung der Schaltelemente und die E-Maschine (4) erzeugt.Transmission structure according to one of claims 1 to 5, characterized in that this in a transmission with integrated electric motor ( 4 ) is integrated, wherein the transmission or the transmission structure is connected to a control device which receives signals about the vehicle condition and the driver's request and which signals for driving the switching elements and the electric motor ( 4 ) generated. Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges, aufweisend einen Triebstrang mit einem Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, dass der Hybridantrieb ein Getriebe beinhaltend eine Getriebestruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit integrierter E-Maschine (4) sowie eine mit dem Getriebe verbundene elektrische Energiespeichereinrichtung aufweist.Hybrid drive of a motor vehicle, comprising a drive train with an internal combustion engine, characterized in that the hybrid drive, a transmission comprising a transmission structure according to one of the preceding claims with integrated electric motor ( 4 ) and an electrical energy storage device connected to the transmission. Hybridantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Hybridantrieb bei Geschwindigkeiten unter 20 km/h und Beschleunigungspedalbetätigung unter 50% durch den Fahrer ein rein elektrisches Fahren erfolgt, und bei Geschwindigkeiten über 50 km/h oder maximaler Beschleunigungspedalbetätigung durch den Fahrer ein elektrisches und verbrennungsmotorisches Fahren realisierbar ist.Hybrid drive according to claim 7, characterized in that by the hybrid drive at speeds below 20 km / h and accelerator pedal operation under 50% by the driver a purely electric Driving occurs, and at speeds above 50 km / h or maximum accelerator pedal operation by the driver, an electric and combustion engine driving is feasible.
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