DE102019001001B3

DE102019001001B3 - Hybridantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE102019001001B3
Application number: DE102019001001.9A
Authority: DE
Inventors: Jonathan Zeibig; Carsten Gitt; Tobias Härter; Jürgen Schweitzer; Peter Hahn; Jakub Romaniak; Andreas Kolb; Stefan Sperrfechter
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2019-02-11
Filing date: 2019-02-11
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2039-02-12
Also published as: WO2020164870A1; CN113423595A; CN113423595B

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

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 i_EM,G, in eine nächsthöhere, leistungsverzweigte Gangstufe mit einer E-Maschinen-Gesamtübersetzung i_EM,G+1, die geringer ist als die E-Maschinen-Gesamtübersetzung i_EM,G. Das heißt insbesondere, dass die Lamellenkupplung für $i_{EM, G + 1} < i_{EM, G} f \ddot{u} r G: = {1,3,5}$
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 $\frac{i_{02} i_{A}}{i_{B} + i_{02} i_{A} - i_{A}} > 1,$
wobei i₀₂ einem Übersetzungsverhältnis einer zweiten Planetenradstufe des Planetenradgetriebes entspricht, i_A einem Übersetzungsverhältnis des ersten Stirnradteilgetriebes entspricht und i_B einem Übersetzungsverhältnis des zweiten Stirnradteilgetriebes entspricht. Liegt die nicht leistungsverzweigte Gangstufe auf dem zweiten Stirnradteilgetriebe gilt dies, wenn $\frac{i_{02} i_{B}}{i_{B} + i_{02} i_{A} - i_{A}} > 1.$
Dies ergibt sich insbesondere daraus, dass bei den Direktgängen jeweils eine aktuelle E-Maschinen-Gesamtübersetzung i_EM einer Verbrennungsmotor-Gesamtübersetzung i_VM entspricht, was jeweils dem Übersetzungsverhältnis des aktuell geschalteten Stirnradteilgetriebes mal einer möglichen Achsübersetzung entspricht. Dagegen entspricht eine Verbrennungsmotor-Gesamtübersetzung i_VM bei den leistungsverzweigten Gängen $i_{V M} = [i_{01} i_{E M} + (1 - i_{01}) i_{A}] i_{F D},$
wobei i₀₁ einem Übersetzungsverhältnis einer ersten Planetenradstufe des Planetenradgetriebes entspricht und i_FD einem Übersetzungsverhältnis eines möglichen Achsgetriebes entspricht. Eine E-Maschinen-Gesamtübersetzung i_EM entspricht bei den leistungsverzweigten Gängen $i_{E M} = [\frac{1}{i_{02}} (i_{B} + i_{02} i_{A} - i_{A})] i_{F D} .$
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 drehfest mit den zweiten Getriebeelementen des Planetenradgetriebes verbunden ist. Alternativ kann der Rotor der elektrischen Maschine insbesondere drehfest mit den zweiten Getriebeelementen des Planetenradgetriebes und das erste Stirnradteilgetriebe drehfest 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:

1 die erfindungsgemäße Hybridantriebsvorrichtung mit einem Verbrennungsmotor, mit einer elektrischen Maschine, mit einem Planetenradgetriebe und mit zwei Stirnradteilgetrieben in einer schematischen Darstellung und
2 eine Schalttabelle der erfindungsgemäßen Hybridantriebsvorrichtung.

Die 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 drehfest 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 Trennkupplung, 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 drehfest 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 drehfest mit den zweiten Getriebeelementen P12, P22 des Planetenradgetriebes 13 und das zweite Stirnradteilgetriebe 15 drehfest 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.
Ferner weist die Hybridantriebsvorrichtung 10 eine Abtriebswelle W5 auf. Die Abtriebswelle W5 ist insbesondere 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 ω_W2,block der zweiten Welle W2 in einer nicht leistungsverzweigten Gangstufe geteilt durch die Winkelgeschwindigkeit ω_W2,split 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 $‖ Q = \frac{i_{A} \times i_{o}}{i_{A} + i_{o} i_{B} - i_{B}} ‖,$
wobei i_A dem Übersetzungsverhältnis der entsprechenden Zahnradpaarung Z1, Z3 des ersten Stirnradteilgetriebes 14, ω_W5 der Winkelgeschwindigkeit der Abtriebswelle W5 entspricht. i₀ dem Übersetzungsverhältnis der zweiten Planetenradstufe des Planetenradgetriebes 13 und i_B 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 $‖ Q = \frac{i_{B} \times i_{o}}{i_{A} + i_{o} i_{B} - i_{B}} ‖ .$
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.
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 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
S1: Erste Schalteinheit
S2: Zweite Schalteinheit
S3: Dritte Schalteinheit
S4: 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

Claims

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 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.
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).
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.
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.
Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (12) drehfest mit den dritten Getriebeelementen (P13, P23) des Planetenradgetriebes (13) und das zweite Stirnradteilgetriebe (15) drehfest mit den zweiten Getriebeelementen (P12, P22) des Planetenradgetriebes (13) verbunden ist oder die elektrische Maschine (12) drehfest mit den zweiten Getriebeelementen (P12, P22) des Planetenradgetriebes (13) und das zweite Stirnradteilgetriebe (15) drehfest mit den dritten Getriebeelementen (P13, P23) des Planetenradgetriebes (13) verbunden ist.
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.
Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (12) drehfest mit den als Hohlrad ausgebildeten dritten Getriebeelementen (P13, P23) des Planetenradgetriebes (13), der Verbrennungsmotor (11) drehfest mit dem als Sonnenrad ausgebildeten ersten Getriebeelement (P11) des ersten Planetenradsatzes (P1), das zweite Stirnradteilgetriebe (15) drehfest mit den als Planetenradträger ausgebildeten zweiten Getriebeelementen (P12, P22) des Planetenradgetriebes (13) und das erste Stirnradteilgetriebe (14) drehfest mit dem als Sonnenrad ausgebildeten ersten Getriebeelement (P21) des zweiten Planetenradsatzes (P2) ausgebildet ist.