DE102024001427B3

DE102024001427B3 - Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102024001427B3
Application number: DE102024001427.6A
Authority: DE
Inventors: Tobias Schilder; Klaus Riedl; Jörg Müller; Rico Resch; Martin Stöcker; Marcus Meyer
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2024-05-02
Filing date: 2024-05-02
Publication date: 2025-03-20
Anticipated expiration: 2044-05-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hybridantriebssystem (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor (16), welcher eine Antriebswelle (18) aufweist, über welche von dem Verbrennungsmotor (16) erste Antriebsdrehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellbar sind, mit einer elektrischen Maschine (20), welche einen Rotor (24) aufweist, über welchen von der elektrischen Maschine (20) zweite Antriebsdrehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellbar sind, mit einem Achsgetriebe (34) und mit einem Getriebe (38) mit Einem ersten Teilgetriebe (40) und einem zweiten Teilgetriebe (42), wobei das erste Teilgetriebe (40) einen ersten Planetenradsatz (44) mit einem ersten Sonnenrad (46), einem ersten Planetenträger (48) und einem ersten Hohlrad (50), sowie einen zweiten Planetenradsatz (54) mit einem zweiten Sonnenrad (56), einem zweiten Planetenträger (58) und einem zweiten Hohlrad (60) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, mit einem solchen Hybridantriebssystem.
Die DE 10 2022 001 147 B3 offenbart ein Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor und mit einer elektrischen Maschine.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Hybridantriebssystem zu schaffen, so dass ein besonders vorteilhafter Antrieb auf besonders bauraumgünstige Weise realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Hybridantriebssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein auch als Hybridantriebsvorrichtung oder Hybridantriebseinrichtung bezeichnetes oder als Hybridantriebseinrichtung oder Hybridantriebsvorrichtung ausgebildetes Hybridantriebssystem für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand das Hybridantriebssystem aufweist und mittels des Hybridantriebssystems angetrieben werden kann. Das Hybridantriebssystem weist einen auch als Brennkraftmaschine oder Verbrennungskraftmaschine bezeichneten Verbrennungsmotor auf, welcher auch einfach als Motor bezeichnet wird und eine Antriebswelle aufweist. Beispielsweise ist der Verbrennungsmotor als ein Hubkolbenmotor, mithin als eine Hubkolbenmaschine ausgebildet, so dass ganz insbesondere die Antriebswelle als eine Kurbelwelle ausgebildet sein kann. Über die Antriebswelle kann der Verbrennungsmotor erste Antriebsdrehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Die ersten Antriebsdrehmomente sind erste Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs. Das Hybridantriebssystem umfasst außerdem eine elektrische Maschine, welche einen Rotor aufweist. Beispielsweise weist die elektrische Maschine einen Stator auf, mittels welchem der Rotor antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Stator drehbar ist. Über den Rotor kann die elektrische Maschine zweite Antriebsdrehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Die zweiten Antriebsdrehmomente sind zweite Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung des Kraftfahrzeugs aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnete, einfach auch als Achsen bezeichnete Fahrzeugachsen auf. Die jeweilige Fahrzeugachse weist wenigstens oder genau zwei einfach auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder auf, wobei die Fahrzeugräder der jeweiligen Fahrzeugachse auf in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Das jeweilige Fahrzeugrad ist ein Bodenkontaktelement des Kraftfahrzeugs. Über die Bodenkontaktelemente ist das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt. Wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren und dabei insbesondere mittels des Hybridantriebssystems angetrieben, während das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs nach unten hin über die Bodenkontaktelemente an dem Boden abgestützt ist, so rollen die Bodenkontaktelemente, insbesondere direkt, an dem Boden ab. Beispielsweise ist das Hybridantriebssystem, insbesondere genau, einer der Fahrzeugachsen zugeordnet, so dass mittels des Hybridantriebssystems beispielsweise die Fahrzeugräder der Fahrzeugachse antreibbar sind, der das Hybridantriebssystem zugeordnet ist. Somit ist es denkbar, dass der Verbrennungsmotor über seine Antriebswelle und die elektrische Maschine über ihren Rotor dieselben Fahrzeugräder der Fahrzeugachse antreiben kann, der das Hybridantriebssystem zugeordnet ist. Durch Antreiben der Fahrzeugräder kann das Kraftfahrzeug angetrieben werden. Die mittels des Hybridantriebssystems, mithin mittels des Verbrennungsmotors und mittels der elektrischen Maschine antreibbaren Fahrzeugräder werden auch als antreibbare oder angetriebene Räder oder als Antriebsräder bezeichnet. Wenn im Folgenden die Rede von den Rädern oder den Fahrzeugrädern ist, so sind darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die mittels des Hybridantriebssystems antreibbaren Räder der Fahrzeugachse zu verstehen, der das Hybridantriebssystem zugeordnet ist.
Das Hybridantriebssystem weist ein auch als Differential oder Differentialgetriebe bezeichnetes Achsgetriebe auf, welches insbesondere der Fahrzeugachse zugeordnet ist, der das Hybridantriebssystem zugeordnet ist. Insbesondere können die Fahrzeugräder über das Achsgetriebe von dem Verbrennungsmotor und von der elektrischen Maschine angetrieben werden. Ganz insbesondere ist das Achsgetriebe ein einfach auch als Differential bezeichnetes Differentialgetriebe, welches insbesondere die hinlänglich aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannte Funktion aufweist, dass ein jeweiliges, drittes Drehmoment über das Achsgetriebe auf die Fahrzeugräder verteilt werden kann, so dass die Fahrzeugräder über das Achsgetriebe mittels des jeweiligen, dritten Drehmoments angetrieben werden können. Beispielsweise resultiert das jeweilige, dritte Drehmoment aus dem jeweiligen, ersten Antriebsdrehmoment und/oder aus dem jeweiligen, zweiten Antriebsdrehmoment. Insbesondere lässt das Achsgetriebe beispielsweise während einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Drehzahlen der Fahrzeugräder zu, so dass sich beispielsweise das kurvenäußere Fahrzeugrad mit einer größeren Drehzahl drehen kann als das kurveninnere Fahrzeugrad, insbesondere während die Fahrzeugräder über das Achsgetriebe mittels des dritten Drehmoments beziehungsweise von dem Verbrennungsmotor und/oder von der elektrischen Maschine antreibbar sind oder angetrieben werden. Das Achsgetriebe weist ein Achsgetriebeeingangsrad auf, über welches das Achsgetriebe antreibbar ist, insbesondere derart, dass das jeweilige, dritte Drehmoment über das Achsgetriebeeingangsrad in das Achsgetriebe einleitbar beziehungsweise auf das Achsgetriebe übertragbar ist. Das Achsgetriebeeingangsrad ist ein erstes Zahnrad des Hybridantriebssystems und wird daher auch als Achsgetriebeeingangszahnrad bezeichnet. Beispielsweise kann das Achsgetriebeeingangsrad als ein Tellerrad ausgebildet sein. Das Achsgetriebe kann als ein Kegelraddifferential oder als ein Planetengetriebedifferential oder als ein anderes Differentialgetriebe ausgebildet sein.
Das Hybridantriebssystem weist außerdem ein auch als Hauptgetriebe bezeichnetes und insbesondere zusätzlich zu dem Achsgetriebe vorgesehenes Getriebe auf, welches ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe aufweist. Insbesondere ist es denkbar, dass das Achsgetriebe über das Getriebe von dem Verbrennungsmotor und von der elektrischen Maschine antreibbar ist, so dass beispielsweise das Getriebe das jeweilige, dritte Drehmoment bereitstellen kann, oder das Getriebe kann beispielsweise ein jeweiliges viertes Drehmoment bereitstellen, aus welchem beispielsweise das jeweilige, dritte Drehmoment resultiert. Dabei ist es denkbar, dass das jeweilige, vierte Drehmoment aus dem jeweiligen, ersten Antriebsdrehmoment und/oder aus dem jeweiligen, zweiten Antriebsdrehmoment resultiert.
Das erste Teilgetriebe weist einen ersten Planetenradsatz auf, welcher einfach auch als erster Planetensatz bezeichnet wird. Der erste Planetenradsatz weist ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenträger, welcher auch als erster Steg bezeichnet wird, und ein erstes Hohlrad auf. Das erste Sonnenrad, der erste Planetenträger und das erste Hohlrad werden auch als Planetenradsatzelemente des ersten Planetenradsatzes bezeichnet, mithin sind das erste Sonnenrad, der erste Planetenträger und das erste Hohlrad Planetenradsatzelemente des ersten Planetenradsatzes. Das erste Teilgetriebe weist außerdem einen insbesondere zusätzlich zu dem ersten Planetenradsatz vorgesehenen, zweiten Planetenradsatz auf, welcher auch einfach als zweiter Planetensatz bezeichnet wird. Der zweite Planetenradsatz weist ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenträger, welcher auch als zweiter Steg bezeichnet wird, und ein zweites Hohlrad auf. Das zweite Sonnenrad, der zweite Planetenträger und das zweite Hohlrad werden auch als Getriebeelemente des zweiten Planetenradsatzes bezeichnet beziehungsweise sind Getriebeelemente des zweiten Planetenradsatzes.
Insbesondere weist das Hybridantriebssystem ein Gehäuse auf, wobei es denkbar ist, dass der erste Planetenradsatz und/oder der zweite Planetenradsatz jeweils zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, in dem Gehäuse angeordnet ist. Beispielsweise dann, wenn das jeweilige Planetenradsatzelement nicht drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, kann, insbesondere durch Antreiben des ersten Planetenradsatzes, das jeweilige Planetenradsatzelement um eine erste Planetenradsatzdrehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht werden. Ferner ist es denkbar, dass insbesondere dann, wenn das jeweilige Getriebeelement nicht drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, das jeweilige Getriebeelement insbesondere durch Antreiben des zweiten Planetenradsatzes um eine zweite Planetenradsatzdrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Planetenradsätze koaxial zueinander angeordnet sind, so dass die Planetenradsatzdrehachsen zusammenfallen.
Das erste Sonnenrad ist permanent drehfest mit dem zweiten Planetenträger verbunden.
Das zweite Teilgetriebe weist eine, insbesondere schaltbare, erste Stirnradstufe, eine insbesondere zusätzlich zu der ersten Stirnradstufe vorgesehene, insbesondere schaltbare, zweite Stirnradstufe und eine insbesondere zusätzlich zur Antriebswelle vorgesehene erste Abtriebswelle auf. Die erste Stirnradstufe weist ein erstes Eingangszahnrad und ein, insbesondere permanent, mit dem ersten Eingangszahnrad kämmendes erstes Ausgangszahnrad auf. Das erste Eingangszahnrad ist ein zweites Zahnrad des Hybridantriebssystems, dessen axiale Richtung mit der Maschinendrehachse zusammenfällt oder parallel zu der Maschinendrehachse verläuft. Insbesondere ist der Rotor um die Maschinendrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar. Beispielsweise ist die Antriebswelle um eine Antriebswellendrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar. Denkbar ist, dass der Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine koaxial zueinander angeordnet sind, so dass die Antriebswellendrehachse mit der Maschinendrehachse zusammenfällt. Somit fallen beispielsweise die Antriebswellendrehachse und die Maschinendrehachse mit einer Hauptdrehachse des Hybridantriebssystems zusammen, dessen radiale Richtung senkrecht zur axialen Richtung des Hybridantriebssystems verläuft. Insbesondere fällt die axiale Richtung des Hybridantriebssystems mit der Hauptdrehachse zusammen. Das erste Ausgangszahnrad ist koaxial zu der ersten Abtriebswelle angeordnet. Das erste Ausgangszahnrad ist beispielsweise auf der ersten Abtriebswelle angeordnet. Die erste Abtriebswelle ist beispielsweise von dem ersten Ausgangszahnrad antreibbar. Grundsätzlich wäre es denkbar, dass das erste Ausgangszahnrad, insbesondere permanent, drehfest mit der ersten Abtriebswelle verbunden ist. Das erste Eingangszahnrad ist drehfest mit dem ersten Hohlrad verbunden oder verbindbar. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass das erste Eingangszahnrad, insbesondere permanent, drehfest mit dem ersten Hohlrad verbunden ist. Ferner ist es denkbar, dass das erste Eingangszahnrad mit dem ersten Hohlrad drehfest verbindbar ist. Das erste Ausgangszahnrad ist ein drittes Zahnrad des Hybridantriebssystems.
Die zweite, insbesondere schaltbare, Stirnradstufe weist ein zweites Eingangszahnrad und ein, insbesondere permanent, mit dem zweiten Eingangszahnrad kämmendes zweites Ausgangszahnrad auf. Das zweite Eingangszahnrad ist beispielsweise ein viertes Zahnrad des Hybridantriebssystems, und das zweite Ausgangszahnrad ist beispielsweise ein fünftes Zahnrad des Hybridantriebssystems. Das zweite Ausgangszahnrad ist beispielsweise koaxial zu der ersten Abtriebswelle angeordnet. Beispielsweise ist die erste Abtriebswelle von dem ersten Ausgangszahnrad antreibbar. Beispielsweise ist die erste Abtriebswelle von dem zweiten Ausgangszahnrad antreibbar. Das zweite Ausgangszahnrad ist beispielsweise auf der ersten Abtriebswelle angeordnet. Grundsätzlich wäre es denkbar, dass das zweite Ausgangszahnrad, insbesondere permanent, drehfest mit der ersten Abtriebswelle verbunden ist. Beispielsweise ist das erste Ausgangszahnrad drehfest mit der ersten Abtriebswelle verbindbar. Beispielsweise ist das zweite Ausgangszahnrad drehfest mit der ersten Abtriebswelle verbindbar. Das zweite Eingangszahnrad ist drehfest mit dem zweiten Planetenträger verbunden oder verbindbar. Mit anderen Worten ist beispielsweise das zweite Eingangszahnrad, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Planetenträger verbunden. Ferner ist es denkbar, dass das zweite Eingangszahnrad mit dem zweiten Planetenträger drehfest verbindbar ist.
Das Hybridantriebssystem weist außerdem ein erstes Abtriebszahnrad auf, welches beispielsweise ein sechstes Zahnrad des Hybridantriebssystems ist. Das erste Abtriebszahnrad ist permanent drehfest mit der ersten Abtriebswelle verbunden. Das erste Abtriebszahnrad kämmt permanent mit dem Achsgetriebeeingangsrad des Achsgetriebes, so dass das Achsgetriebeeingangsrad und über das Achsgetriebeeingangsrad das Achsgetriebe von dem ersten Abtriebszahnrad antreibbar ist. Insbesondere sind das erste Abtriebszahnrad, das erste Ausgangszahnrad und das zweite Ausgangszahnrad und die erste Abtriebswelle allesamt koaxial zueinander angeordnet. Die erste Abtriebswelle ist beispielsweise relativ zu dem Gehäuse um eine erste Abtriebswellendrehachse drehbar, wobei beispielsweise die erste Abtriebswellendrehachse parallel zur Maschinendrehachse und parallel zur Antriebswellendrehachse und parallel zur ersten Planetenradsatzdrehachse und parallel zur zweiten Planetenradsatzdrehachse verläuft und von der Antriebswellendrehachse, der Maschinendrehachse, der ersten Planetenradsatzdrehachse und der zweiten Planetenradsatzdrehachse beabstandet ist. Insbesondere ist es denkbar, dass der erste Planetenradsatz, der zweite Planetenradsatz, der Verbrennungsmotor und somit die Antriebswelle und die elektrische Maschine und somit der Rotor allesamt koaxial zueinander angeordnet sind, so dass die erste Planetenradsatzdrehachse, die zweite Planetenradsatzdrehachse, die Antriebswellendrehachse und die Maschinendrehachse zusammenfallen und allesamt mit der Hauptdrehachse zusammenfallen. Somit ist vorzugsweise die erste Abtriebswellendrehachse von der Hauptdrehachse beabstandet, wobei vorzugsweise die erste Abtriebswellendrehachse parallel zur Hauptdrehachse verläuft.
Das Hybridantriebssystem weist ein erstes Schaltelement auf, mittels welchem die Antriebswelle des Verbrennungsmotors drehfest mit dem ersten Planetenträger verbindbar ist. Dies bedeutet, dass das erste Schaltelement zwischen einem ersten Koppelzustand und einem ersten Entkoppelzustand umschaltbar ist. In dem ersten Koppelzustand ist mittels des ersten Schaltelements die Antriebswelle drehfest mit dem ersten Planetenträger verbunden. In dem ersten Entkoppelzustand sind die Antriebswelle und der erste Planetenträger voneinander entkoppelt, so dass die Antriebswelle und der erste Planetenträger um die Hauptdrehachse relativ zueinander drehbar sind.
Das Hybridantriebssystem weist außerdem ein zweites Schaltelement auf, mittels welchem die Antriebswelle drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbindbar ist. Dies bedeutet, dass das zweite Schaltelement zwischen einem zweiten Koppelzustand und einem zweiten Entkoppelzustand umschaltbar ist. In dem zweiten Koppelzustand ist mittels des zweiten Schaltelements die Antriebswelle drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbunden. In dem zweiten Entkoppelzustand sind die Antriebswelle und das zweite Sonnenrad voneinander entkoppelt, so dass die Antriebswelle und das zweite Sonnenrad um die Hauptdrehachse relativ zueinander drehbar sind.
Der Rotor der elektrischen Maschine ist derart drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem zweiten Sonnenrad gekoppelt oder koppelbar, dass das jeweilige, von der elektrischen Maschine über den Rotor bereitgestellte oder bereitstellbare, zweite Antriebsdrehmoment an dem zweiten Sonnenrad in das Getriebe einleitbar ist, mithin das jeweilige, von der elektrischen Maschine über den Rotor bereitgestellte oder bereitstellbare, zweite Antriebsdrehmoment von dem Rotor auf das zweite Sonnenrad übertragbar und somit über das zweite Sonnenrad in das Getriebe einleitbar ist, insbesondere um dadurch das Getriebe anzutreiben. Unter dem Merkmal, dass zwei Zahnräder wie beispielsweise das erste Abtriebszahnrad und das Achsgetriebeeingangsrad permanent miteinander kämmen, mithin permanent in Eingriff miteinander stehen, ist zu verstehen, dass die permanent miteinander kämmenden Zahnräder nicht zwischen einer Kämmstellung, in welcher die Zahnräder miteinander kämmen, und einer Losstellung relativ zueinander bewegbar sind, in welcher die Zahnräder nicht miteinander kämmen, sondern die permanent miteinander kämmenden Zahnräder stehen permanent, das heißt immer in Eingriff miteinander.
Um nun einen besonders vorteilhaften Antrieb und somit eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit des Hybridantriebssystems und somit des Kraftfahrzeugs auf besonders bauraumgünstige Weise realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der erste Planetenträger permanent drehfest mit dem zweiten Hohlrad verbunden ist.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal „radial überlappend“ Folgendes zu verstehen: Zwei insbesondere zumindest im Wesentlichen rotationssymmetrische Elemente sind insbesondere in Bezug auf eine gemeinsame, beispielsweise in radialer Richtung des Hybridantriebssystems verlaufende Achse und/oder in radialer Richtung des Hybridantriebssystems radial, insbesondere zueinander, überlappend angeordnet, wenn sie jeweils zumindest teilweise in einem Bereich gleicher radialer Koordinaten, insbesondere gleicher Winkelkoordinaten, angeordnet sind. Der Begriff „radial“ bezieht sich auf die radiale Richtung des Hybridantriebssystems. Mit anderen Worten meint der Begriff „radial“ die radiale Richtung des Hybridantriebssystems, dessen radiale Richtung senkrecht zur axialen Richtung des Hybridantriebssystems verläuft. Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von der radialen Richtung ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die radiale Richtung des Hybridantriebssystems zu verstehen.
Unter dem Merkmal „axial überlappend“ ist Folgendes zu verstehen: Zwei Elemente sind hinsichtlich einer gemeinsamen, insbesondere in axialer Richtung des Hybridantriebssystems, verlaufenden Achse wie beispielsweise der Hauptdrehachse und/oder in axialer Richtung des Hybridantriebssystems axial überlappend, insbesondere zueinander, angeordnet, wenn sie jeweils zumindest teilweise in einem Bereich gleicher axialer Koordinaten angeordnet sind. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Begriff „axial“ die axiale Richtung des Hybridantriebssystems zu verstehen. Mit anderen Worten meint der Begriff „axial“ die axiale Richtung des Hybridantriebssystems. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt bezieht sich „axial“ auf die axiale Richtung des Hybridantriebssystems, und „radial“ bezieht sich auf die radiale Richtung des Hybridantriebssystems. Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von der axialen Richtung ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die axiale Richtung des Hybridantriebssystems zu verstehen.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente wie beispielsweise der erste Planetenträger und das zweite Hohlrad drehfest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass die drehfest miteinander verbundenen Bauelemente koaxial zueinander angeordnet sind und sich insbesondere dann, wenn die Bauelemente angetrieben werden, gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig um eine den Bauelementen gemeinsame Bauelementdrehachse wie beispielsweise die Hauptdrehachse mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, insbesondere relativ zu einem Bezugselement wie beispielsweise dem Gehäuse, drehen. Mit anderen Worten sind zwei Elemente drehfest miteinander verbunden, wenn sie koaxial zueinander angeordnet sind, insbesondere bezogen auf ihre Bauelementdrehachse und/oder bezogen auf eine Rotationssymmetrieachse, und wenn sie derart miteinander verbunden sind, dass sie immer mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen. Ein Element ist drehfest mit dem Gehäuse verbunden, wenn es nicht gegenüber, das heißt relativ zu dem Gehäuse verdreht werden kann.
Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbunden oder gekoppelt sind, ist zu verstehen, dass die Bauelemente derart miteinander gekoppelt oder verbunden sind, dass Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, wobei dann, wenn die Bauelemente drehfest miteinander verbunden oder gekoppelt sind, die Bauelemente auch drehmomentübertragend miteinander verbunden oder gekoppelt sind. Zwei drehmomentübertragend miteinander verbundene Bauelemente können somit drehfest miteinander verbunden sein. Ferner ist es denkbar, dass zwei drehmomentübertragend miteinander verbundene Bauelemente über eine zwischengeschaltete Übersetzungseinheit drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, so dass über die Übersetzungseinheit Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, während die Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, wobei die Bauelemente jedoch relativ zueinander drehbar sein können.
Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente permanent drehmomentübertragend miteinander verbunden oder gekoppelt sind, ist zu verstehen, dass nicht etwa ein Schaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbindenden oder koppelnden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem keine Drehmomente zwischen den Bauelementen über das Schaltelement übertragen werden können, sondern die Bauelemente sind stets beziehungsweise immer und somit permanent drehmomentübertragend, das heißt derart miteinander verbunden oder gekoppelt, dass ein Drehmoment zwischen den Bauelementen übertragen werden kann. Somit ist beispielsweise eines der Bauelemente vom jeweils anderen Bauelement antreibbar beziehungsweise umgekehrt.
Insbesondere ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente wie beispielsweise der erste Planetenträger und das zweite Hohlrad permanent drehfest miteinander verbunden oder gekoppelt sind, zu verstehen, dass nicht etwa ein Schaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehfest miteinander verbindenden oder koppelnden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem die Bauelemente voneinander entkoppelt und relativ zueinander drehbar sind, so dass keine Drehmomente zwischen den Bauelementen über das Schaltelement übertragen werden können, sondern die Bauelemente sind stets beziehungsweise immer, mithin permanent drehfest miteinander verbunden oder gekoppelt. Ferner ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehfest miteinander verbindbar oder koppelbar sind, zu verstehen, dass den Bauelementen ein Umschaltelement zugeordnet ist, welches zwischen wenigstens einem Koppelzustand und wenigstens einem Entkoppelzustand umschaltbar ist. In dem Koppelzustand sind die Bauelemente mittels des Umschaltelements drehfest miteinander verbunden oder gekoppelt. In dem Entkoppelzustand sind die Bauelemente voneinander entkoppelt, so dass in dem Entkoppelzustand die Bauelemente relativ zueinander um die Bauelementdrehachse drehbar sind. Entsprechendes gilt für das Merkmal, dass zwei Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbindbar oder koppelbar sind. Somit ist beispielsweise unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbindbar oder koppelbar zu verstehen, dass den Bauelementen ein Schaltelement zugeordnet ist, wobei das Schaltelement zwischen wenigstens einem Verbindungszustand und wenigstens einem Freigabezustand umschaltbar ist. In dem Verbindungszustand sind die Bauelemente mittels des Schaltelements drehmomentübertragend miteinander gekoppelt oder verbunden, so dass Drehmomente zwischen den Bauelementen insbesondere über das Schaltelement übertragen werden können. In dem Freigabezustand sind die Bauelemente voneinander entkoppelt, so dass in dem Freigabezustand kein Drehmoment zwischen den Bauelementen über das Schaltelement übertragen werden kann.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter einer Stirnradstufe eine Paarung zweier Zahnräder zu verstehen, die miteinander kämmen. Unter einer schaltbaren Stirnradstufe ist eine Stirnradstufe zu verstehen, wobei eines der beiden miteinander kämmenden Zahnräder der schaltbaren Stirnradstufe als ein auf einer Welle wie beispielsweise der ersten Abtriebswelle angeordnetes Losrad ausgebildet ist, welches mittels eines Schaltelements wahlweise drehfest mit der Welle verbindbar oder von der Welle entkoppelbar und somit relativ zu der Welle drehbar ist, zu welcher das eine der beiden miteinander kämmenden Zahnräder koaxial angeordnet ist.
Ferner ist es denkbar, dass die elektrische Maschine achsparallel, insbesondere zu den Planetenradsätzen, angeordnet ist, so dass beispielsweise die Maschinendrehachse von der jeweiligen Planetenradsatzdrehachse und somit von der Hauptdrehachse, mit welcher die Planetenradsatzdrehachsen zusammenfallen, beabstandet ist und parallel zu der jeweiligen Planetenradsatzdrehachse und parallel zu der Hauptdrehachse verläuft. Damit ist beispielsweise eine Übersetzungsstufe zwischen dem Rotor und dem zweiten Sonnenrad angeordnet, so dass der Rotor über die Übersetzungsstufe drehmomentübertragend mit dem zweiten Sonnenrad gekoppelt oder koppelbar ist.
Um eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit auf besonders bauraumgünstige Weise realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das zweite Teilgetriebe eine insbesondere schaltbare dritte Stirnradstufe sowie eine zweite Abtriebswelle aufweist. Die zweite Abtriebswelle ist beispielsweise um eine zweite Abtriebswellendrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar. Beispielsweise sind die Abtriebswellendrehachsen voneinander beabstandet, wobei die Abtriebswellendrehachsen beispielsweise parallel zueinander verlaufen. Beispielsweise ist die zweite Abtriebswellendrehachse von der Antriebswellendrehachse und/oder von der ersten Planetenradsatzdrehachse und/oder der zweiten Planetenradsatzdrehachse und/oder von der Maschinendrehachse und/oder von der Hauptdrehachse beabstandet, wobei vorzugsweise die zweite Abtriebswellendrehachse parallel zur Antriebswellendrehachse und/oder parallel zur ersten Planetenradsatzdrehachse und/oder parallel zur zweiten Planetenradsatzdrehachse und/oder parallel zur Maschinendrehachse und/oder parallel zur Hauptdrehachse verläuft. Die dritte Stirnradstufe weist ein mit dem zweiten Eingangszahnrad kämmendes drittes Ausgangszahnrad auf, welches insbesondere ein siebtes Zahnrad des Hybridantriebssystems ist. Das dritte Ausgangszahnrad ist koaxial zu der zweiten Abtriebswelle angeordnet. Beispielsweise ist die zweite Abtriebswelle von dem dritten Ausgangszahnrad antreibbar. Grundsätzlich wäre es denkbar, dass das dritte Ausgangszahnrad auf der zweiten Abtriebswelle angeordnet ist. Grundsätzlich wäre es denkbar, dass das dritte Ausgangszahnrad, insbesondere permanent, drehfest mit der zweiten Abtriebswelle verbunden ist. Ferner wäre es denkbar, dass das dritte Ausgangszahnrad mit der zweiten Abtriebswelle drehfest verbindbar ist. Dabei vorgesehen ist auch ein zweites Abtriebszahnrad, welches beispielsweise ein achtes Zahnrad des Hybridantriebssystems ist. Das zweite Abtriebszahnrad ist koaxial zu dem dritten Ausgangszahnrad angeordnet. Das zweite Abtriebszahnrad ist permanent drehfest mit der zweiten Abtriebswelle verbunden und somit von der zweiten Abtriebswelle antreibbar. Somit ist das zweite Abtriebszahnrad über die zweite Abtriebswelle von dem dritten Ausgangszahnrad antreibbar. Außerdem kämmt das zweite Abtriebszahnrad permanent mit dem Achsgetriebeeingangsrad.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich durch ein drittes Schaltelement aus, mittels welchem das zweite Hohlrad drehfest mit dem Gehäuse das Hybridantriebssystems verbindbar ist. Somit ist das dritte Schaltelement zwischen einem dritten Koppelzustand und einem dritten Entkoppelzustand umschaltbar. In dem dritten Koppelzustand ist mittels des dritten Schaltelements das zweite Hohlrad drehfest mit dem Gehäuse verbunden. In dem dritten Entkoppelzustand ist das zweite Hohlrad von dem Gehäuse entkoppelt, so dass das zweite Hohlrad um die zweite Planetenradsatzdrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit dargestellt werden.
Um insbesondere in axialer Richtung des Hybridantriebssystems eine besonders bauraumgünstige Bauweise des Hybridantriebssystems realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in axialer Richtung des Hybridantriebssystems der Verbrennungsmotor, das erste Abtriebszahnrad, das erste Schaltelement, der erste Planetenradsatz, das dritte Schaltelement, der zweite Planetenradsatz und das zweite Schaltelement in der Reihenfolge ihrer Nennung, das heißt in folgender Reihenfolge aufeinanderfolgend und somit hintereinander oder nacheinander angeordnet sind: Der Verbrennungsmotor - das erste Abtriebszahnrad - das erste Schaltelement - der erste Planetenradsatz - das dritte Schaltelement - der zweite Planetenradsatz - das zweite Schaltelement. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass in axialer Richtung des Hybridantriebssystems und somit entlang der Hauptdrehachse betrachtet das erste Abtriebszahnrad auf den Verbrennungsmotor, das erste Schaltelement auf das erste Abtriebszahnrad, der erste Planetenradsatz auf das erste Schaltelement, das dritte Schaltelement auf den ersten Planetenradsatz, der zweite Planetenradsatz auf das dritte Schaltelement und das zweite Schaltelement auf den zweiten Planetenradsatz folgt.
Um eine besonders bauraumgünstige Bauweise des Hybridantriebssystems realisieren zu können, hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der erste Planetenträger und der zweite Planetenträger jeweils als Einfachplanetenträger ausgebildet sind. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass an dem jeweiligen Einfachplanetenträger Planetenräder drehbar gehalten sind, die, insbesondere alle, als einfache Planetenräder ausgebildet sind und somit nur eine einzige Verzahnung aufweisen, die, insbesondere gleichzeitig, mit dem jeweiligen Sonnenrad und dem jeweiligen Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes in Eingriff steht.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite Stirnradstufe hinsichtlich der axialen Richtung des Hybridantriebssystems auf einer in axialer Richtung des Hybridantriebssystems von der ersten Stirnradstufe abgewandten Seite des ersten Teilgetriebes angeordnet ist. Dadurch kann eine besonders bauraumgünstige Bauweise des Hybridantriebssystems dargestellt werden.
Schließlich hat es sich zur Realisierung eines besonders bauraumgünstigen Aufbaus des Hybridantriebssystems als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn ein Rotorrad des Rotors der elektrischen Maschine hinsichtlich der axialen Richtung des Hybridantriebssystems auf einer in axialer Richtung des Hybridantriebssystems von dem Verbrennungsmotor abgewandten Seite des ersten Teilgetriebes angeordnet ist. Beispielsweise ist das Rotorrad ein insbesondere zumindest im Wesentlichen scheibenförmiges und um die Maschinendrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbares Element des Rotors.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes und vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches ein Hybridantriebssystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist und mittels des Hybridantriebssystems antreibbar ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 schematische Darstellungen einer ersten Ausführungsform eines Hybridantriebssystems für ein Kraftfahrzeug;
2 schematische Darstellungen einer zweiten Ausführungsform des Hybridantriebssystems; und
3 eine Schalttabelle zum Veranschaulichen von Gängen des Hybridantriebssystems.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in schematischen Darstellungen eine erste Ausführungsform eines Hybridantriebssystems 10 für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug weist wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung des Kraftfahrzeugs hintereinander und somit aufeinanderfolgend angeordnete Fahrzeugachsen auf, nämlich eine erste Fahrzeugachse und eine zweite Fahrzeugachse. Die jeweilige Fahrzeugachse weist wenigstens oder genau zwei Fahrzeugräder auf, wobei die jeweiligen Fahrzeugräder der jeweiligen Fahrzeugachse auf in Fahrzeugquerrichtung einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Die zwei Fahrzeugräder einer der Fahrzeugachsen sind in 1 besonders schematisch dargestellt und mit 12 und 14 bezeichnet, wobei die Fahrzeugräder 12 und 14 und somit das Kraftfahrzeug mittels des Hybridantriebssystems 10 antreibbar sind. Das Hybridantriebssystem 10 weist einen Verbrennungsmotor 16 auf, welcher eine beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Antriebswelle 18 aufweist. Über die Antriebswelle 18 kann der Verbrennungsmotor 16 erste Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder 12 und 14 bereitstellen. Das Hybridantriebssystem 10 weist außerdem eine elektrische Maschine 20 auf, welche einen Stator 22 und einen Rotor 24 aufweist. Mittels des Stators 22 ist der Rotor 24 antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse 26 relativ zu dem Stator 22 und relativ zu einem Gehäuse 28 des Hybridantriebssystems 10 drehbar. Bei der ersten Ausführungsform und bei einer in 2 veranschaulichten zweiten Ausführungsform fällt die Maschinendrehachse 26 mit einer Hauptdrehachse 30 des Hybridantriebssystems 10 zusammen. Über den Rotor 24 kann die elektrische Maschine 20 zweite Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Fahrzeugräder 12 und 14 und somit des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Das Hybridantriebssystem 10 weist außerdem ein Achsgetriebe 32 auf, welches ein Achsgetriebeeingangsrad 34 aufweist. Ein jeweiliges, aus dem jeweiligen ersten Antriebsdrehmoment und/oder dem zweiten Antriebsdrehmoment resultierendes drittes Drehmoment kann beispielsweise in das Achsgetriebeeingangsrad 34 eingeleitet, das heißt auf das Achsgetriebeeingangsrad 34 übertragen und dadurch über das Achsgetriebeeingangsrad 34 in das Achsgetriebe 32 eingeleitet, mithin auf das Achsgetriebe 32 übertragen werden, wodurch das Achsgetriebe 32 antreibbar ist. Das Achsgetriebe 32 kann das dritte Drehmoment auf die Fahrzeugräder 12 und 14 verteilen oder aufteilen, was durch Pfeile 36 veranschaulicht ist. Somit sind die Fahrzeugräder 12 und 14 über das Achsgetriebe 32 von der Antriebswelle 18, mithin von dem Verbrennungsmotor 16 und von dem Rotor 24, mithin von der elektrischen Maschine 20 antreibbar. Bei der ersten Ausführungsform ist das Achsgetriebe 32 als ein Kegelraddifferential ausgebildet.
Das Hybridantriebssystem 10 weist ein zusätzlich zu dem Achsgetriebe 32 vorgesehenes und auch als Hauptgetriebe bezeichnetes Getriebe 38 auf, welches ein erstes Teilgetriebe 40 und ein zweites Teilgetriebe 42 aufweist. Das erste Teilgetriebe 40 weist einen ersten Planetenradsatz 44 auf, welcher ein erstes Sonnenrad 46, einen ersten Planetenträger 48 und ein erstes Hohlrad 50 aufweist. Außerdem weist der erste Planetenradsatz 44 erste Planetenräder auf, welche vorzugsweise als einfache Planetenräder ausgebildet sind. Von den ersten Planetenrädern ist ein in 1 mit 52 bezeichnetes erstes Planetenrad erkennbar. Das jeweilige erste Planetenrad ist drehbar an dem ersten Planetenträger 48 gelagert und kämmt, insbesondere gleichzeitig, mit dem Sonnenrad 46 und dem Hohlrad 50. Das erste Teilgetriebe 40 weist außerdem einen zweiten Planetenradsatz 54 auf, welcher ein zweites Sonnenrad 56, einen zweiten Planetenträger 58 und ein zweites Hohlrad 60 aufweist. Außerdem weist der zweite Planetenradsatz 54 zweite Planetenräder auf, welche vorzugsweise als einfache Planetenräder ausgebildet sind. Die zweiten Planetenräder sind drehbar an dem zweiten Planetenträger 58 gehalten. Von den zweiten Planetenrädern ist in 1 ein mit 62 bezeichnetes zweites Planetenrad erkennbar. Das jeweilige zweite Planetenrad kämmt, insbesondere gleichzeitig, mit dem Sonnenrad 56 und dem Hohlrad 60. Das erste Sonnenrad 46 ist permanent drehfest mit dem zweiten Planetenträger 58 verbunden. Das zweite Teilgetriebe 42 weist eine erste Stirnradstufe 64 auf, welche als schaltbare Stirnradstufe ausgebildet ist. Das zweite Teilgetriebe 42 weist außerdem eine zweite Stirnradstufe 66 auf, welche bei der ersten Ausführungsform ebenfalls als schaltbare Stirnradstufe ausgebildet ist. Außerdem weist das zweite Teilgetriebe 42 eine erste Abtriebswelle 68 auf, welche um eine erste Abtriebswellendrehachse relativ zu dem Gehäuse 28 drehbar ist. Die erste Stirnradstufe 64 weist ein erstes Eingangszahnrad 70 und ein mit dem ersten Eingangszahnrad 70, insbesondere permanent, kämmendes erstes Ausgangszahnrad 72 aufweist. Das erste Ausgangszahnrad 72 ist koaxial zur ersten Abtriebswelle 68 angeordnet, welche von dem Ausgangszahnrad 72 antreibbar ist. Das erste Eingangszahnrad 70 ist vorliegend, das heißt bei der ersten Ausführungsform, permanent drehfest mit dem ersten Hohlrad 50 verbunden. Die zweite Stirnradstufe 66 weist ein zweites Eingangszahnrad 74 und ein insbesondere permanent mit dem zweiten Eingangszahnrad 74 kämmendes zweites Ausgangszahnrad 76 auf, welches koaxial zu der ersten Abtriebswelle 68 angeordnet ist. Die erste Abtriebswelle 68 ist von dem Ausgangszahnrad 76 antreibbar. Das zweite Eingangszahnrad 74 ist bei der ersten Ausführungsform permanent drehfest mit dem Planetenträger 58 verbunden. Das Hybridantriebssystem 10 weist ein erstes Abtriebszahnrad 78 auf, welches permanent drehfest mit der ersten Abtriebswelle 68 verbunden ist. Somit ist das Abtriebszahnrad 78 von der Abtriebswelle 68 antreibbar, so dass das Abtriebszahnrad 78 über die Abtriebswelle 68 von dem Ausgangszahnrad 72 und von dem Ausgangszahnrad 76 antreibbar ist.
Das Hybridantriebssystem 10 weist ein erstes Schaltelement B auf, mittels welchem die Antriebswelle 18 drehfest mit dem ersten Planetenträger 48 verbindbar ist. Das Hybridantriebssystem 10 weist außerdem ein zweites Schaltelement C auf, mittels welchem die Antriebswelle 18 drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 56 verbindbar ist. Bei der ersten Ausführungsform ist ein drittes Schaltelement A vorgesehen, mittels welchem der erste Planetenträger 48 und, insbesondere über diesen, das zweite Hohlrad 60 drehfest mit dem Gehäuse 28 verbindbar sind. Bei der ersten Ausführungsform sind das zweite Hohlrad 60 und der erste Planetenträger 48 mittels des dritten Schaltelements A drehfest mit dem Gehäuse 28 verbindbar, da bei der ersten Ausführungsform der erste Planetenträger 48 und das zweite Hohlrad 60 permanent drehfest miteinander verbunden sind.
Der Rotor 24 der elektrischen Maschine 20 ist derart drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem zweiten Sonnenrad 56 gekoppelt oder koppelbar, dass das jeweilige, von der elektrischen Maschine 20 über den Rotor 24 bereitgestellte oder bereitstellbare, zweite Antriebsdrehmoment an dem zweiten Sonnenrad 56 in das Getriebe 38 einleitbar ist. Bei der ersten Ausführungsform ist der Rotor 24 mit dem zweiten Sonnenrad 56 permanent drehfest verbunden, so dass mittels des Schaltelements C das Sonnenrad 56 und der Rotor 24 drehfest mit der Antriebswelle 18 verbindbar sind.
Das zweite Teilgetriebe 42 weist eine dritte, vorliegend schaltbare Stirnradstufe 80 sowie eine zweite Abtriebswelle 82 auf, welche um eine zweite Abtriebswellendrehachse relativ zu dem Gehäuse 28 drehbar ist. Vorliegend verlaufen die Abtriebswellendrehachsen parallel zueinander, wobei die Abtriebswellendrehachsen voneinander beabstandet sind. Die dritte Stirnradstufe 80 weist ein mit dem zweiten Eingangszahnrad 72, insbesondere permanent, kämmendes drittes Ausgangszahnrad 84 auf, welches koaxial zur Abtriebswelle 82 angeordnet ist. Somit ist die Abtriebswelle 82 von dem Ausgangszahnrad 84 antreibbar. Vorgesehen ist auch ein zweites Abtriebszahnrad 86, welches permanent drehfest mit der zweiten Abtriebswelle 82 verbunden ist. Somit ist das Abtriebszahnrad 86 von der Abtriebswelle 82 antreibbar, so dass das Abtriebszahnrad 86 über die Abtriebswelle 82 von dem Ausgangszahnrad 84 antreibbar ist. Das Ausgangszahnrad 84 und das Ausgangszahnrad 76 sind von dem Eingangszahnrad 72 antreibbar.
Das zweite Teilgetriebe 42 weist eine vorliegend schaltbare, vierte Zahnradstufe 88 auf. Die Zahnradstufe 88 weist ein drittes Eingangszahnrad 90 auf, welches drehfest mit dem zweiten Planetenträger 58 verbindbar oder verbunden ist. Bei der ersten Ausführungsform ist das Eingangszahnrad 90 permanent drehfest mit dem Planetenträger 58 verbunden. Die Stirnradstufe 88 weist ein viertes Ausgangszahnrad 92 auf, welches koaxial zu der zweiten Abtriebswelle 82 angeordnet ist. Die Abtriebswelle 82 ist von dem Ausgangszahnrad 92 antreibbar. Das Ausgangszahnrad 92 kämmt, insbesondere permanent, mit dem Eingangszahnrad 70. Somit ist das Abtriebszahnrad 86 über die Abtriebswelle 82 von dem Ausgangszahnrad 92 antreibbar.
Bei der ersten Ausführungsform sind die Ausgangszahnräder 72 und 76 als erste Losräder ausgebildet, die drehbar auf der Abtriebswelle 68 angeordnet sind. Vorgesehen ist ein viertes Schaltelement D, mittels welchem das Ausgangszahnrad 76 drehfest mit der Abtriebswelle 68 verbindbar ist. Vorgesehen ist auch ein fünftes Schaltelement E, mittels welchem das Ausgangszahnrad 72 drehfest mit der Abtriebswelle 68 verbindbar ist. Bei der ersten Ausführungsform sind die Ausgangszahnräder 84 und 92 als zweite Losräder ausgebildet, welche drehbar auf der zweiten Abtriebswelle 82 angeordnet sind. Vorgesehen ist ein sechstes Schaltelement F, mittels welchem das Ausgangszahnrad 92 drehfest mit der Abtriebswelle 82 verbindbar ist. Vorgesehen ist auch ein siebtes Schaltelement G, mittels welchem das Ausgangszahnrad 84 drehfest mit der Abtriebswelle 82 verbindbar ist. Das jeweilige Schaltelement A, B, C, D, E, F, G ist zwischen einem jeweiligen Koppelzustand und einem jeweiligen Entkoppelzustand umschaltbar. In dem jeweiligen Koppelzustand ist das jeweilige Schaltelement A, B, C, D, E, F, G geschlossen, und in dem jeweiligen Entkoppelzustand ist das jeweilige Schaltelement A, B, C, D, E, F, G geöffnet. In dem jeweiligen Koppelzustand sind zwei jeweilige Elemente, die dem jeweiligen Schaltelement A, B, C, D, E, F, G zugeordnet sind, mittels des jeweiligen, den jeweiligen zwei Elementen zugeordneten Schaltelements A, B, C, D, E, F, G drehfest miteinander verbunden. In dem jeweiligen Entkoppelzustand des jeweiligen Schaltelements A, B, C, D, E, F, G sind die jeweils zwei Elemente, die dem jeweiligen Schaltelement A, B, C, D, E, F, G zugeordnet sind, voneinander entkoppelt und um eine Bauelementdrehachse relativ zueinander drehbar. Im Hinblick auf das Schaltelement A sind die dem Schaltelement A zugeordneten Elemente der Planetenträger 48 beziehungsweise das Hohlrad 60 und das Gehäuse 28 und die Bauelementdrehachse ist die Hauptdrehachse 30. Im Hinblick auf das Schaltelement B sind die dem Schaltelement B zugeordneten Elemente der Planetenträger 48 beziehungsweise das Hohlrad 60 und die Antriebswelle 18, und die Bauelementdrehachse ist die Hauptdrehachse 30. Im Hinblick auf das Schaltelement C sind die dem Schaltelement C zugeordneten Elemente die Antriebswelle 18 und das Sonnenrad 56, und die Bauelementdrehachse ist die Hauptdrehachse 30. Im Hinblick auf das Schaltelement E sind die dem Schaltelement E zugeordneten Elemente die Abtriebswelle 68 und das Ausgangszahnrad 72, und die Bauelementdrehachse ist die erste Abtriebswellendrehachse. Im Hinblick auf das Schaltelement D sind die dem Schaltelement D zugeordneten Elemente die Abtriebswelle 68 und das Ausgangszahnrad 76, und die Bauelementdrehachse ist die erste Abtriebswellendrehachse. Im Hinblick auf das Schaltelement F sind die dem Schaltelement F zugeordneten Elemente die Abtriebswelle 82 und das Ausgangszahnrad 92, und die Bauelementdrehachse ist die zweite Abtriebswellendrehachse. Im Hinblick auf das Schaltelement G sind die dem Schaltelement G zugeordneten Elemente das Ausgangszahnrad 84 und die Abtriebswelle 82, die Bauelementdrehachse ist die zweite Abtriebswellendrehachse.
Vorzugsweise sind die Planetenträger 48 und 58 jeweils als Einfachplanetenträger ausgebildet.
Ein Rotorrad 94 des Rotors 24 ist in axialer Richtung des Hybridantriebssystems 10, dessen axiale Richtung mit der Hauptdrehachse 30 zusammenfällt, auf einer von dem Verbrennungsmotor 16 abgewandten Seite SE1 des ersten Teilgetriebes 40 angeordnet.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Hybridantriebssystems 10. Wie bei der ersten Ausführungsform kämmen auch bei der zweiten Ausführungsform die Abtriebszahnräder 78 und 86, insbesondere gleichzeitig, mit dem Achsgetriebeeingangsrad 34.
Bei der zweiten Ausführungsform entfallen die Stirnradstufe 88, das Eingangszahnrad 90 und das Ausgangszahnrad 92, wobei das Eingangszahnrad 74 gleichzeitig mit den Ausgangszahnrädern 76 und 84 kämmt. Bei der zweiten Ausführungsform übernimmt das Schaltelement F die Funktion, die bei der ersten Ausführungsform das Schaltelement G übernommen hat, so dass bei der zweiten Ausführungsform mittels des Schaltelements F das Ausgangszahnrad 84 drehfest mit der Abtriebswelle 82 verbindbar ist.
Bei der zweiten Ausführungsform sind in axialer Richtung des Hybridantriebssystems 10 der Verbrennungsmotor 16, das erste Abtriebszahnrad 78, das erste Schaltelement B, der erste Planetenradsatz 44, das dritte Schaltelement A, der zweite Planetenradsatz 54 und das zweite Schaltelement C in folgender Reihenfolge aufeinanderfolgend, mithin nacheinander angeordnet: Der Verbrennungsmotor 16 - das erste Abtriebszahnrad 78 - das erste Schaltelement B - der erste Planetenradsatz 44 - das dritte Schaltelement A - der zweite Planetenradsatz 54 - das zweite Schaltelement C. Außerdem sind die zweite Stirnradstufe 66 und beispielsweise auch die dritte Stirnradstufe 80 in axialer Richtung des Hybridantriebssystems 10 auf einer von der ersten Stirnradstufe 64 abgewandten Seite SE2 des ersten Teilgetriebes 40 angeordnet.
3 zeigt eine Schalttabelle, durch welche Gänge H1, H2, H3, H4, H5, H6, HR1, E1, E2, S1, S2 und S4 des Hybridantriebssystems 10, insbesondere gemäß der zweiten Ausführungsform, veranschaulicht sind. Die genannten Gänge sind dabei in Zeilen angeordnet, und die Schaltelemente A - F sind in Spalten der Schalttabelle angeordnet. In 3 bedeutet „X“, dass das Schaltelement, in dessen Spalte das „X“ eingetragen ist, geschlossen ist, mithin sich in seinem Koppelzustand befindet. Ist in einer Spalte des jeweiligen Schaltelements nichts eingetragen, so ist das jeweilige Schaltelement geöffnet, mithin befindet sich das jeweilige Schaltelement in seinem Entkoppelzustand. In 3 bedeutet „(X)“, dass das Schaltelement, in dessen Spalte „(X)“ eingetragen ist, zum Einlegen des jeweiligen Ganges, in dessen Zeile „(X)“ eingetragen ist, wahlweise eingelegt, mithin geschlossen, oder ausgelegt, mithin geöffnet, sein kann. Um also den Gang H1 einzulegen, sind die Schaltelemente A, C und D geschlossen, während die übrigen, anderen Schaltelemente B, E und F geöffnet sind. Um den Gang H2 einzulegen, sind die Schaltelemente C, D und E geschlossen, während die anderen, übrigen Schaltelemente A, B und F geöffnet sind. Um den Gang H3 einzulegen, sind die Schaltelemente B, C und D, insbesondere gleichzeitig, geschlossen, während die anderen, übrigen Schaltelemente A, E und F geöffnet sind. Um den Gang H4 einzulegen, sind die Schaltelemente B, C und F geschlossen, während die anderen, übrigen Schaltelemente A, D und E geöffnet sind. Um den Gang H5 einzulegen, sind die Schaltelemente B, E und F geschlossen, während die anderen, übrigen Schaltelemente A, C und D geöffnet sind. Um den Gang H6 einzulegen, sind die Schaltelemente B, C und E geschlossen, während die anderen, übrigen Schaltelemente A, D und F geöffnet sind. Um den Gang HR1 einzulegen, sind die Schaltelemente A, C und E geschlossen, während die anderen, übrigen Schaltelemente B, D und F geöffnet sind. Um den Gang E1 einzulegen, sind die Schaltelemente A und D geschlossen, während die Schaltelemente C, E und F geöffnet sind und das Schaltelement B wahlweise geschlossen oder geöffnet sein kann. Um den Gang E2 einzulegen, sind die Schaltelemente D und E geschlossen, während die Schaltelemente A, B, C und F geöffnet sind. Um den Gang S1 einzulegen, sind die Schaltelemente B und D geschlossen, während die Schaltelemente A, C, E und F geöffnet sind. Um den Gang S2 einzulegen, sind die Schaltelemente B und F geschlossen, während die anderen, übrigen Schaltelemente A, C, D und E geöffnet sind. Um den Gang S4 einzulegen, sind die Schaltelemente B und E geschlossen, während die anderen, übrigen Schaltelemente A, C, D und F geöffnet sind. Die Gänge H1, H2, H3, H4, H5 und H6 sind hybridische Gänge, bei welchen wahlweise entweder der Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine oder bezogen auf die elektrische Maschine und den Verbrennungsmotor nur der Verbrennungsmotor 16 die Fahrzeugräder 12 und 14 antreiben. Der Gang HR1 ist ein Rückwärtsgang zum Bewirken einer Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs. Die Gänge E1 und E2 sind reine elektrische Gänge, bei oder in denen die Fahrzeugräder 12 und 14 bezogen auf den Verbrennungsmotor 16 und die elektrische Maschine 20 ausschließlich von der elektrischen Maschine 20 angetrieben werden. Die anderen, übrigen Gänge S1, S2 und S4 sind stufenlose Gänge, bei welchen in Abhängigkeit von einer Drehzahl, mit welcher sich der Rotor 24 um die Maschinendrehachse relativ zu dem Gehäuse 28 dreht, eine Gesamtübersetzung insbesondere von dem Verbrennungsmotor 16 hin zu den Fahrzeugrädern 12 und 14 betrachtet resultiert.
Bezugszeichenliste

10: Hybridantriebssystem
12: Fahrzeugrad
14: Fahrzeugrad
16: Verbrennungsmotor
18: Antriebswelle
20: elektrische Maschine
22: Stator
24: Rotor
26: Maschinendrehachse
28: Gehäuse
30: Hauptdrehachse
32: Achsgetriebe
34: Achsgetriebeeingangsrad
36: Pfeil
38: Getriebe
40: erstes Teilgetriebe
42: zweites Teilgetriebe
44: erster Planetenradsatz
46: erstes Sonnenrad
48: erster Planetenträger
50: erstes Hohlrad
52: erstes Planetenrad
54: zweiter Planetenradsatz
56: zweites Sonnenrad
58: zweiter Planetenträger
60: zweites Hohlrad
62: zweites Sonnenrad
64: erste Stirnradstufe
66: zweite Stirnradstufe
68: erste Abtriebswelle
70: erstes Eingangszahnrad
72: erstes Ausgangszahnrad
74: zweites Eingangszahnrad
76: zweites Ausgangszahnrad
78: erstes Abtriebszahnrad
80: dritte Stirnradstufe
82: zweite Abtriebswelle
84: zweites Ausgangszahnrad
86: zweites Abtriebszahnrad
88: vierte Stirnradstufe
90: drittes Eingangszahnrad
92: viertes Ausgangszahnrad
A: drittes Schaltelement
B: erstes Schaltelement
C: zweites Schaltelement
D: viertes Schaltelement
E: fünftes Schaltelement
F: sechstes Schaltelement
G: siebtes Schaltelement
SE1: Seite
SE2: Seite
H1-6: Gang
HR1: Gang
E1: Gang
E2: Gang
S1: Gang
S2: Gang
S4: Gang

Claims

Hybridantriebssystem (10) für ein Kraftfahrzeug, mit: - einem Verbrennungsmotor (16), welcher eine Antriebswelle (18) aufweist, über welche von dem Verbrennungsmotor (16) erste Antriebsdrehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellbar sind; - einer elektrischen Maschine (20), welche einen Rotor (24) aufweist, über welchen von der elektrischen Maschine (20) zweite Antriebsdrehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellbar sind; - einem Achsgetriebe (34); und - einem Getriebe (38) mit einem ersten Teilgetriebe (40) und einem zweiten Teilgetriebe (42), wobei: ◯ das erste Teilgetriebe (40) einen ersten Planetenradsatz (44) mit einem ersten Sonnenrad (46), einem ersten Planetenträger (48) und einem ersten Hohlrad (50), sowie einen zweiten Planetenradsatz (54) mit einem zweiten Sonnenrad (56), einem zweiten Planetenträger (58) und einem zweiten Hohlrad (60) aufweist; ◯ das erste Sonnenrad (46) permanent drehfest mit dem zweiten Planetenträger (58) verbunden ist; ◯ das zweite Teilgetriebe (42) eine erste Stirnradstufe (64), eine zweite Stirnradstufe (66) sowie eine erste Abtriebswelle (68) aufweist; ◯ die erste Stirnradstufe (64) ein erstes Eingangszahnrad (70) und ein mit dem ersten Eingangszahnrad (70) kämmendes erstes Ausgangszahnrad (72) aufweist; ◯ das erste Ausgangszahnrad (72) koaxial zu der ersten Abtriebswelle (68) angeordnet ist; ◯ das erste Eingangszahnrad (70) drehfest mit dem ersten Hohlrad (50) verbunden oder verbindbar ist; ◯ die zweite Stirnradstufe (66) ein zweites Eingangszahnrad (74) und ein mit dem zweiten Eingangszahnrad (74) kämmendes zweites Ausgangszahnrad (76) aufweist; ◯ das zweite Ausgangszahnrad (76) koaxial zu der ersten Abtriebswelle (68) angeordnet ist; ◯ das zweite Eingangszahnrad (74) drehfest mit dem zweiten Planetenträger (58) verbunden oder verbindbar ist; ◯ ein erstes Abtriebszahnrad (78) permanent drehfest mit der ersten Abtriebswelle (68) verbunden ist und permanent mit einem Achsgetriebeeingangsrad (34) des Achsgetriebes (32) kämmt; ◯ ein erstes Schaltelement (B) vorgesehen ist, mittels welchem die Antriebswelle (18) des Verbrennungsmotors (16) drehfest mit dem ersten Planetenträger (48) verbindbar ist; ◯ ein zweites Schaltelement (C) vorgesehen ist, mittels welchem die Antriebswelle (18) drehfest mit dem zweiten Sonnenrad (56) verbindbar ist; und ◯ der Rotor (24) der elektrischen Maschine (20) derart drehmomentübertragend mit dem zweiten Sonnenrad (56) gekoppelt oder koppelbar ist, dass das jeweilige, von der elektrischen Maschine (20) über den Rotor (24) bereitgestellte, zweite Antriebsdrehmoment an dem zweiten Sonnenrad (56) in das Getriebe (38) einleitbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenträger (48) permanent drehfest mit dem zweiten Hohlrad (60) verbunden ist.
Hybridantriebssystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teilgetriebe (42) eine dritte Stirnradstufe (80) sowie eine zweite Abtriebswelle (82) aufweist, wobei die dritte Stirnradstufe (80) ein mit dem zweiten Eingangszahnrad (74) kämmendes drittes Ausgangszahnrad (84) aufweist, wobei das dritte Ausgangszahnrad (84) koaxial zu der zweiten Abtriebswelle (82) angeordnet ist, und wobei ein zweites Abtriebszahnrad (86) permanent drehfest mit der zweiten Abtriebswelle (82) verbunden ist und permanent mit dem Achsgetriebeeingangsrad (34) kämmt.
Hybridantriebssystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein drittes Schaltelement (A), welches dazu ausgebildet ist, das zweite Hohlrad (60) drehfest mit einem Gehäuse (28) des Hybridantriebssystems (10) zu verbinden.
Hybridantriebssystem (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung des Hybridantriebssystems (10) der Verbrennungsmotor (16), das erste Abtriebszahnrad (78), das erste Schaltelement (B), der erste Planetenradsatz (44), das dritte Schaltelement (A), der zweite Planetenradsatz (54) und das zweite Schaltelement (C) in folgender Reihenfolge aufeinanderfolgend angeordnet sind: der Verbrennungsmotor (16) - das erste Abtriebszahnrad (78) - das erste Schaltelement (B) - der erste Planetenradsatz (44) - das dritte Schaltelement (A) - der zweite Planetenradsatz (54) - das zweite Schaltelement (C).
Hybridantriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenträger (48) und der zweite Planetenträger (58) jeweils als Einfachplanetenträger ausgebildet sind.
Hybridantriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stirnradstufe (66) hinsichtlich einer axialen Richtung des Hybridantriebssystems (10) auf einer von der ersten Stirnradstufe (64) abgewandten Seite (SE2) des ersten Teilgetriebes (40) angeordnet ist.
Hybridantriebssystem (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotorrad (94) des Rotors (24) der elektrischen Maschine (20) hinsichtlich der axialen Richtung auf einer von dem Verbrennungsmotor (16) abgewandten Seite (SE1) des ersten Teilgetriebes (40) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug, mit einem Hybridantriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.