DE102020006375B4

DE102020006375B4 - Hybrid-Antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE102020006375B4
Application number: DE102020006375.6A
Authority: DE
Inventors: Carsten Gitt; Tobias Haerter; Peter Hahn; Andreas Kolb
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2020-10-16
Filing date: 2020-10-16
Publication date: 2025-07-10
Anticipated expiration: 2040-10-17
Also published as: DE102020006375A1

Abstract

Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) mit einem Verbrennungsmotor (2), einer elektrischen Maschine (3) und einem Getriebe, wobei das Getriebe eine Eingangswelle (5) und wenigstens zwei Vorgelegewellen (12, 13) mit jeweils einem Abtriebsrad (14, 15) aufweist, wobei der Verbrennungsmotor (2) über eine Trennkupplung (4) mit der Eingangswelle (5) direkt koppelbar ist, wobei zumindest sechs schaltbare Radpaarungen (17, 19, 21, 23, 25, 27) mit jeweils einem koaxial zu der Eingangswelle (5) angeordnetem Zahnrad vorgesehen sind, wobei eine erste der Radpaarungen (17) ein als Losrad (10) ausgebildetes und koaxial zu der Eingangswelle (5) angeordnetes erstes Zahnrad und ein als Losrad (16) ausgebildetes und koaxial zu einer Vorgelegewelle (12, 13) der zwei Vorgelegewellen (12, 13) angeordnetes zweites Zahnrad aufweist, wobei die elektrische Maschine (3) derart an die erste Radpaarung (17) angebunden ist, dass Drehmomente, ausgehend von der elektrischen Maschine (3) über die erste Radpaarung (17) in das Getriebe eingeleitet werden können, und wobei die erste Radpaarung (17) in axialer Richtung (a) und von der Trennkupplung (4) aus gesehen in der letzten oder vorletzten Radebene angeordnet ist,
wobei die elektrische Maschine (3) axial überlappend zu der Trennkupplung (4) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Trennkupplung (4) und die wenigstes zwei Abtriebsräder (14, 15) axial überlappend angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hybrid-Antriebsvorrichtung mit einem Verbrennungsmotor, einer elektrischen Maschine und einem Getriebe nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Aus der DE 10 2010 030 572 A1 , der WO 2008 / 138 387 A1 , der DE 10 2017 102 943 A1 und der DE 10 2016 002 863 A1 sind Hybrid-Antriebsvorrichtungen mit einem Verbrennungsmotor, einer elektrischen Maschine und einem Getriebe bekannt.
Zum näheren Stand der Technik beschreiben beispielsweise die DE 10 2019 202 955 A1 , die DE 10 2016 221 097 A1 , die DE 10 2013 210 013 A1 , die DE 10 2018 200 879 A1 sowie die gattungsgemäße US 2003 / 0 104 901 A1 jeweils eine solche Hybrid- Antriebsvorrichtung, bei welcher die elektrische Maschine einerseits mit der Eingangswelle des Getriebes, jedoch auf der dem Verbrennungsmotor abgewandten Seite einer Trennkupplung verbunden werden kann, was gängigerweise auch als P2-Anbindung bezeichnet wird, als auch mit einer als Abtriebswelle dienenden Vorgelegewelle, was wiederum als P3-Anbindung bezeichnet wird. Der Aufbau weist dabei vier Radebenen für vier einzelne Gänge auf. Die elektrische Maschine ist mit zwei Losrädern auf der Eingangswelle verbunden, welche ihrerseits mit jeweils einem weiteren Losrad auf der Vorgelegewelle eine Radpaarung ausbilden. Die elektrische Maschine lässt sich somit in der oben beschriebenen Art alternativ mit der Eingangswelle des Getriebes oder dessen Vorgelegewelle bzw. Abtriebswelle entsprechend koppeln.
Trotz vergleichsweise wenigen Gangstufen ist der Aufbau dabei relativ groß, vor allem auch in axialer Richtung, also in der entlang der Eingangswelle des Getriebes verlaufenden Richtung.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine verbesserte Hybrid-Antriebsvorrichtung anzugeben, welche trotz einer Vielzahl von Gangstufen vor allem in axialer Richtung sehr kompakt baut, und welche darüber hinaus in der Lage ist, im Hybrid-Modus ohne vollständige Zugkraftunterbrechung zu schalten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Hybrid-Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
Die Hybrid-Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung umfasst also neben dem Verbrennungsmotor eine elektrische Maschine sowie ein Getriebe. Das Getriebe umfasst eine Eingangswelle und wenigstens zwei Vorgelegewellen mit jeweils einem Abtriebsrad. Dabei sind mindestens sechs schaltbare Radpaarungen mit jeweils einem koaxial zu der Eingangswelle angeordneten Zahnrad vorgesehen, wobei eine erste der Radpaarungen zwei Losräder umfasst, eines auf der Eingangswelle und eines auf einer Vorgelegewelle der zwei Vorgelegewellen. Die elektrische Maschine ist derart an diese erste Radpaarung angebunden, dass Drehmomente ausgehend von der elektrischen Maschine über die erste Radpaarung in das Getriebe eingeleitet werden können. Durch die Ausgestaltung der ersten Radpaarung über zwei Losräder ist dabei sowohl eine P2-Anbindung als auch eine P3-Anbidnung möglich. Die erste Radpaarung ist dabei entlang der Eingangswelle von der Trennkupplung aus gesehen die letzte oder vorletzte Radpaarung. Auf an sich bekannte Weise ist es so, dass die elektrische Maschine in axialer Richtung die Trennkupplung überlappt. Die überlappende Anordnung im Sinne der Erfindung bedeutet dabei, dass die genannten Elemente in derselben axialen Ebene liegen können oder aber vorzugsweise in axialer Richtung in dieselbe axiale Ebene hineinragen. Die axiale Ebene ist dabei jeweils auf die Eingangswelle bezogen, so dass jede axiale Ebene senkrecht auf einer Drehachse der Eingangswelle und damit auf der axialen Richtung steht. Erfindungsgemäß sind die Trennkupplung und die wenigstes zwei Abtriebsräder axial überlappend angeordnet. Dieser Aufbau mit einer bezüglich ihres Durchmessers sehr kleinen Trennkupplung kann insbesondere durch den Verzicht auf die Anfahrfähigkeit der Trennkupplung erreicht werden.
Die axiale Richtung ist dabei identisch mit einer Richtung der Drehachse der Eingangswelle.
Mit einem auf einer Welle angeordneten Losrad ist ein koaxial und drehbar zu dieser Welle angeordnetes Zahnrad gemeint, das mittels einer zugehörigen Schalteinrichtung drehfest mit der genannten Welle verbunden werden kann. Die zugehörige Schalteinrichtung ist dabei ebenfalls koaxial zu der genannten Welle angeordnet.
Mit einem Festrad ist dagegen ein Zahnrad gemeint, das koaxial zu einer Welle angeordnet ist und permanent drehfest mit dieser Welle verbunden ist.
Mit einer drehfesten Verbindung zweier drehbar gelagerter Elemente ist generell gemeint, dass die beiden Elemente koaxial zueinander angeordnet sind und derart miteinander verbunden sind, dass sie mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen.
Unter einer Radpaarung sollen genau zwei miteinander kämmende Zahnräder verstanden werden. Die beiden Zahnräder sind dabei im Wesentlichen in einer gemeinsamen axialen Ebene angeordnet.
Darunter, dass ein erstes Element axial überlappend zu einem zweiten Element angeordnet ist, ist zu verstehen, dass zumindest ein erster Teil des ersten Elementes und ein zweiter Teil des zweiten Elementes einen gleichen axialen Erstreckungsbereich haben.
Unter einer koaxialen Anordnung eines Elementes in Bezug auf ein anderes Element ist gemeint dass eine Drehachse des Elementes und eine andere Drehachse des anderen Elementes identisch sind.
Auf die oben genannte Weise wird ein außerordentlich kompakter Aufbau der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung sichergestellt, welche eine dementsprechend kompakte Bauweise bei durch die spezielle Radsatzarchitektur erreichten sehr geringen Kosten ermöglicht. Außerdem ist trotz des einfachen Aufbaus die volle Funktionalität von sechs oder mehr Gangstufen und ein hoher Komfort bei den Schaltungen gegeben.
Die Hybrid-Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung kann dazu vorzugsweise auf eine anfahrfähige Trennkupplung sowie insbesondere auch auf einen mechanischen Rückwärtsgang verzichten. Hierdurch lässt sich der Durchmesser der Trennkupplung entsprechend gering auslegen, sodass diese platzsparend überlappend zu der elektrischen Maschine und überlappend zu den Abtriebsrädern auf den Vorgelegewellen angeordnet sein kann.
In einem Hybrid-Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung ist es dann möglich, dass diese zusammen mit einer weiteren rein elektrisch angetriebenen Achse zum Antrieb einer über die Hybrid-Antriebsvorrichtung angetriebenen Achse eingesetzt wird. Anfahrvorgänge sowie eine Rückwärtsfahrt können dann rein elektrisch mit einer oder auch beiden elektrischen Maschinen, also der der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung und der der weiteren rein elektrisch angetriebenen Achse realisiert werden. Die Schaltungen innerhalb des Getriebes können für den Fall des Hybrid-Antriebs mit dem Verbrennungsmotor unf ggf. der elektrischen Maschine ohne Lastunterbrechung erfolgen, indem die elektrische Maschine in der P3-Anbindung während der Schaltung die Drehzahlen und Drehmomente entsprechend ausgleicht bzw. stützt.
Gemäß einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung in der oben beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltung mit zwei Vorgelegewellen sieht es dabei vor, dass zumindest zwei Doppelradebenen vorgesehen sind, was den Aufbau der Radsätze vereinfacht und in axialer Richtung eine sehr kompakte Bauweise des Getriebes erlaubt.
Mit dem Begriff der Doppelradebene sind zwei in einer axialen Ebene liegende Radpaarungen gemeint, wobei die beiden Radpaarungen ein gemeinsames Zahnrad haben. Das gemeinsame Zahnrad ist dabei koaxial zu der Drehachse der Eingangswelle angeordnet und kämmt sowohl mit einem Rad der einen Radpaarung als auch mit einem anderen Rad der anderen Radpaarung.
Von den zwei vorgesehenen Doppelradebenen wird eine von zwei der 6 schaltbaren Radpaarungen gebildet. Die andere wird von zwei anderen der 6 schaltbaren Radpaarungen gebildet. Somit sind gemäß dieser Weiterbildung 4 der schaltbaren Radpaarungen in lediglich 2 axialen Ebenen angeordnet.
Die elektrische Maschine kann dabei direkt über ein mit ihrer Rotorwelle drehfest verbundenes, also mit der gleichen Drehzahl umlaufendes, Ritzel angebunden werden oder über ein entsprechendes Getriebeelement, welches prinzipiell jede Art von Getriebeelemente wie beispielsweise, ein Zwischenrad, ein Zwischengetriebe, ein Kettenantrieb oder dergleichen sein kann, an die erste Radpaarung angebunden sein. Die Anbindung kann dabei entweder im zweiten Zahnrad der erste Radpaarung oder alternativ dazu auch am ersten Zahnrad der Radpaarung, also entweder an dem koaxial zur Vorgelegewelle oder an dem koaxial zur Eingangswelle des Getriebes angeordneten Zahnrad der ersten Radpaarung erfolgen. Hierdurch ist eine weitere Optimierung hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Bauraums möglich. Durch die Ausgestaltung der beiden Zahnräder der ersten Radpaarung als Losräder ermöglichen dabei beide Varianten sowohl eine P2- als auch eine P3-Anbindung.
Vorzugsweise kann die elektrische Maschine dabei an der in axialer Richtung von der Trennkupplung aus gesehen letzten Radpaarung angebunden sein, sodass diese sich in axialer Richtung entlang des sehr kompakten Aufbaus des Getriebes erstreckt und in der eingangs geschilderten Art und Weise überlappend zu der Trennkupplung und gemäß den beschriebenen Ausgestaltungen vorzugsweise auch in axialer Richtung überlappend zu dem wenigstens einen Abtriebsrad angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung können dabei genau sechs schaltbare Radpaarungen mit einem koaxial zur Eingangswelle angeordneten Zahnrad vorgesehen sein. Ein solches Getriebe erlaubt in einem sehr einfachen Aufbau, insbesondere bei dem oben beschriebenen Verzicht auf den mechanischen Rückwärtsgang, mit den sechs Radpaarungen die Realisierung von sechs Gangstufen. Dabei lassen sich die genau sechs Radpaarungen bei der Ausgestaltung mit zwei Vorgelegewellen beispielsweise auf drei Doppelradebenen oder auf zwei Doppelradebenen sowie zwei Einzelradebenen verteilen, um so die einzelnen Radebenen und benötigte Schaltkupplungen bezüglich ihrer Anordnung in axialer Richtung optimal und mit der gewünschten kurzen Bauform des Getriebes in Axialrichtung realisieren zu können.
Bei der Ausführungsvariante mit zwei Vorgelegewellen kann es ferner vorgesehen sein, dass koaxial zu jeder der Vorgelegewellen wenigstens zwei schaltbare Losräder angeordnet sind, vorzugsweise jeweils axial benachbart zueinander. Durch diesen Aufbau kann der Aktuator für die Schaltung zwischen die beiden zueinander benachbarten Losräder verlagert werden, was den Aufbau nochmals einfacher und hinsichtlich der Ansteuerung und Aktuatorik kompakter macht.
Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung kann es ferner vorsehen, dass in axialer Richtung auf die Trennkupplung folgend wenigstens zwei Festräder auf der Eingangswelle angeordnet sind, welche entsprechende Radpaarungen, vorzugsweise jeweils in einer Doppelradebene, ausbilden. Dieser Aufbau ist außerordentlich kompakt und effizient und kann insbesondere mit der oben genannten Kombination zur Anbindung der elektrischen Maschine an die letzte oder vorletzte Radpaarung als erste Radpaarung im Sinne der Erfindung die Kompaktheit des Aufbaus weiter unterstützten.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung ergeben sich auch aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher dargestellt sind.
Dabei zeigen:

1 eine erste mögliche Variante der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung in einem Aufbau mit zwei Vorgelegewellen;
2 eine zweite mögliche Variante der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung in einem Aufbau mit zwei Vorgelegewellen;
3 eine dritte Variante der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung in einem Aufbau mit zwei Vorgelegewellen;
4 eine vierte mögliche Variante der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung in einem Aufbau mit zwei Vorgelegewellen;
5 eine fünfte mögliche Variante der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung in einem Aufbau mit zwei Vorgelegewellen; und
6 eine sechste mögliche Variante der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung in einem Aufbau mit zwei Vorgelegewellen.

In den nachfolgenden Figuren ist schematisch jeweils eine Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 in einem erfindungsgemäßen Aufbau dargestellt. Die Radsatzpläne, welche zur Darstellung des darin verbauten Getriebes dienen, sind dabei weder maßstäblich zu verstehen noch liegen alle Bauteile zwingend in der Blattebene, in der sie dargestellt sind. Auch die Größenordnungen der Komponenten zueinander müssen dabei nicht dem realen Aufbau entsprechen.
1 zeigt eine Hybrid-Antriebsvorrichtung, welche einerseits einen Verbrennungsmotor 2 umfasst, von welchem hier nur ein Ausschnitt angedeutet ist. Andererseits ist eine elektrische Maschine 3 vorgesehen. Der Verbrennungsmotor 2 ist über eine Trennkupplung 4 mit einer Eingangswelle 5 eines Getriebes der Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 verbunden. Die direkte Verbindung kann dabei optional eine Einrichtung 6 zur Tilgung und/oder Dämpfung von Drehschwingungen, beispielsweise ein Zweimassenschwungrad, zwischen einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 2 und der Trennkupplung 4 umfassen, sodass direkt hier in der Art zu verstehen ist, dass keine weiteren Getriebeelemente wie Kupplungen, Übersetzungen oder dergleichen zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 2 und der Trennkupplung 4 angeordnet sind.
In axialer Richtung a der Eingangswelle 5 folgt von der Trennkupplung 4 aus gesehen koaxial zur Eingangswelle 5 ein erstes Festrad 7, ein zweites Festrad 8, ein erstes Losrad 9 sowie ein zweites Losrad 10 sowie zwischen diesen beiden Losrädern 9, 10 eine Schalteinrichtung 11, mit denen die Losräder 9, 10 jeweils drehfest mit der Eingangswelle 5 verbunden werden können. Drehfest im Sinne der Erfindung bedeutet dabei, dass die Elemente mit der gleichen Drehzahl umlaufen.
Jeweils parallel zu der Eingangswelle 5 sind zwei Vorgelegewellen 12, 13 angeordnet. Beide Vorgelegewellen 12, 13 weisen in einer axialen Ebene mit der Trennkupplung 4 Abtriebsräder 14, 15 auf, welche ihrerseits beispielsweise mit einem hier nicht dargestellten Differential direkt oder über wenigstens ein zwischengeordnetes Getriebeelement kämmen.
Das zweite Losrad 10, welches in axialer Richtung a aus Blickrichtung der Trennkupplung 4 entlang der Eingangswelle 5 das letzte Zahnrad darstellt, bildet mit einem Losrad 16 der ersten Vorgelegewelle 12 eine erste Radpaarung 17 aus. Das erste Losrad 9 auf bzw. koaxial zur Eingangswelle 5 bildet mit einem Festrad 18 eine zweite Radpaarung 19 aus. Das in axialer Richtung a in Blickrichtung von der Trennkupplung aus vor diesem ersten Losrad 9 der zweiten Radpaarung 19 angeordnete zweite Festrad 8 bildet mit einem Losrad 20 auf der ersten Vorgelegewelle eine dritte Radpaarung 21 aus und mit einem weiteren Losrad 22, dieses mal auf der anderen der Vorgelegewelle 13, eine vierte Radpaarung 23. Vergleichbares gilt für das erste Festrad 7 der Eingangswelle 5, welches mit einem Losrad 24 auf der ersten Vorgelegewelle 12 eine fünfte Radpaarung 25 und mit einem Losrad 26 auf der zweiten Vorgelegewelle 13 eine sechste Radpaarung 27 ausbildet.
Eine Schalteinrichtung 28 für das Losrad 16 der ersten Radpaarung 17, also für das zweite Zahnrad der Radpaarung 17, ist zwischen der Radebene der ersten Radpaarung 17 und der Radebene der zweiten Radpaarung 19 in axialer Richtung a gesehen angeordnet. Vorzugsweise liegt die Schalteinrichtung 28 dabei in axialer Richtung a in einer axialen Ebene mit der Schalteinrichtung 11, welche als Doppelschalteinrichtung zwischen den beiden Losrädern 9, 10 auf der Eingangswelle 5 ausgebildet ist. Eine axiale Ebene bezeichnet dabei eine senkrecht zur axialen Richtung a beziehungsweise zur Eingangswelle 5 liegende Ebene.
Zwischen den beiden als Doppelradebenen ausgebildeten axialen Radebenen mit der dritten und der vierten Radpaarung 21, 23 bzw. der fünften und der sechsten Radpaarung 25, 27 befinden sich zwei weitere Doppelschalteinrichtungen 29, 30, welche vorzugsweise wieder in einer axialen Ebene liegen. In derselben axialen Ebene wie die Trennkupplung 4 liegen außerdem, wie bereits erwähnt, die beiden Abtriebsräder 14, 15 der jeweiligen Vorgelegewellen 12, 13.
Die Anbindung der elektrischen Maschine 3 erfolgt nun so, dass ein Ritzel 31, welches drehfest mit einer Rotorwelle 32 der elektrischen Maschine verbunden ist, über ein optionales Zwischenrad 33 so an die erste Radpaarung 17 angebunden ist, dass Drehmoment von der elektrischen Maschine 3 in das Getriebe eingeleitet werden kann. Je nach Stellung der Schalteinrichtungen 11, 28 lässt sich dabei eine sogenannte P2-Anbindung realisieren, bei welcher die elektrische Maschine 3 über das Ritzel 31, das Zwischenrad 33, das lose auf der ersten Vorgelegewelle 12 umlaufende Losrad 16 der ersten Radpaarung und das mit der Eingangswelle über die Schalteinrichtung 11 gekoppelten Losrad 10 auf die Eingangswelle 5, und zwar auf der dem Verbrennungsmotor 2 abgewandten Seite der Trennkupplung 4, entsprechend wirkt. Je nach Schaltstellung innerhalb des Getriebes erfolgt dann der Abtrieb über die erste Vorgelegewelle12 und deren Abtriebsrad 14 oder die zweite Vorgelegewelle 13 und deren Abtriebsrad 15. Alternativ dazu wird der Aufbau zu einer sogenannten P3-Anbindung umgeschaltet, in dem bei geöffneter Schalteinrichtung 11 und dementsprechend auf der Eingangswelle 5 umlaufendem Losrad 10 und mit der ersten Vorgelegewelle 12 über die Schalteinrichtung 28 gekoppeltem Losrad 16 der ersten Radpaarung 17 die erste Vorgelegewelle 12 und damit ihr Abtriebsrad 14 von der elektrischen Maschine 3 angetrieben wird.
Das Getriebe der Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 kann beispielsweise so ausgestaltet sein, dass es als Sechsganggetriebe ohne mechanischen Rückwärtsgang genutzt wird. Dabei kann über die erste Radpaarung 17 die erste Gangstufe realisiert werden und über die zweite Radpaarung 19 die zweite Gangstufe. Über die fünfte Radpaarung 25 lässt sich dann die dritte Gangstufe und über die dritte Radpaarung 21 die vierte Gangstufe realisieren. Bei all diesen Gangstufen 1 bis 4 erfolgt der Abtrieb entsprechend über die erste Vorgelegewelle 12 und ihr Abtriebsrad 14, welches als Festrad drehfest mit der ersten Vorgelegewelle 12 verbunden ist. Über die beiden weiteren Radpaarungen der beiden Doppelradebenen um die Festräder 7, 8 auf der Eingangswelle 5 lassen sich dann die fünfte und die sechste Gangstufe realisieren, beispielsweise indem über die sechste Radpaarung 27 die fünfte Gangstufe und die vierte Radpaarung 23 die sechste Gangstufe geschaltet wird.
Die elektrische Maschine 3 ist dabei anders als es in 1 und den nachfolgenden Figuren dargestellt ist, in axialer Richtung überlappend zu der Trennkupplung 4 und damit insbesondere auch zu den Antriebsrädern 14, 15 der Vorgelegewellen 12, 13 angeordnet. Dies ermöglicht einen außerordentlich kompakten Aufbau, bei dem die elektrische Maschine durch die Anbindung an die letzte oder gegebenenfalls auch vorletzte Radebene in axialer Richtung a von der Trennkupplung 4 aus gesehen und ihre gleichzeitige axiale Überlappung der Trennkupplung 4, also ein Hineinragen in die Radebene der Trennkupplung 4 und insbesondere der Abtriebsräder 14,15, einen außerordentlich kompakten Aufbau gewährleistet.
Der Aufbau der Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 in 2 kombiniert nun die beiden axialen Radebenen der ersten Radpaarung 17 und der zweiten Radpaarung 19 in eine weitere Doppelradebene, was den Aufbau, insbesondere in axialer Richtung a, noch kompakter macht. An die Stelle der beiden Losräder 9, 10 tritt nun ein einziges Losrad 10, welches koaxial zur Eingangswelle 5 angeordnet und mit der nun als Einfachschalteinrichtung ausgebildeten Schalteinrichtung 11 mit dieser drehfest verbindbar ist. Die erste Radebene 17 wird nun aus diesem Losrad 10 und dem Losrad 16 mit der ihm zugeordneten Schalteinrichtung 28 gebildet, wobei als weiteren Unterschied das Losrad 16 und die Schalteinrichtung 28 nun auf der anderen, also der zweiten Vorgelegewelle 3, angeordnet sind. An die Stelle des Festrads 18 auf der ersten Vorgelegewelle 12 der zweiten Radpaarung tritt nun ebenfalls ein Losrad 34, welches über eine Schalteinrichtung 35 drehfest mit der ersten Vorgelegewelle 12 verbunden werden kann. Die Anbindung der elektrischen Maschine 3 an die erste Radpaarung 17 erfolgt auch hier über das Losrad 16, also deren zweites Zahnrad, analog zur Darstellung in 1, ist jedoch in der unteren Hälfte dargestellt. Durch die Verwendung der Losräder 34, 10 und 16 in einer Radebene und der Möglichkeit, diese mit den zugeordneten Wellen 12, 5, 13 jeweils drehfest zu verbinden, ergibt sich für die P3-Anbindung nun sowohl die Möglichkeit, diese über die erste Vorgelegewelle 12 und ihr Abtriebsrad 14 als auch diese über die zweite Vorgelegewelle 13 und ihr Abtriebsrad 15 zu realisieren.
Die Gangstufen lassen sich wiederum entsprechend analog zur Erläuterung der Hybrid-Antriebsvorrichtung gemäß 1 realisieren.
In der Darstellung der 3 wird der in 2 gezeigte Aufbau der Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 nochmals aufgegriffen. Die Anbindung der elektrischen Maschine 3 erfolgt auch hier wieder über das Ritzel 31 der Rotorwelle 32 und das Zwischenrad 33 an die erste Radpaarung 17, jedoch nicht mehr an das Losrad 16 auf einer der Vorgelegewellen, hier der zweiten Vorgelegewelle 13, sondern auf das Losrad 10 auf der Eingangswelle 3. Der Aufbau fällt dabei nicht mehr in eine Ebene und ist deshalb bezüglich der Ausbildung einer Radpaarung zwischen dem Zwischenrad 33 und dem Losrad 9 mit der gestrichelten Klammer entsprechend dargestellt. Alles weitere sowie die Schaltmöglichkeiten und die Möglichkeiten zur Anbindung der elektrischen Maschine 3 sind wieder analog zu denen bei der Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 gemäß 2.
Die Anbindung der elektrischen Maschine über ihr Ritzel 31 oder das Zwischenrad 33, welches hier jeweils als optional zu verstehen ist, könnte auch bei der Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 gemäß 1 so erfolgen, dass die Anbindung an die erste Radpaarung 17 nicht über deren zweites Zahnrad, also das Losrad 16, sondern über deren erstes Zahnrad, also das Losrad 10, entsprechend erfolgt, im Wesentlichen also analog zu dem eben beschriebenen Ausführungsbeispiel der 3.
Bei der Ausführungsvariante in der 4 ist es nun so, dass der Aufbau in axialer Richtung gesehen vom Verbrennungsmotor 2 bzw. der Trennkupplung 4 entlang der Eingangswelle 5 wieder in den beiden ersten Radebenen mit den Festrädern 7, 8 sowie in der Ebene der Trennkupplung 4 und der axial überlappend zu dieser und vorzugsweise in derselben Ebene angeordneten Abtriebsräder 14, 15 dem der Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 gemäß den bisherigen Figuren entspricht. Im weiteren Verlauf in axialer Richtung ist nun die erste Radpaarung 17 mit den Losrädern 10 und 16 analog zur Ausführungsvariante der Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 gemäß 1 ausgebildet, wobei die Radebene mit der ersten Radpaarung 17 hier von der Trennkupplung 4 aus gesehen in axialer Richtung a nicht wie bisher die letzte sondern die vorletzte Radebene ist. Die Anbindung der elektrischen Maschine 3 erfolgt auch hier wieder über ein Zwischenrad 33 und kann dabei, wie es gestrichelt dargestellt ist, über das zweite Zahnrad der ersten Radpaarung 17, also das Losrad 16 oder wie es strichpunktiert dargestellt ist über das erste Zahnrad der Radpaarung 17, also hier das Losrad 10, entsprechend erfolgen. Eine weitere Radebene schließt sich dann in axialer Richtung a von der Trennkupplung 4 aus gesehen entlang der Eingangswelle 5 an. Anders als bisher umfasst diese nun ein Festrad 36 auf der Eingangswelle 5 und ein Losrad 37 mit zugeordneter Schalteinrichtung 38 auf einer der Vorgelegewellen, hier der zweiten Vorgelegewelle 13, während die erste Radpaarung 17 wiederum analog zur Darstellung in 1 zwischen der Eingangswelle 5 und der ersten Vorgelegewelle 12 ausgebildet ist.
In der Darstellung der 5 ist es nun so, dass dieser in 4 dargestellte Aufbau bezüglich der letzten und der vorletzten Radebene in axialer Richtung a entlang der Eingangswelle 5 von der Trennkupplung 4 aus gesehen vertauscht worden ist, sodass also das Festrad 36 sich in axialer Richtung a an die Festräder 7 und 8 auf der Eingangswelle 5 anschließt und die erste Radpaarung 17 mit dem Losrad 10 und dem Losrad 16 wieder die letzte Radebene ausbildet. Auch hier kann die Anbindung der elektrischen Maschine 3 wahlweise an das Losrad 10 oder 16 erfolgen, je nachdem, wie es sich hinsichtlich des konstruktiven Aufbaus besser geeignet ist.
Der Aufbau gemäß der 6 entspricht dann wiederum dem Aufbau der 5, wobei die zweite Radpaarung 19 wiederum das Losrad 9 auf der Eingangswelle 5 und ein Festrad 39 umfasst. Analog zur Darstellung in 1 ist dieser Aufbau dann lediglich dahingehend verändert, dass das Festrad 39 anders als das Festrad 18 in der Darstellung der 1 von der ersten Vorgelegewelle 12 auf hier die zweite Vorgelegewelle 13 wandert. Die elektrische Maschine 3 kann wiederum über das Losrad 16 oder das Losrad 10 der ersten Radpaarung 17 eingebunden werden, was ja bereits bei der Erläuterung der Darstellung in 1 beschrieben worden ist, auch wenn es dort nicht explizit gezeigt ist.
Alle Varianten der Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 gemäß den 1 bis 6 erlauben es dabei sechs Gänge ohne einen mechanischen Rückwärtsgang zu realisieren. Die Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 kann vorzugsweise zum Antrieb einer ersten angetriebenen Achse eines Fahrzeugs eingesetzt werden, bei welchem eine zweite angetriebene Achse rein elektrisch angetrieben ist. Das Fahrzeug könnte dann prinzipiell über weitere angetriebene oder nicht angetriebene Achsen verfügen, wobei der Aufbau als Pkw typischerweise zwei Achsen vorsieht. Ein solcher Hybrid-Pkw ist dabei der bevorzugte, nicht jedoch ausschließliche Einsatzzweck der Hybrid-Antriebsvorrichtung 1.

Claims

Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) mit einem Verbrennungsmotor (2), einer elektrischen Maschine (3) und einem Getriebe, wobei das Getriebe eine Eingangswelle (5) und wenigstens zwei Vorgelegewellen (12, 13) mit jeweils einem Abtriebsrad (14, 15) aufweist, wobei der Verbrennungsmotor (2) über eine Trennkupplung (4) mit der Eingangswelle (5) direkt koppelbar ist, wobei zumindest sechs schaltbare Radpaarungen (17, 19, 21, 23, 25, 27) mit jeweils einem koaxial zu der Eingangswelle (5) angeordnetem Zahnrad vorgesehen sind, wobei eine erste der Radpaarungen (17) ein als Losrad (10) ausgebildetes und koaxial zu der Eingangswelle (5) angeordnetes erstes Zahnrad und ein als Losrad (16) ausgebildetes und koaxial zu einer Vorgelegewelle (12, 13) der zwei Vorgelegewellen (12, 13) angeordnetes zweites Zahnrad aufweist, wobei die elektrische Maschine (3) derart an die erste Radpaarung (17) angebunden ist, dass Drehmomente, ausgehend von der elektrischen Maschine (3) über die erste Radpaarung (17) in das Getriebe eingeleitet werden können, und wobei die erste Radpaarung (17) in axialer Richtung (a) und von der Trennkupplung (4) aus gesehen in der letzten oder vorletzten Radebene angeordnet ist, wobei die elektrische Maschine (3) axial überlappend zu der Trennkupplung (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (4) und die wenigstes zwei Abtriebsräder (14, 15) axial überlappend angeordnet sind.
Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Doppelradebenen vorgesehen sind.
Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) derart an die erste Radpaarung (17) angebunden ist, dass Drehmomente, ausgehend von der elektrischen Maschine (3) am zweiten Zahnrad (16) der ersten Radpaarung (17) einleitbar sind.
Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) derart an die erste Radpaarung (17) angebunden ist, dass Drehmomente, ausgehend von der elektrischen Maschine (3) am ersten Zahnrad (10) der ersten Radpaarung (17) einleitbar sind.
Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) an der, in axialer Richtung von der Trennkupplung (4) aus gesehen, letzten Radebene (27) angebunden ist.
Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass genau sechs schaltbare Radpaarungen (17, 19, 21, 23, 25, 27) mit jeweils einem koaxial zur Eingangswelle (5) angeordneten Zahnrad vorgesehen sind.
Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial zu jeder der Vorgelegewellen (12, 13) wenigstens zwei schaltbare Losräder (20, 24; 22, 26), jeweils axial benachbart, angeordnet sind.
Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) direkt oder mittelbar über ein Zwischenrad (33) oder ein Zwischengetriebe an die erste Radpaarung (17) angebunden ist.
Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung (a) auf die Trennkupplung (4) folgend wenigstens zwei Festräder (7, 8) koaxial zu der Eingangswelle (5) angeordnet sind, welche jeweils Teil einer Doppelradebene sind.