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DE102021203726A1 - Hybrid-Getriebeanordnung - Google Patents

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DE102021203726A1
DE102021203726A1 DE102021203726.7A DE102021203726A DE102021203726A1 DE 102021203726 A1 DE102021203726 A1 DE 102021203726A1 DE 102021203726 A DE102021203726 A DE 102021203726A DE 102021203726 A1 DE102021203726 A1 DE 102021203726A1
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shaft
clutch
hybrid transmission
transmission arrangement
gear set
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Fabian Kutter
Martin Brehmer
Matthias Horn
Johannes Kaltenbach
Thomas Martin
Michael Wechs
Max Bachmann
Peter Ziemer
Ingo Pfannkuchen
Stefan Beck
Mladjan Radic
Christian Michel
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ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

Hybrid-Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit: einer ersten Welle (12) zum Einspeisen von verbrennungsmotorischer Antriebsleistung, einer zweiten Welle (14), die mit einer ersten Elektromaschine (EM1) verbunden ist, einer dritten Welle (16) zum Ausgeben von Ausgangsleistung, einer vierten Welle (18), die achsparallel versetzt zu der dritten Welle (16) ist, einer fünften Welle (20), die über eine erste Kupplung (A) mit der ersten Welle (12) verbindbar ist, und einem ersten Planetenradsatz (PS1), der ein erstes Glied (S1), ein zweites Glied (H1) und ein drittes Glied (PT1) aufweist, wobei die zweite Welle (14) über eine zweite Kupplung (B) mit der ersten Welle (12) verbindbar ist, wobei die zweite Welle (14) mit dem ersten Glied (S1) verbunden ist, wobei die fünfte Welle (20) mit dem zweiten Glied (H1) verbunden ist, und wobei die dritte Welle (16) mit dem dritten Glied (PT1) verbunden ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hybrid-Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Pkw, mit einer ersten Welle zum Einspeisen von verbrennungsmotorischer Antriebsleistung, mit einer zweiten Welle, die mit einer ersten Elektromaschine verbunden ist, und mit einer dritten Welle zum Ausgeben von Ausgangsleistung sowie mit einem ersten Planetenradsatz, der drei Glieder aufweist und als Überlagerungsgetriebe dienen kann.
  • Hybrid-Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge weisen generell einen Verbrennungsmotor auf, der Antriebsleistung zum Antreiben des Kraftfahrzeuges bereitstellen kann, sowie eine Elektromaschine, die je nach Betriebsart alternativ oder zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor Antriebsleistung für das Kraftfahrzeug bereitstellen kann.
  • Bei Hybrid-Antriebssträngen wird zwischen einer Vielzahl von unterschiedlichen Konzepten unterschieden, die jeweils eine unterschiedliche Anbindung der Elektromaschine an eine Getriebeanordnung des Hybrid-Antriebsstranges vorsehen.
  • Beispielsweise ist es bekannt, eine elektrische Maschine konzentrisch zu einer Eingangswelle anzuordnen, wobei ein Rotor der elektrischen Maschine mit einer Hohlwelle verbunden ist, die um eine Eingangswelle herum angeordnet ist.
  • In manchen Fällen wird die Elektromaschine über eine Vorübersetzung an eine Getriebeanordnung des Hybridgetriebes angebunden. Die Vorübersetzung kann eine Planetenradsatzanordnung beinhalten.
  • Aus dem Dokument DE 10 2013 215 114 A1 ist ein Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei dem eine Elektromaschine über einen Stirnradsatz an einer Ausgangswelle eines Hybrid-Getriebes anbindbar ist. Ferner ist es aus diesem Dokument bekannt, eine Elektromaschine koaxial zu einer Getriebeausgangswelle anzuordnen, und zwar axial versetzt zu einem Planetenradsatz, der als Überlagerungsgetriebe für elektromotorische Antriebsleistung und für verbrennungsmotorische Antriebsleistung ausgebildet ist.
  • Hybrid-Getriebe sind vorzugsweise als Lastschaltgetriebe ausgebildet. Bei einem Einbau in einem Kraftfahrzeug quer zur Antriebsrichtung (Front-Quer oder Heck-Quer) ist die axiale Baulänge des Hybrid-Getriebes von großer Bedeutung. Ferner ist bei einem Einbau quer zur Fahrtrichtung häufig auf die Einbauumgebung Rücksicht zu nehmen. Engstellen sind ggf. ein Gelenk von Seitenwellen, eine Getriebeaufhängung und/oder ein unterer Fahrzeuglängsträger.
  • Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Hybrid-Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug anzugeben, wobei die Hybrid-Getriebeanordnung einen großen Funktionsumfang hat, axial kompakt baut und vorzugsweise gut quer (insbesondere vorne) in einem Kraftfahrzeug eingebaut werden kann.
  • Eine Hybrid-Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug der vorliegenden Offenbarung ist ausgebildet mit einer ersten Welle zum Einspeisen von verbrennungsmotorischer Antriebsleistung, mit einer zweiten Welle, die mit einer ersten Elektromaschine verbunden ist, mit einer dritten Welle zum Ausgeben von Ausgangsleistung, mit einer vierten Welle, die achsparallel versetzt zu der dritten Welle ist, und mit einem ersten Planetenradsatz, der ein erstes Glied, ein zweites Glied und ein drittes Glied aufweist, wobei die erste Welle über eine erste Kupplung oder alternativ über eine dritte Kupplung mit dem zweiten Glied verbindbar ist, wobei die zweite Welle über eine zweite Kupplung mit der ersten Welle verbindbar ist, wobei die zweite Welle mit dem ersten Glied verbunden ist, und wobei die dritte Welle mit dem dritten Glied verbunden ist.
  • Bei der Hybrid-Getriebeanordnung der oben genannten Art sind Verbindungen zwischen Wellen vorzugsweise durch Stirnradsätze realisiert. Die Hybrid-Getriebeanordnung bildet folglich ein Hybrid-Getriebe in Mischbauweise, das wenigstens einen Planetenradsatz und mehrere Stirnradstufen beinhaltet. Vorzugsweise lassen sich mit der Hybrid-Getriebeanordnung wenigstens zwei, vorzugsweise genau drei Verbrennungsmotor-Gangstufen einrichten sowie wenigstens eine, vorzugsweise zwei oder mehr Elektro-Gangstufen. Zudem ist es mit der Hybrid-Getriebeanordnung vorzugsweise möglich, einen elektrodynamischen Anfahrvorgang durchzuführen, bei dem der erste Planetenradsatz als Überlagerungsgetriebe verwendet wird (EDA). Da ein elektrodynamisches Anfahren möglich ist, weist die Hybrid-Getriebeanordnung vorzugsweise keine separate Anfahrkupplung (Reibkupplung) auf, obgleich eine solche zur Erweiterung des Funktionsumfanges auch vorgesehen sein kann. Die Hybrid-Getriebeanordnung weist vorzugsweise auch keine separate Rückwärts-Gangstufe auf.
  • Auch ist vorzugsweise ein Laden in Neutral möglich, bei dem über die erste Welle verbrennungsmotorische Antriebsleistung eingespeist wird und die erste Elektromaschine generatorisch betrieben wird, um eine Batterie zu laden, und zwar vorzugsweise auch im Stand und in Neutral.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung ist vorzugsweise auf einer Radachse des Kraftfahrzeugs angeordnet, was bedeutet, dass wenigstens eine Achse der Hybrid-Getriebeanordnung koaxial zu der Radachse (Abtriebswellen) ausgerichtet ist.
  • Ferner sind bei der Hybrid-Getriebeanordnung vorzugsweise Lastschaltungen möglich, also Schaltungen zwischen Gangstufen, ohne dass eine Zugkraftunterbrechung stattfindet.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung kann mit wenigen Radialebenen realisiert werden, so dass eine axial kompakte Bauweise möglich ist. Auch weist die Hybrid-Getriebeanordnung vorzugsweise neben einer Achse zur Anbindung an den Verbrennungsmotor (und Achsen der ersten Elektromaschine und ggf. einer weiteren Elektromaschine) nur zwei weitere Achsen auf, von denen eine vorzugsweise koaxial zu Abtriebswellen angeordnet ist.
  • Eine Verbindung zwischen der ersten Welle und einer Welle, die koaxial zu der Achse der Abtriebswellen ist, erfolgt vorzugsweise über ein Zugmittel, insbesondere über einen Kettentrieb. Hierdurch kann eine vergleichsweise große Distanz zwischen diesen Achsen eingerichtet werden, und es kann eine angemessene Übersetzungsanpassung erfolgen.
  • Vorzugsweise beinhaltet die Hybrid-Getriebeanordnung ferner wenigstens eine zweite Elektromaschine, die insbesondere als Hochvoltstartergenerator ausgebildet sein kann und die vorzugsweise mit der ersten Welle verbunden ist.
  • Auch ist die dritte Welle vorzugsweise über einen zweiten Planetenradsatz mit einem Eingangsglied eines Differentials verbunden. Das Differential kann ein Kugeldifferential, ein Stirnraddifferential, ein Planetenraddifferential oder dergleichen sein.
  • Die folgenden Begriffe lassen sich im Rahmen der vorliegenden Offenbarung insbesondere wie folgt verstehen:
    • Eine Radpaarung beinhaltet genau zwei Zahnräder, die miteinander in Eingriff stehen, insbesondere miteinander kämmen. Die Zahnräder einer Radpaarung weisen vorzugsweise jeweils eine Stirnverzahnung auf, sind vorzugsweise in einer radialen Ebene angeordnet und sind vorzugsweise jeweils einer anderen Welle zugeordnet. Die Zahnräder der Radpaarung können zwei Festräder sein (sog. Konstanten-Radsatz). Bei einer schaltbaren Radpaarung können die zwei Zahnräder ein Festrad und ein Losrad (siehe unten) sein, die vorzugsweise gemeinsam eine Gangstufe (siehe unten) definieren.
  • Ein Radsatz (Stirnradsatz) beinhaltet wenigstens zwei miteinander in Eingriff stehende (insbesondere kämmende) Zahnräder, und kann eine oder mehrere Radpaarungen beinhalten, die vorzugsweise in einer gemeinsamen radialen Radsatzebene liegen. Sofern ein Radsatz ein Festrad aufweist, das mit zwei unterschiedlichen Zahnrädern in Eingriff steht, spricht man auch von einer Doppelnutzung des Festrades. Generell kann ein Radsatz auch ein Planetenradsatz sein.
  • Ein Losrad ist ein drehbar an einer Welle gelagertes Zahnrad, das mittels eines Schaltelementes mit der Welle verbindbar oder davon entkoppelbar ist. Ein Festrad ist ein an einer Welle drehfest festgelegtes Zahnrad.
  • Eine Kupplung dient zum Verbinden oder Lösen von Gliedern, wie einem Losrad und einer Welle, und ist vorliegend insbesondere durch eine Schaltkupplung gebildet, insbesondere eine formschlüssige Schaltkupplung wie eine Klauenkupplung. Die Kupplung kann jedoch auch eine Reibkupplung sein, oder eine formschlüssige Synchro-Schaltkupplung. Der Begriff der Kupplung ist gleichzusetzen mit dem Begriff eines Schaltelementes.
  • Ein Doppelelement beinhaltet zwei Kupplungen, die vorzugsweise unterschiedlichen Gliedern zugeordnet sind und die mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung alternativ schaltbar sind. Ferner beinhaltet das Doppelelement vorzugsweise eine Neutralstellung, in der keine der beiden Kupplungen geschaltet ist.
  • Zwei relativ zueinander drehbare Glieder sind verbunden, wenn sie zwangsläufig mit einer proportionalen Drehzahl drehen. Der Begriff „verbunden“ ist gleichzusetzen mit „wirkverbunden“. Unter einer „drehfesten Verbindung“ ist zu verstehen, dass die zwei Glieder mit der gleichen Drehzahl drehen. Zwei Glieder sind dann verbindbar, wenn sie entweder miteinander verbunden oder voneinander entkoppelt werden können. Vorzugsweise sind die zwei Glieder dabei mittels einer Kupplung oder einer Bremse miteinander verbindbar.
  • Zwei Elemente sind axial ausgerichtet, wenn sie sich in axialer Richtung zumindest teilweise überlappen und/oder wenn sie in einer gemeinsamen Radialebene liegen. Der Begriff der Radialebene ist vorzugsweise funktional zu verstehen und nicht geometrisch. Folglich können auch zwei Kupplungen eines Doppelelementes in einer gemeinsamen Radialebene liegen.
  • Dadurch, dass die erste Welle über zwei Kupplungen alternativ mit dem zweiten Glied des ersten Planetenradsatzes verbindbar ist, lassen sich zwei unterschiedliche EDA-Modi realisieren (ECVT1 und ECVT2).
  • Die Aufgabe wird vollkommen gelöst.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Welle über die erste Kupplung oder über die dritte Kupplung mit einer fünften Welle verbindbar, die vorzugsweise koaxial zu der dritten Welle angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ ist es bevorzugt, wenn die erste Welle mit einer sechsten Welle verbunden ist, die vorzugsweise koaxial zu der dritten Welle angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist die sechste Welle vorzugsweise mit einer siebten Welle verbunden.
  • Die erste Welle und die sechste Welle sind vorzugsweise über ein erstes Zugmittel miteinander verbunden, können jedoch auch über einen Stirnradsatz verbunden sein.
  • Die sechste Welle ist mit der siebten Welle vorzugsweise über einen dritten Stirnradsatz verbunden, der vorzugsweise auf einer der zweiten Welle gegenüberliegenden axialen Seite des ersten Zugmittels angeordnet ist, oder auf der gleichen axialen Seite.
  • Vorteilhaft ist es ferner, wenn die erste Kupplung und die dritte Kupplung koaxial zu der dritten Welle angeordnet sind. Zusätzlich oder alternativ ist es bevorzugt, wenn die erste Kupplung und die dritte Kupplung mittels einer ersten Betätigungseinrichtung betätigbar sind, insbesondere alternativ betätigbar sind. Zusätzlich oder alternativ ist es bevorzugt, wenn die sechste Welle koaxial zu der dritten Welle angeordnet ist und/oder wenn die siebte Welle koaxial zu der vierten Welle angeordnet ist.
  • An der sechsten Welle sind vorzugsweise ein Rad (wie beispielsweise ein Kettenrad) zur Verbindung mit der ersten Welle und ein weiteres Zahnrad zur Verbindung mit der siebten Welle angeordnet.
  • Die dritte Kupplung ist vorzugsweise auf einer der zweiten Welle gegenüberliegenden axialen Seite des ersten Zugmittels und/oder vorzugsweise auf einer der zweiten Welle gegenüberliegenden axialen Seite eines Stirnradsatzes angeordnet, der die sechste Welle und die siebte Welle miteinander verbindet.
  • Vorteilhaft ist es ferner, wenn die siebte Welle über einen ersten Stirnradsatz mit einer achten Welle verbunden ist, die vorzugsweise koaxial zu der dritten Welle angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ ist es bevorzugt, wenn die zweite Welle über einen zweiten Stirnradsatz mit der vierten Welle verbunden ist. Zusätzlich oder alternativ ist es bevorzugt, wenn die sechste Welle über einen dritten Stirnradsatz mit der siebten Welle verbunden ist. Zusätzlich oder alternativ ist es bevorzugt, wenn der erste Stirnradsatz und der dritte Stirnradsatz auf axial gegenüberliegenden Seiten der ersten Kupplung angeordnet sind.
  • All diese Maßnahmen tragen zu einer axial und radial kompakten Bauweise bei und ermöglichen einen großen Funktionsumfang.
  • Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist die erste Welle im Bereich von einem ersten axialen Ende der Hybrid-Getriebeanordnung angeordnet. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist die zweite Welle vorzugsweise im Bereich von einem zweiten axialen Ende der Hybrid-Getriebeanordnung angeordnet.
  • Die Formulierung, dass die Wellen im Bereich eines jeweiligen axialen Endes der Hybrid-Getriebeanordnung angeordnet ist, soll nicht bedeuten, dass die jeweilige Welle bis zum äußersten axialen jeweiligen Ende der Hybrid-Getriebeanordnung reichen muss. Damit soll vielmehr ausgedrückt werden, dass die erste Welle und die zweite Welle vorzugsweise im Bereich unterschiedlicher axialer Enden angeordnet sind, derart, dass dazwischen wenigstens eine Stirnradsatzebene und wenigstens eine Kupplungsebene angeordnet sind.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn der erste Planetenradsatz in axialer Richtung entweder zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle angeordnet ist oder wenn der erste Planetenradsatz auf einer der ersten Welle gegenüberliegenden axialen Seite einer Radialebene angeordnet ist, über die die erste Elektromaschine mit der zweiten Welle verbunden ist.
  • Mit anderen Worten kann der erste Planetenradsatz in axialer Richtung beispielsweise zwischen einer Radialebene, über die die erste Welle und die sechste Welle verbunden ist, und einer Radialebene angeordnet sein, über die die erste Elektromaschine und die zweite Welle verbunden sind. Alternativ kann der erste Planetenradsatz zwischen einer Radialebene, über die die erste Elektromaschine und die zweite Welle verbunden sind, und einer Konstant-Übersetzung bzw. Vorübersetzung angeordnet sein, über die die dritte Welle mit einem Ausgleichsgetriebe (Differential) zum Verteilen von Antriebsleistung verbunden ist.
  • Die oben genannten Maßnahmen tragen sämtlich zu einer axial kompakten Bauweise bei, und ggf. dazu, dass die Hybrid-Getriebeanordnung mit einem hohen Wirkungsgrad arbeiten kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zwei Glieder des ersten Planetenradsatzes mittels einer vierten Kupplung miteinander verbindbar. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es bevorzugt, wenn ein Glied des ersten Planetenradsatzes mittels einer fünften Kupplung an einem Gehäuse der Hybrid-Getriebeanordnung festlegbar ist.
  • Die vierte Kupplung kann dazu verwendet werden, um den ersten Planetenradsatz zu verblocken. In diesem Fall kann vorzugsweise ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb mittels der ersten Elektromaschine eingerichtet werden. Sofern sowohl die vierte Kupplung als auch die fünfte Kupplung vorhanden sind, lassen sich zudem zwei Elektro-Gangstufen zum Fahrbetrieb mittels der ersten Elektromaschine einrichten. Sofern nur die vierte Kupplung vorgesehen ist, ist es bevorzugt, wenn die hierüber eingerichtete Elektro-Gangstufe für den gesamten Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeugs ausgelegt ist.
  • Vorteilhaft ist es, wenn die vierte Kupplung und/oder die fünfte Kupplung koaxial zu dem ersten Planetenradsatz angeordnet ist bzw. sind und/oder wenn die vierte Kupplung und/oder die fünfte Kupplung in axialer Richtung zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle angeordnet sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die vierte Kupplung und die fünfte Kupplung als Doppelelement ausgebildet, das mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung betätigbar ist, derart, dass entweder die vierte Kupplung oder die fünfte Kupplung oder eine Neutralposition eingerichtet ist, bei der weder die vierte noch die fünfte Kupplung geschaltet ist.
  • Die vierte Kupplung und/oder die fünfte Kupplung ist bzw. sind vorzugsweise zwischen einer Radialebene, über die die erste Welle und die sechste Welle verbunden sind, und einer Radialebene angeordnet, über die die erste Elektromaschine und die zweite Welle verbunden sind. Besonders bevorzugt ist es, wenn die vierte Kupplung und/oder die fünfte Kupplung zwischen einer Ebene, über die die siebte Welle und die achte Welle verbunden sind, und einer Radialebene angeordnet ist bzw. sind, über die die erste Elektromaschine und die zweite Welle verbunden sind. Alternativ hierzu können die vierte Kupplung und/oder die fünfte Kupplung in axialer Richtung zwischen der Radialebene, über die die siebte Welle und die achte Welle verbunden sind, und einer Radialebene angeordnet sein, über die die erste Welle und die sechste Welle miteinander verbunden sind.
  • Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist die siebte Welle mit einer achten Welle verbunden, die vorzugsweise koaxial zu der dritten Welle angeordnet ist. Die Verbindung erfolgt vorzugsweise über einen ersten Stirnradsatz, der vorzugsweise an einem axialen Ende der Hybrid-Getriebeanordnung angeordnet ist.
  • Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es bevorzugt, wenn die fünfte Welle koaxial zu der dritten Welle angeordnet ist. Die vierte Kupplung und/oder die fünfte Kupplung sind vorzugsweise am Außenumfang der fünften Welle gelagert. In einer Alternative sind die vierte Kupplung und/oder die fünfte Kupplung an einem Außenumfang der dritten Welle gelagert.
  • Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Welle koaxial zu der dritten Welle angeordnet. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es bevorzugt, wenn die zweite Welle mit der vierten Welle verbunden ist.
  • Die Verbindung der zweiten Welle mit der vierten Welle erfolgt vorzugsweise über einen zweiten Stirnradsatz, der vorzugsweise in axialer Richtung zwischen dem ersten Planetenradsatz und weiteren Stirnradsätzen der Hybrid-Getriebeanordnung angeordnet ist. Vorzugsweise ist der zweite Stirnradsatz unmittelbar benachbart zu dem ersten Planetenradsatz angeordnet, und zwar in axialer Richtung gesehen.
  • In einer alternativen Ausgestaltung ist der zweite Stirnradsatz auf einer den anderen Stirnradsätzen der Hybrid-Getriebeanordnung abgewandten axialen Seite des ersten Planetenradsatzes angeordnet.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn die zweite Kupplung koaxial zu der vierten Welle angeordnet ist und/oder wenn die erste Kupplung und die dritte Kupplung als Doppelelement ausgebildet sind.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erste Elektromaschine koaxial zu einer neunten Welle angeordnet, die mit der zweiten Welle verbunden ist. Die Verbindung kann über einen Stirnradsatz erfolgen, der ggf. Zahnräder an der neunten Welle bzw. an der zweiten Welle und ggf. ein oder mehrere Zwischenzahnräder beinhaltet. Die Verbindung kann jedoch auch über ein zweites Zugmittel erfolgen.
  • Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es bevorzugt, wenn die erste Elektromaschine axial mit wenigstens einem Radsatz der Hybrid-Getriebeanordnung und/oder mit der ersten Welle überlappt. Die erste Elektromaschine kann mit dem ersten Planetenradsatz axial überlappen, kann jedoch auch auf einer dem ersten Planetenradsatz axial gegenüberliegenden Seite einer Radialebene angeordnet sein, über die die erste Elektromaschine und die zweite Welle miteinander verbunden sind.
  • Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn eine zweite Elektromaschine koaxial zu einer zehnten Welle angeordnet ist, die mit der ersten Welle verbunden ist oder die über eine siebte Kupplung mit der ersten Welle verbindbar ist.
  • Die zweite Elektromaschine hat vorzugsweise eine deutlich kleinere Leistung als die erste Elektromaschine. Die zweite Elektromaschine ist vorzugsweise als Hochvoltstartergenerator ausgebildet.
  • Die zweite Elektromaschine ist vorzugsweise im Betrieb immer mit dem Verbrennungsmotor verbunden. Mit der zweiten Elektromaschine lassen sich folglich vorzugsweise folgende Funktionen abdecken: ein Start des Verbrennungsmotors aus einer rein elektrischen Fahrt bei Antrieb durch die erste Elektromaschine; eine Bordnetzversorgung; ein serielles Kriechen und Fahren vorwärts/rückwärts; Unterstützung einer Verbrennungsmotor-Drehzahlregelung beim Ankoppeln und bei Schaltungen zwischen Gangstufen. Die zweite Elektromaschine kann beim Entlasten der Kupplungen unterstützen, indem die zweite Elektromaschine generatorisch arbeitet. Der erzeugte Strom kann von der ersten Elektromaschine zur Zugkraftunterstützung genutzt werden.
  • Die zweite Elektromaschine kann über einen Stirnradsatz mit der ersten Welle verbunden sein oder kann über ein drittes Zugmittel mit der ersten Welle verbunden sein. Generell ist es auch denkbar, die zweite Elektromaschine koaxial zu der ersten Welle anzuordnen.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn die dritte Welle über eine Konstant-Übersetzung mit einem Eingangsglied eines Ausgleichsgetriebes zum Verteilen von Antriebsleistung verbunden ist.
  • Die Konstant-Übersetzung kann durch Stirnradstufen realisiert sein.
  • Von besonderem Vorzug ist es, wenn die Konstant-Übersetzung einen zweiten Planetenradsatz aufweist. Der zweite Planetenradsatz weist in diesem Fall vorzugsweise eine gehäusefeste Anbindung von einem Glied auf, so dass der zweite Planetenradsatz immer verblockt ist. Vorzugsweise ist das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes an ein Gehäuse der Hybrid-Getriebeanordnung angebunden. Der zweite Planetenradsatz kann ein Minus- und ein Plusplanetensatz sein, es sind jedoch auch Planetensätze mit Stufenplaneten möglich.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Ausgleichsgetriebe koaxial zu der dritten Welle angeordnet. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn eine von zwei Abtriebswellen des Ausgleichsgetriebes sich in axialer Richtung durch die Hybrid-Getriebeanordnung hindurch erstreckt, derart, dass die eine Abtriebswelle als Innenwelle ausgebildet ist und die dritte Welle als Hohlwelle.
  • Vorzugsweise ist die dritte Welle mit einem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes ist vorzugsweise mit einem Eingangsglied des Ausgleichsgetriebes verbunden, das, wie oben erläutert, ein Differential üblicher Art sein kann.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Konstant-Übersetzung in axialer Richtung zwischen der dritten Welle und dem Ausgleichsgetriebe angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn der zweite Planetenradsatz in axialer Richtung zwischen dem Ausgleichsgetriebe und dem ersten Planetenradsatz angeordnet ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erste Welle mit einem Ausgangsglied einer sechsten Kupplung verbunden, in deren Eingangsglied verbrennungsmotorische Leistung einspeisbar ist.
  • Die sechste Kupplung kann eine Klauenkupplung sein, kann jedoch auch eine Reibkupplung sein. Mit der sechsten Kupplung ist es bevorzugt möglich, einen Verbrennungsmotor von der Hybrid-Getriebeanordnung abzutrennen, insbesondere auch von der zweiten Elektromaschine. Die Verwendung einer Reibkupplung kann vorteilhaft sein, da diese auch unter Last öffnen kann, z.B. bei einer Vollbremsung oder einer Fehlfunktion des Verbrennungsmotors. Ferner kann eine derartige Reibkupplung auch unter Differenzdrehzahl geschlossen werden, so dass ein sogenannter Schwungstart des Verbrennungsmotors möglich ist.
  • Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn die Kupplungen der Hybrid-Getriebeanordnung zumindest überwiegend, vorzugsweise sämtlich als Klauenkupplungen ausgebildet sind.
  • Dabei kann die sechste Kupplung hiervon ausgenommen sein, wie oben erläutert.
  • Durch die Ausgestaltung mit mehreren Stirnradsätzen und einem Planetenradsatz ist es möglich, dennoch sämtliche Schaltungen als Lastschaltungen durchzuführen, und auch eine Anbindung an den Verbrennungsmotor in allen Verbrennungsmotor-Gangstufen und Hybrid-Gangstufen unter Last durchzuführen.
  • Derartige Lastschaltverfahren beinhalten bei sog. abtriebsgestützten Schaltungen, dass die erste Elektromaschine mit einer festen Übersetzung zum Abtrieb hin verbunden ist und die Zugkraft alleine elektromotorisch abstützen kann, während der Verbrennungsmotor im Hintergrund eine lastfreie Schaltung ausführt, ähnlich wie bei einem automatisierten Schaltgetriebe.
  • Es versteht sich, dass auch bekannte Hybridfunktionen wie Motorstart, Lastpunktverschiebung und Rekuperation möglich sind.
  • Bei der Hybrid-Getriebeanordnung befindet sich ein erstes Zugmittel zur Verbindung der ersten Welle und der sechsten Welle vorzugsweise im Bereich eines Getriebeeingangs bzw. direkt benachbart zu einem Ausgang des Verbrennungsmotors. An der ersten Welle kann sich zusätzlich ein Schwingungstilger oder dergleichen befinden, sowie zusätzlich ein Zahnrad zur Anbindung einer zweiten Elektromaschine und optional eine sechste Kupplung zur Abkopplung des Verbrennungsmotors vom Getriebe. Die sechste Kupplung ist jedoch generell nicht notwendig, da zum rein elektrischen Fahren mittels der ersten Elektromaschine die Hybrid-Getriebeanordnung in eine Neutralposition geschaltet werden kann, bei der die erste Kupplung, die zweite Kupplung und die dritte Kupplung geöffnet sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die axiale Reihenfolge von Elementen der Hybrid-Getriebeanordnung ausgehend von einem axialen Ende im Bereich eines Getriebeeingangs Folgende: Radialebene mit erstem Stirnradsatz, Radialebene mit erster und/oder dritter Schaltkupplung, Radialebene mit drittem Stirnradsatz oder Radialebene mit erstem Zugmittel, Radialebene mit erstem Zugmittel oder Radialebene mit drittem Stirnradsatz, , Radialebene(n) mit zweiter und/oder mit vierter Kupplung und optional mit fünfter Kupplung, Radialebene mit zweitem Stirnradsatz oder Radialebene mit erstem Planetenradsatz, Radialebene mit erstem Planetenradsatz oder Radialebene mit zweitem Stirnradsatz, Radialebene mit zweitem Planetenradsatz und Ausgleichsgetriebe.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung;
    • 2 eine Schalttabelle von Kupplungen der Hybrid-Getriebeanordnung der 1;
    • 3 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung mit einer vierten und einer fünften Kupplung;
    • 4 eine Schalttabelle von Kupplungen der Hybrid-Getriebeanordnung der 3;
    • 5 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung mit einer sechsten Kupplung;
    • 6 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung mit einer sechsten Kupplung in Form einer Reibkupplung;
    • 7 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung mit einer siebten Kupplung;
    • 8 eine Schalttabelle der Hybrid-Getriebeanordnungen der 5 bis 7;
    • 9 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung;
    • 10 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung;
    • 11 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung;
    • 12 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung;
    • 13 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung;
    • 14 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung;
    • 15 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung;
    • 16 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung;
    • 17 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung;
    • 18 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung;
    • 19 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung;
    • 20 eine Schalttabelle der Hybrid-Getriebeanordnung der 19
  • In 1 ist eine erste Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Pkw, schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 beinhaltet eine erste Welle 12, die koaxial zu einer Antriebswelle An eines Verbrennungsmotors angeordnet wird. Die erste Welle 12 bildet eine erste Eingangswelle der Hybrid-Getriebeanordnung 10. Ferner weist die Hybrid-Getriebeanordnung 10 eine zweite Welle 14 auf, die mit einer ersten Elektromaschine EM1 verbunden ist und eine zweite Eingangswelle der Hybrid-Getriebeanordnung 10 darstellt. Eine dritte Welle 16 ist koaxial zu der zweiten Welle 14 vorgesehen und dient zum Ausgeben von Ausgangsleistung. Genauer gesagt ist die dritte Welle 16 mit einem nicht näher bezeichneten Eingangsglied eines Ausgleichsgetriebes AG verbunden. Das Ausgleichsgetriebe AG dient zum Verteilen von Antriebsleistung auf angetriebene Räder des Kraftfahrzeugs. Die zweite Welle 14 ist als Hohlwellenabschnitt um die dritte Welle 16 herum angeordnet. Die erste Welle 12 ist achsparallel versetzt zu der dritten Welle 16 angeordnet.
  • Eine vierte Welle 18 ist achsparallel versetzt zu der dritten Welle 16 und zu der ersten Welle 12 angeordnet. Eine fünfte Welle 20 ist über eine erste Kupplung A oder alternativ über eine dritte Kupplung C mit der ersten Welle 12 verbindbar. Die fünfte Welle 20 ist koaxial zu der dritten Welle 16 angeordnet, und zwar als Hohlwellenabschnitt um die dritte Welle 16 herum.
  • Die erste Kupplung A und die dritte Kupplung C sind als Doppelelement ausgebildet und mittels einer ersten Betätigungseinrichtung B1 alternativ betätigbar. Das Doppelelement mit den Kupplungen A und C ist koaxial um die fünfte Welle 20 herum angeordnet.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 beinhaltet ferner eine sechste Welle 22, die koaxial zu der dritten Welle 16 angeordnet ist, und zwar als Hohlwellenabschnitt um die fünfte Welle 20 herum. Die sechste Welle 22 ist über ein erstes Zugmittel Z1 mit der ersten Welle 12 verbunden. Das erste Zugmittel Z1 (wie auch sämtliche nachstehend beschriebenen Zugmittel) ist vorzugsweise als Kette ausgebildet. Alternativ zu dem ersten Zugmittel Z1 können die sechste Welle 22 und die erste Welle 12 auch mittels eines Stirnradsatzes verbunden sein. Die Verbindung zwischen der sechsten Welle 22 und der ersten Welle 12 wird allgemein auch als Anbindung A1 bezeichnet.
  • Die sechste Welle 22 ist über einen dritten Stirnradsatz ST3 mit einer siebten Welle 24 verbunden. Die siebte Welle 24 ist koaxial zu der vierten Welle 18 angeordnet. Der dritte Stirnradsatz ST3 beinhaltet ein mit der sechsten Welle 22 verbundenes Festrad und ein damit in Eingriff stehendes Festrad, das an der siebten Welle 24 festgelegt ist.
  • Die siebte Welle 24 ist über einen Stirnradsatz ST1 mit einer achten Welle 26 verbunden. Die achte Welle 26 ist koaxial zu der dritten Welle 16 angeordnet, und zwar als Hohlwellenabschnitt um die fünfte Welle 20 herum.
  • Der erste Stirnradsatz ST1 beinhaltet ein an der siebten Welle 24 festgelegtes Festrad, das mit einem Festrad in Eingriff steht, das an der achten Welle 26 festgelegt ist.
  • Die Kupplung A dient zum Verbinden der fünften Welle 20 und der achten Welle 26. Die Kupplung C dient zum Verbinden der sechsten Welle 22 und der fünften Welle 20.
  • Die erste Welle 12 ist koaxial zu einer ersten Achse a1. Die zweite Welle 14, die dritte Welle 16, die fünfte Welle 20, die sechste Welle 22 und die achte Welle 26 liegen koaxial zu einer zweiten Achse a2. Die vierte Welle 18 und die siebte Welle 24 sind koaxial zu einer dritten Achse a3.
  • Die erste Elektromaschine EM1 ist mit einer neunten Welle 28 verbunden, die koaxial zu einer vierten Achse a4 liegt. Die neunte Welle 28 und die zweite Welle 14 sind über ein zweites Zugmittel Z2 miteinander verbunden. Anstelle des zweiten Zugmittels Z2 kann die neunte Welle 28 auch mittels eines Stirnradsatzes mit der zweiten Welle 14 verbunden sein (Anbindung A2).
  • Eine zweite Elektromaschine EM2, die als Hochvoltstartergenerator (HVSG) ausgebildet ist, ist mit einer zehnten Welle 30 verbunden. Die zehnte Welle 30 ist koaxial zu einer fünften Achse a5. Die zehnte Welle 30 ist über ein drittes Zugmittel Z3 oder einen Stirnradsatz (Anbindung A3) mit der ersten Welle 12 verbunden.
  • Die erste Welle 12 kann über einen Schwingungstilger ST mit der Antriebswelle An des Verbrennungsmotors verbunden sein.
  • Die vierte Welle 18 ist über eine zweite Kupplung B, die mittels einer zweiten Betätigungseinrichtung B2 betätigbar ist, mit der siebten Welle 24 verbindbar. Die zweite Kupplung B ist koaxial zu der dritten Achse a3.
  • Die zweite Welle 14 ist über einen zweiten Stirnradsatz ST2 mit der vierten Welle 18 verbunden. Der zweite Stirnradsatz ST2 beinhaltet ein mit der vierten Welle 18 verbundenes Festrad, das mit einem Festrad in Eingriff steht, das an der zweiten Welle 14 festgelegt ist.
  • In 1 sind das zweite Zugmittel Z2 und der zweite Stirnradsatz ST2 in einer Radialebene gezeigt. In der Praxis wird für eine Anbindung der ersten Elektromaschine EM1 mittels eines Zugmittels ein separates Zugmittelrad an der zweiten Welle 14 vorgesehen werden. Im Falle der Anbindung über einen Stirnradsatz kann diese Anbindung in der gleichen Radialebene wie der zweite Stirnradsatz ST2 erfolgen.
  • Die fünfte Welle 20 ist über eine vierte Kupplung D mit der zweiten Welle 14 verbindbar. Die vierte Kupplung D ist mittels einer dritten Betätigungseinrichtung B3 betätigbar und ist koaxial zu der zweiten Achse a2 angeordnet.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung beinhaltet ferner einen ersten Planetenradsatz PS1. Der erste Planetenradsatz PS1 beinhaltet ein erstes Hohlrad H1, einen ersten Planetenträger PT1 und ein erstes Sonnenrad S1.
  • Ferner beinhaltet die Hybrid-Getriebeanordnung einen zweiten Planetenradsatz PS2. Der zweite Planetenradsatz PS2 beinhaltet ein zweites Hohlrad H2, einen zweiten Planetenträger PT2 und ein zweites Sonnenrad S2.
  • Das erste Hohlrad H1 ist mit der fünften Welle 20 verbunden. Das erste Sonnenrad S1 ist mit der zweiten Welle 14 verbunden. Der erste Planetenträger PT1 ist mit der dritten Welle 16 verbunden. Die dritte Welle 16 ist auch mit dem zweiten Sonnenrad S2 verbunden.
  • Das zweite Hohlrad H2 ist mit einem nicht näher bezeichneten Gehäuse der Hybrid-Getriebeanordnung 10 verbunden bzw. daran festgelegt. Der zweite Planetenradsatz PS2 wirkt folglich als eine Konstant-Übersetzung von dessen Sonnenrad S2 zu dessen Planetenträger PT2. Der zweite Planetenträger PT2 ist mit einem nicht näher bezeichneten Eingangsglied des Ausgleichsgetriebes AG verbunden. Das Ausgleichsgetriebe AG ist koaxial zu der zweiten Achse a2 angeordnet und weist zwei Abtriebswellen ab1, ab2 auf. Eine der zwei Abtriebswellen (die Welle ab2) erstreckt sich in axialer Richtung durch die Hybrid-Getriebeanordnung hindurch und ist als Innenwelle ausgebildet, um die herum die dritte Welle 16 und die fünfte Welle 20 angeordnet sind. Die zweite Welle 14, die sechste Welle 22 und die achte Welle 26 sind jeweils als Hohlwellenabschnitte um die fünfte Welle 20 herum angeordnet.
  • Der erste Planetenradsatz PS1 und der zweite Planetenradsatz PS2 sind koaxial zu der zweiten Achse a2 angeordnet.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung weist eine Mehrzahl von Radialebenen auf, und zwar wie folgt:
    • Eine erste Radialebene r1 ist in axialer Richtung unmittelbar benachbart zu dem Ausgleichsgetriebe AG. In der ersten Radialebene r1 ist der zweite Planetenradsatz PS2 angeordnet.
  • Eine zweite Radialebene r2 ist axial benachbart zu der ersten Radialebene r1. Der erste Planetenradsatz PS1 ist in der zweiten Radialebene r2 angeordnet.
  • Eine dritte Radialebene r3 ist axial benachbart zu der zweiten Radialebene r2. In der dritten Radialebene r3 sind der zweite Stirnradsatz ST2 und ggf. ein Radsatz zur Verbindung mit der ersten Elektromaschine EM1 angeordnet (bzw. zweites Zugmittel Z2).
  • In einer vierten Radialebene r4, die axial benachbart ist zu der dritten Radialebene r3, ist die vierte Kupplung D angeordnet. In einer fünften Radialebene r5, die benachbart ist zu der vierten Radialebene r4, ist die zweite Kupplung B angeordnet.
  • Die vierte Radialebene r4 und die fünfte Radialebene r5 können auch in eine Radialebene zusammengefasst werden, wenn die Betätigungseinrichtungen B2 und B3 dies ermöglichen.
  • Der dritte Stirnradsatz ST3 ist in einer sechsten Radialebene r6 angeordnet, die axial benachbart ist zu der fünften Radialebene r5. Das erste Zugmittel Z1 ist in einer siebten Radialebene r7 angeordnet, die axial benachbart ist zu der sechsten Radialebene r6.
  • Das Doppelelement mit den Kupplungen A, C ist in einer achten Radialebene r8 angeordnet, die benachbart ist zu der siebten Radialebene r7. In der achten Radialebene r8 kann auch ggf. das dritte Zugmittel Z3 (oder ein entsprechender Stirnradsatz) angeordnet sein.
  • Eine neunte Radialebene r9 ist axial benachbart zu der achten Radialebene r8. In der neunten Radialebene r9 ist der erste Stirnradsatz ST1 angeordnet. Die neunte Radialebene r9 bildet eine axial äußerste Radialebene der Hybrid-Getriebeanordnung.
  • Die erste Elektromaschine EM1 ist so angeordnet, dass sie in axialer Richtung mit wenigstens einer Kupplung und wenigstens einem Stirnradsatz der Hybrid-Getriebeanordnung überlappt. Die erste Elektromaschine EM1 erstreckt sich vorzugsweise ausgehend von der dritten Radialebene r3 hin zu dem dem Ausgleichsgetriebe AG entgegengesetzten axialen Ende.
  • Die zweite Elektromaschine EM2 ist vorzugsweise auf einer dem Ausgleichsgetriebe AG zugewandten axialen Seite der achten Radialebene r8 angeordnet und überlappt vorzugsweise ebenfalls mit wenigstens einem Stirnradsatz der Hybrid-Getriebeanordnung.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung ist generell für den Quereinbau in einem Kraftfahrzeug ausgelegt. Die Abtriebswellen ab1 und ab2 werden in diesem Fall (ggf. über Seitenwellen etc.) mit angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeugs verbunden. Vorzugsweise erfolgt der Einbau in dem Kraftfahrzeug vorne quer.
  • 2 zeigt eine Schalttabelle mit den unterschiedlichen Betriebsmodi der Hybrid-Getriebeanordnung 10 und den dabei jeweils geschlossenen Schaltelementen. In der Schalttabelle der 2 ist eine geschlossene Kupplung jeweils durch ein „X“ gekennzeichnet. Sofern ein Feld in der Schalttabelle frei ist, ist die entsprechende Kupplung (in 2 auch als Schaltelement bezeichnet) geöffnet.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 ist dazu eingerichtet, drei unterschiedliche verbrennungsmotorische Gangstufen einzurichten, die auch als Hybrid-Gangstufen H1 bis H3 bezeichnet werden können. Ferner ist die Hybrid-Getriebeanordnung 10 dazu eingerichtet, eine elektromotorische Gangstufe E2 mittels der ersten Elektromaschine EM1 einzurichten. Zudem sind zwei unterschiedliche EDA-Modi einrichtbar (ECVT1 und ECVT2). Schließlich ist auch ein Laden in Neutral (LiN) möglich.
  • In der ersten Hybrid-Gangstufe H1 sind die Kupplungen A und D geschlossen. In diesem Fall fließt Leistung von der ersten Welle 12 über die sechste Welle 22, die siebte Welle 24, die achte Welle 26 in die fünfte Welle 20. Da die vierte Kupplung D geschlossen ist, ist der erste Planetenradsatz PS1 verblockt (die vierte Kupplung D verbindet über die zweite Welle 14 und die fünfte Welle 20 das erste Sonnenrad S1 und das erste Hohlrad H1). Demzufolge fließt die Leistung von der fünften Welle 20 über den ersten Planetenradsatz PS1, der in diesem Fall als Konstant-Übersetzung arbeitet, und von dort aus dessen Planetenträger PT1 in den zweiten Planetenradsatz PS1, der immer als Konstant-Übersetzung arbeitet, und von dort über dessen Planetenträger PT2 in das Eingangsglied des Ausgleichsgetriebes AG2.
  • In der zweiten Hybrid-Gangstufe H2 sind die Kupplungen B und D geschlossen, so dass Antriebsleistung von der ersten Welle 12 über die sechste Welle 22 und die siebte Welle 24 in die vierte Welle 18, und von dort in die zweite Welle 14 fließt, und zwar in den aufgrund der geschlossenen Schaltkupplung D wiederum verblockten ersten Planetenradsatz PS1. In der dritten Hybrid-Gangstufe H3 sind die Kupplungen C und D geschlossen. Leistung von der ersten Welle 12 fließt über die sechste Welle 22 in die fünfte Welle 20 und von dort wiederum in den verblockten ersten Planetenradsatz PS1, da die vierte Kupplung D geschlossen ist.
  • In den drei Hybrid-Gangstufen kann ein rein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb eingerichtet werden. In diesem Fall dreht die zweite Elektromaschine EM2 mit. Auch die erste Elektromaschine EM1 dreht dabei mit in allen drei Hybrid-Gangstufen mit.
  • Ferner kann unter Verwendung der ersten Elektromaschine EM1 und/oder der zweiten Elektromaschine EM2 ein Hybrid-Betrieb eingerichtet werden. Die erste Elektromaschine EM1 und/oder die zweite Elektromaschine EM2 können dabei motorisch betrieben werden, um ggf. zusätzliche Antriebsleistung in die Hybrid-Getriebeanordnung 10 einzuspeisen (sog. „Boost“-Betrieb). Ferner können die erste Elektromaschine EM1 und/oder die zweite Elektromaschine EM2 auch generatorisch betrieben werden. In diesem Fall erfolgt über die generatorisch arbeitende Elektromaschine jeweils ein rekuperatorischer Betrieb.
  • Bei Schaltvorgängen im rein verbrennungsmotorischen Betrieb kann die erste Elektromaschine EM1 motorisch arbeiten, um die Zugkraft aufrechtzuerhalten. Folglich können Lastschaltvorgänge durchgeführt werden.
  • Eine Lastschaltung von der ersten Hybrid-Gangstufe H1 in die zweite Hybrid-Gangstufe H2 erfolgt vorzugsweise folgendermaßen:
    • Ausgangspunkt ist ein Betrieb, bei dem die Kupplungen A, D geschlossen sind, wie oben beschrieben, um die erste Hybrid-Gangstufe H1 einzurichten. Hierbei erfolgt beispielsweise ein verbrennungsmotorischer Betrieb.
  • Anschließend erfolgt ein Lastabbau an der Kupplung A und ein gleichzeitiger Lastaufbau an der ersten Elektromaschine EM1. Der Lastabbau kann erfolgen, indem der Verbrennungsmotor und die zweite Elektromaschine EM2 das Moment abbauen, oder dadurch, dass die zweite Elektromaschine EM2 das Drehmoment des Verbrennungsmotors generatorisch ausgleicht, so dass die Summe der Drehmomente vom Verbrennungsmotor und der zweiten Elektromaschine EM2 in etwa null ist. Anschließend kann die Kupplung A geöffnet werden.
  • Im Anschluss hieran wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors (und folglich der zweiten Elektromaschine EM2) abgesenkt, so dass die zweite Kupplung B synchron wird. Hierzu kann die zweite Elektromaschine EM2 beispielsweise generatorisch arbeiten, was bevorzugt ist, oder der Verbrennungsmotor kann in den Schubbetrieb gehen. Anschließend kann die zweite Kupplung B eingelegt werden.
  • Die anderen Gangwechsel zwischen Hybrid-Gangstufen erfolgen in entsprechender Weise.
  • Zum Einrichten der elektromotorischen Gangstufe (Elektro-Gangstufe E2) wird nur die Kupplung D geschlossen. Hierdurch wird die zweite Welle 14 mit der fünften Welle 20 verbunden, so dass der erste Planetenradsatz PS1 wiederum verblockt wird und Antriebsleistung aus der ersten Elektromaschine EM1 unmittelbar in den ersten Planetenradsatz PS2 und von dort in den zweiten Planetenradsatz PS2 und in das Ausgleichsgetriebe AG fließen kann.
  • Ein erster EDA-Modus (elektrodynamisches Anfahren) erfolgt, indem ausschließlich die Kupplung A geschlossen wird. Es entsteht ein Zustand, bei dem die erste Elektromaschine EM1 an dem ersten Sonnenrad S1 das Drehmoment des Verbrennungsmotors am ersten Hohlrad H1 abstützt. Es entsteht folglich ein Zustand, der ein „EDA-Anfahren“ vorwärts ermöglicht. Aus dem EDA-Modus (ECVT1) kann der Verbrennungsmotor in die erste Hybrid-Gangstufe H1 gelangen, weil dort nur das Schaltelement D zusätzlich zu schließen ist.
  • Die mögliche Zugkraft ist aus der Sicht des Verbrennungsmotors höher als in der Hybrid-Gangstufe H1, da die Übersetzung des Planetenradsatzes PS1 wirkt. Der Zustand ECVT1 kann auch als leistungsverzweigter CVT-Zustand bezeichnet werden, da aus Sicht des Verbrennungsmotors ein Teil der Leistung mechanisch über den ersten Planetenradsatz PS1 übertragen werden kann und ein Teil über die beiden Elektromaschinen EM1 und EM2. Darüber hinaus kann es ggf. noch eine weitere Elektromaschine an einer anderen Fahrzeugachse geben, die auch in den Leistungsfluss einbezogen werden kann.
  • In einem weiteren EDA-Modus ECVT2 ist nur das Schaltelement C geschlossen. Wiederum stützt die erste Elektromaschine EM1 an dem ersten Sonnenrad S1 ein Drehmoment des Verbrennungsmotors an dem ersten Hohlrad H1. In diesem Zustand kann eine Drehzahlanpassung bzw. -veränderung des Verbrennungsmotors durch die erste Elektromaschine EM1 ausgeglichen werden. So kann beispielsweise eine Drehzahlreduzierung an dem Verbrennungsmotor stattfinden und es können effiziente Betriebspunkte für die Antriebsaggregate gewählt werden.
  • Anstelle einer Drehzahlreduzierung kann der ECVT2-Modus auch zu einer spontanen Drehzahlerhöhung am Verbrennungsmotor genutzt werden, und zwar als Alternative zu einer Rückschaltung. Die mögliche Zugkraft aus der Sicht des Verbrennungsmotors ist höher als in der Hybrid-Gangstufe H3, da die Übersetzung des Planetenradsatzes PS1 wirkt.
  • Mittels der ersten Elektromaschine EM1 ist in der Elektro-Gangstufe E2 ein rein elektrischer Fahrzeugantrieb zum Anfahren und zum Fahren vorwärts/rückwärts möglich. Da in diesem Zustand sämtliche Kupplungen A, B, C geöffnet sind, ist der Verbrennungsmotor dabei abgekoppelt.
  • Ferner kann die erste Elektromaschine EM1 zur Stützung der Zugkraft bei Schaltungen zwischen Hybrid-Gangstufen H1 bis H3 genutzt werden, wie oben beschrieben.
  • Mittels der zweiten Elektromaschine EM2 können folgende Funktionen realisiert werden. Zum einen kann ein Start des Verbrennungsmotors aus einer rein elektrischen Fahrt (aus der Elektro-Gangstufe E2 heraus) erfolgen. Die zweite Elektromaschine EM2 kann auch zur Bordnetzversorgung verwendet werden. Zudem ist ein serielles Kriechen und Fahren vorwärts/rückwärts möglich.
  • Der Verbrennungsmotor kann in allen Hybrid-Gangstufen H1 bis H3 angekoppelt werden, während die erste Elektromaschine EM2 die Elektro-Gangstufe E2 nutzt. Hierbei kann die zweite Elektromaschine EM2 beim Entlasten der Kupplungen A, B, C unterstützen, indem die zweite Elektromaschine EM2 generatorisch arbeitet. Der erzeugte Strom kann von der ersten Elektromaschine EM1 zur Zugkraftunterstützung genutzt werden.
  • Wenn nur das Schaltelement B geschlossen ist, dann sind der Verbrennungsmotor und die erste Elektromaschine EM1 unabhängig vom Abtrieb miteinander verbunden. Daher kann ggf. ein elektrischer Energiespeicher bei Bedarf mit hoher Leistung geladen werden (mit deutlich mehr Leistung als dies mit der zweiten Elektromaschine EM2 möglich ist, die vorzugsweise eine deutlich geringere Leistung (Nennleistung) hat als die erste Elektromaschine EM1).
  • Besonders bei niedrigen Temperaturen ist für den Start des Verbrennungsmotors in der Regel ein hohes Drehmoment erforderlich. Zum Verbrennungsmotor-Kaltstart kann dabei die große erste Elektromaschine EM1 verwendet werden, die deutlich mehr Startmoment aufbringen kann. Anders herum gesagt ist es vorteilhaft, dass die zweite Elektromaschine EM2 kleiner dimensioniert werden kann, indem sie nicht auf Sonderfälle wie besonders niedrige Temperaturen ausgelegt werden muss.
  • Nachstehend werden weitere Ausführungsformen von Hybrid-Getriebeanordnungen beschrieben, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Hybrid-Getriebeanordnung 10 der 1 und 2 entsprechen. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
  • In 3 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der zusätzlich zu den Kupplungen A bis D eine fünfte Kupplung E vorgesehen ist. Die fünfte Kupplung E ist dazu ausgebildet, die fünfte Welle 20 bei Bedarf mit einem Gehäuse der Hybrid-Getriebeanordnung 10 zu verbinden. Die fünfte Kupplung E kann folglich das erste Hohlrad H1 an dem Gehäuse festlegen. Hierdurch kann eine weitere Elektro-Gangstufe E1 für niedrigere Fahrgeschwindigkeiten realisiert werden. Die Elektro-Gangstufe E1 wird vorzugsweise zum Rückwärtsfahren eingesetzt. Rückwärts ist auf diese Weise ein hohes Achsmoment in einem seriellen Antriebsmodus möglich, und durch die rückwärts geringeren Anforderungen an die maximale Fahrgeschwindigkeit ist eine Schaltung in die längere Elektro-Gangstufe E2 nicht nötig.
  • Die erste Elektro-Gangstufe E1 kann auch bei Vorwärts- und Rückwärtsfahrt als rein elektrischer Kriechgang ausgelegt werden, beispielsweise in einem Parkhaus, wo nur begrenzte Geschwindigkeiten auftreten und ein verbrennungsmotorischer Betrieb nicht erwünscht ist.
  • Die fünfte Kupplung E kann als separate Kupplung ausgebildet werden, die mittels einer weiteren Betätigungseinrichtung betätigbar ist.
  • Wie es in 3 gezeigt ist, kann die fünfte Kupplung E jedoch mit der vierten Kupplung D in ein Doppelelement zusammengefasst werden, so dass die Kupplungen D und E alternativ mittels einer dritten Betätigungseinrichtung B3' betätigbar sind.
  • Die Schalttabelle für eine Hybrid-Getriebeanordnung mit der fünften Kupplung E ist in 4 gezeigt. Die Schalttabelle der 4 entspricht jener der 2 und beinhaltet lediglich zusätzlich die erste Elektro-Gangstufe E1, bei der nur die fünfte Kupplung E geschlossen ist.
  • Die Antriebswelle An des Verbrennungsmotors kann starr mit der ersten Welle 12 verbunden sein, vorzugsweise jedoch über einen Schwingungstilger oder dergleichen. Nichtsdestotrotz können sämtliche Schaltvorgänge unter Last und zugkraftunterbrechungsfrei erfolgen (mit Ausnahme eines Wechsels der Elektro-Gangstufen E1 und E2). Die Kupplungen A bis D bzw. A bis E können dabei jeweils als Klauenkupplungen ausgelegt sein.
  • Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Antriebswelle An über eine Kupplung mit der ersten Welle 12 zu verbinden. Hierdurch kann der Verbrennungsmotor von der gesamten Hybrid-Getriebeanordnung 10 abgekoppelt werden, einschließlich insbesondere der zweiten Elektromaschine EM2. Wie es in 5 gezeigt ist, kann die hierzu verwendete sechste Kupplung K0 als Klauenkupplung ausgelegt sein, die mittels einer vierten Betätigungseinrichtung B4 betätigbar ist.
  • Anstelle einer Klauenkupplung kann die sechste Kupplung K0 auch als Reibkupplung ausgebildet sein, die mittels einer Betätigungseinrichtung B4' betätigbar ist, wie es in 6 gezeigt ist. Der Vorteil hierbei ist es, dass die sechste Kupplung K0 auch unter Last geöffnet werden kann, z.B. bei einer Vollbremsung oder einer Fehlfunktion des Verbrennungsmotors. Die sechste Kupplung K0 kann dann auch unter Differenzdrehzahl geschlossen werden, so dass ein sog. Schwungstart des Verbrennungsmotors möglich ist (unter Ausnutzung der Trägheitsmasse der ersten Elektromaschine EM1 zum Verbrennungsmotorstart).
  • Die sechste Kupplung K0 kann in der vorherigen Ausführungsform vorgesehen werden sowie in sämtlichen anschließenden Ausführungsformen, soweit nichts anderes erwähnt ist.
  • Alternativ zu der sechsten Kupplung K0 kann eine siebte Kupplung K1 vorgesehen werden, wie es in 7 gezeigt ist. In diesem Fall ist die Antriebswelle An wiederum über einen Schwingungstilger ST oder dergl. mit der ersten Welle 12 verbunden, also im wesentlichen drehfest. Die zehnte Welle 30, die mit der zweiten Elektromaschine EM2 verbunden ist, ist in diesem Fall über eine siebte Kupplung K1 mit einer weiteren Welle verbunden, die mit der ersten Welle 12 über das dritte Zugmittel Z3 (oder einen entsprechenden Radsatz) verbunden ist. Hierdurch ist es möglich, nur die zweite Elektromaschine EM2 abzutrennen, so dass diese auch für andere Aufgaben bei einem Stillstand des Verbrennungsmotors eingesetzt werden kann (z.B. Antrieb eines Klimakompressors). Die siebte Kupplung K1 ist vorzugsweise als Klauenkupplung ausgebildet und ist vorzugsweise koaxial zu der Achse a5. Im Vergleich zu der Ausführungsform mit der sechsten Kupplung K0 ist das abzustützende Drehmoment an der siebten Kupplung K1 deutlich geringer, da nur das Drehmoment der zweiten Elektromaschine abgestützt werden muss. Die Schaltkraft der siebten Kupplung K1 ist folglich geringer. Die siebte Kupplung K1 kann beispielsweise anstelle einer Klauenkupplung auch durch eine Magnetkupplung realisiert sein.
  • 8 zeigt eine Schalttabelle für die beiden alternativen Ausführungsformen mit der sechsten Kupplung K0 oder der siebten Kupplung K1. Es ist anzumerken, dass die sechste Kupplung K0 und die siebte Kupplung K1 nur alternativ realisiert werden, also in der Regel nicht zusammen in einer Hybrid-Getriebeanordnung.
  • Es ist zu erkennen, dass die Kupplung K0 in den Hybrid-Gangstufen H1 bis H3 sowie in den EDA-Modi ECVT1 und ECVT2 sowie bei Laden in Neutral jeweils geschlossen werden muss. In den Elektro-Gangstufen E1 und E2 kann die Kupplung K0 geschlossen oder geöffnet sein, was in 8 durch ein „(X)“ gekennzeichnet ist.
  • Sofern die sechste Kupplung K0 nicht vorgesehen ist und stattdessen die siebte Kupplung K1, ist zu erkennen, dass diese in sämtlichen der in der Tabelle der 8 gezeigten Betriebsmodi geschlossen oder geöffnet sein kann „(X)“. Es versteht sich, dass dann, wenn der Betrieb der zweiten Elektromaschine EM2 sinnvoll ist, beispielsweise aus Komfortgründen, die Kupplung K1 generell vorab geschlossen wird.
  • Wie erwähnt, kann die sechste Kupplung K0 oder die siebte Kupplung K1 in der oben beschriebenen Hybrid-Getriebeanordnung verwendet werden, oder in einer beliebigen der nachstehend beschriebenen Hybrid-Getriebeanordnungen, soweit nichts anderes erwähnt ist.
  • In 9 ist eine weitere Hybrid-Getriebeanordnung 10' gezeigt. Hierbei erfolgt die Anbindung der ersten Elektromaschine EM1 über einen Stirnradsatz, der in 9 mit Z2' bezeichnet ist. Dabei ist ein mit der neunten Welle 28 drehfest verbundenes Festrad vorzugsweise direkt im Eingriff mit einem Festrad, das an der vierten Welle 18 festgelegt ist und das mit einem Festrad in Eingriff steht, das an der zweiten Welle 14 festgelegt ist. In 9 ist die Ausführungsform mit fünf Kupplungen A bis E gezeigt. Die Hybrid-Getriebeanordnung 10' kann jedoch auch mit nur vier Kupplungen A bis D realisiert werden. Gleiches gilt auch für die nachstehenden Ausführungsformen. Sofern die Kupplung E gezeigt ist, kann diese jeweils auch weggelassen werden.
  • 10 zeigt eine Hybrid-Getriebeanordnung 10", bei der die Anbindung der ersten Elektromaschine EM1 über ein zweites Zugmittel Z2 erfolgt. In diesem Fall sind an der zweiten Welle 14 und an der neunten Welle 28 jeweils Zugmittelräder, beispielsweise Kettenräder, festgelegt. In der Hybrid-Getriebeanordnung 10" kann die Anbindung der ersten Elektromaschine EM1 folglich axial unabhängig von der Radialebene erfolgen, in der der zweite Stirnradsatz ST2 angeordnet ist. Folglich wird bei der Ausführungsform der 10 der zweite Stirnradsatz ST2 in einer dritten Radialebene r3b angeordnet, die in axialer Richtung bspw. zwischen der zweiten Radialebene r2 und der vierten Radialebene r4 angeordnet ist, wie auch bei der Ausführungsform der 1.
  • Das zweite Zugmittel Z2 ist in einer Radialebene r3a angeordnet, die in axialer Richtung beispielhaft zwischen den Radialebenen r1 und r2 angeordnet ist, also zwischen den zwei Planetenradsätzen PS1, PS2. Entsprechend ist die zweite Welle 14 in zwei miteinander drehfest verbundene Wellenabschnitte 14a, 14b auf gegenüberliegenden axialen Seiten des ersten Planetenradsatzes PS1 aufgeteilt.
  • Bei dieser Ausführungsform kann die erste Elektromaschine EM1 unabhängig von der Position der vierten Welle 18 und der Übersetzung des zweiten Stirnradsatzes ST2 angebunden werden.
  • In 11 ist ein Hybrid-Antriebsstrang 10''' gezeigt, bei dem die axiale Reihenfolge der Elemente geändert ist.
  • Insbesondere ist axial neben der ersten Radialebene r1 eine vierte Radialebene r4''' angeordnet, in der das Doppelelement mit den Kupplungen D, E (oder nur die Kupplung D) angeordnet ist. Benachbart hierzu ist die zweite Radialebene r2''' mit dem ersten Planetenradsatz PS1 angeordnet. An diese schließt sich die dritte Radialebene r3''' mit dem ersten Stirnradsatz ST1 an. In einer sich axial daran anschließenden achten Radialebene r8''' ist das Doppelelement mit den Kupplungen A, C angeordnet. Daran schließt sich die sechste Radialebene r6''' an, in der der dritte Stirnradsatz ST3 angeordnet ist. Axial benachbart hierzu ist die siebte Radialebene r7''' mit dem ersten Zugmittel Z1. Axial benachbart hierzu ist die dritte Radialebene r3''' mit dem zweiten Stirnradsatz ST2 und der Anbindung der ersten Elektromaschine EM1. Bei der Ausführungsform der 11 bildet die dritte Radialebene r3''' folglich ein axiales Ende der Hybrid-Getriebeanordnung. In 11 ist die sechste Kupplung K0 gezeigt, die sich ggf. noch darüber hinaus erstreckt.
  • Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10''' ist die siebte Welle 24''' als Innenwelle ausgeführt, und die vierte Welle 18''' ist als Hohlwellenabschnitt um die siebte Welle 24''' herum ausgebildet. Mit anderen Worten ist das der zweiten Kupplung B zugeordnete Festrad des zweiten Stirnradsatzes ST2 als Losrad ausgebildet, das an der siebten Welle 24''' drehbar gelagert ist.
  • In 12 ist eine weitere Hybrid-Getriebeanordnung 10IV gezeigt. Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10IV sind die Radialebenen r4 und r5 in eine Radialebene zusammengefasst.
  • Ferner ist die siebte Welle 24IV als Innenwelle ausgebildet, und die vierte Welle 18IV ist als Hohlwellenabschnitt ausgebildet. Diese Ausgestaltung kann auch bei den Ausführungsformen der 9 und 10 realisiert werden. Ansonsten entspricht der Aufbau jenem der 1, insbesondere auch hinsichtlich der axialen Reihenfolge der Radialebenen.
  • In 13 ist eine Hybrid-Getriebeanordnung 10V gezeigt, bei der die dritte Kupplung C als Einzelschaltelement ausgebildet ist und die erste Kupplung A mit der zweiten Kupplung B als Doppelelement ausgebildet ist. Das Doppelelement mit den Kupplungen B, A ist mittels einer einzigen Betätigungseinrichtung B2V betätigbar und ist koaxial zu der dritten Achse a3 angeordnet. Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10V ist auch die achte Welle 26V als Hohlwellenabschnitt um die siebte Welle 24V herum angeordnet und folglich koaxial zu der dritten Achse a3.
  • Das Doppelelement mit den Kupplungen D, E und das Doppelelement mit den Kupplungen A, B sind in einer integrierten Radialebene r4/5/8 angeordnet, die axial benachbart ist zu der Radialebene r3 und durch die die Radialebenen r4, r5 und r8 der Ausführungsform der 1 zusammengefasst werden. Benachbart in axialer Richtung zu dieser Radialebene ist die Radialebene r9V, in der der erste Stirnradsatz ST1 angeordnet ist. Die siebte hierzu benachbarte Radialebene r7V beinhaltet das erste Zugmittel Z1. Hierzu wiederum axial benachbart ist die sechste Radialebene r6V, in der der dritte Stirnradsatz ST3 angeordnet ist. Am axialen Ende befindet sich die achte Radialebene r8V, in der die dritte Kupplung C angeordnet ist. Die dritte Kupplung C kann jedoch auch zwischen den Radialebenen r7V und r9V angeordnet sein.
  • Die Reihenfolge der Radialebenen ist hierbei r1, r2, r3, r4/5/8, r9V, r7V, r6V, r8V.
  • In 14 ist eine weitere Hybrid-Getriebeanordnung 10VI gezeigt, bei der die Radialebenen r6VI und r7VI gegenüber der Ausführungsform der 1 axial vertauscht sind. Die Anbindung des Verbrennungsmotors über das erste Zugmittel Z1 rückt folglich näher hin zu dem (optionalen) fünften Schaltelement E. Zwischen den Stirnradsätzen ST1 und ST3 ist in diesem Fall nur noch das Doppelelement mit den Kupplungen C und A angeordnet (in der Ebene r8).
  • Eine weitere Hybrid-Getriebeanordnung 10VII ist in 15 gezeigt.
  • Bei dieser Ausführungsform ist zum einen die axiale Anordnung der Radialebenen r2VII und r3VII vertauscht. Die zweite Anbindung A2 (zweites Zugmittel oder Stirnradsatz) der ersten Elektromaschine EM1 an die zweite Welle 14 kann folglich so angeordnet werden, dass diese direkt benachbart ist zu dem zweiten Planetenradsatz PS2. Mit anderen Worten ist die dritte Radialebene r3VII axial zwischen den Planetenradsätzen PS1 und PS2 angeordnet. Hierdurch ist es nicht notwendig, das erste Sonnenrad S1 über einen Steg mit der zweiten Welle 14 zu verbinden, der den gesamten ersten Planetenradsatz PS1 übergreift, wie in der Ausführungsform der 1. Das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes PS2 kann direkt mit der fünften Welle 20 verbunden sein, und zwar in dem Doppelelement D, E (oder nur im Bereich der Kupplung D, wenn E nicht vorgesehen ist).
  • In 16 ist eine Hybrid-Getriebeanordnung 10VIII gezeigt.
  • Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10VIII ist die siebte Radialebene r7VIII, in der das erste Zugmittel Z1 angeordnet ist, im Bereich eines axialen Endes angeordnet, und zwar benachbart zu einer Radialebene r6VIII, in der der dritte Stirnradsatz ST3 angeordnet ist. Die neunte Radialebene r9VIII ist in axialer Richtung zwischen der fünften Radialebene r5 und der achten Radialebene r8 angeordnet.
  • Mit anderen Worten ist die axiale Position der Stirnradsätze ST1 und ST3 vertauscht.
  • Hierdurch kann das erste Zugmittel Z1 axial an der Vorgelegewellenanordnung (mit den Wellen 18, 24) vorbeigeführt werden, axial benachbart zu der dritten Stirnradstufe ST3. Folglich kann das erste Zugmittel Z1 unabhängig vom räumlichen Schwenkungswinkel der Vorgelegewellenanordnung (mit den Wellen 18, 24) geführt werden.
  • Die Reihenfolge der Radialebenen ist hierbei r1, r3VII, r2VII,r4, r5, r9VIII,r8, r6VIII, r7VIII.
  • In 17 ist eine weitere Hybrid-Getriebeanordnung 10IX gezeigt. Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10IX ist der erste Stirnradsatz ST1 in die Radialebene des ersten Planetenradsatzes PS1 gelegt, derart, dass ein koaxial zu der dritten Achse a3 angeordnetes Zahnrad des ersten Stirnradsatzes ST1 an einer Außenverzahnung des ersten Hohlrades H1 IX eingreift bzw. damit kämmt. Die achte Welle 26IX ist als Hohlwellenabschnitt um die vierte Welle 18 herum angeordnet. Ferner ist die erste Kupplung A nunmehr koaxial zu der dritten Achse a3 und nicht mehr zu der zweiten Achse a2, ähnlich wie bei der Ausführungsform der 13. Das Doppelelement mit den Kupplungen A, B wird mittels einer zweiten Betätigungseinrichtung B2IX betätigt.
  • Die Reihenfolge der Radialebenen ist Folgende: r1 (mit dem zweiten Planetenradsatz PS2), r3VII (mit dem zweiten Stirnradsatz ST2 und der Anbindung der ersten Elektromaschine EM1), r2/9 (mit dem ersten Stirnradsatz ST1 und dem ersten Planetenradsatz PS1), r4 (mit dem Doppelelement D, E), r5 (mit dem Doppelelement A, B), r6IX (mit dem dritten Stirnradsatz ST3), r7IX (mit dem ersten Zugmittel Z1), r8IX (mit der dritten Kupplung C).
  • Da die Funktionen der Radialebenen r2 und r9 in eine einzelne Radialebene r2/9 integriert sind, kann eine Radialebene eingespart werden.
  • In 18 ist eine weitere Hybrid-Getriebeanordnung 10X gezeigt. Bei der Hybrid-Getriebeanordnung 10X ist die siebte Welle 24X wiederum als Innenwelle ausgebildet, und die vierte Welle 18X ist als Hohlwellenabschnitt um diese herum ausgebildet.
  • Axial benachbart zu der ersten Radialebene r1 (mit dem zweiten Planetenradsatz PS2) ist eine dritte Radialebene r3X, in der der zweite Stirnradsatz ST2 und die Anbindung A2 der ersten Elektromaschine EM2 angeordnet sind. Hierzu axial benachbart ist eine Radialebene r4/5, in der die zweite Kupplung B (koaxial zu der Achse a3) und ein Doppelelement mit den Kupplungen D und E (koaxial zu der Achse a2) angeordnet sind. Hieran schließt sich eine Radialebene r2X an, in der der erste Planetenradsatz PS1 angeordnet ist. An die Radialebene r2X schließen sich die Radialebenen r6 bis r9 an, die in der gleichen Reihenfolge ausgebildet sind wie bei der ersten Ausführungsform.
  • Die Reihenfolge der Radialebene ist folglich Folgende: r1, r3X, r4/5, r2X, r6, r7, r8, r9.
  • In 19 ist eine weitere Hybrid-Getriebeanordnung 10XI gezeigt. Diese entspricht hinsichtlich Aufbau und Radialebenen der Hybrid-Getriebeanordnung 10 der 1. Allerdings wurde die Anbindung des ersten Planetenradsatzes PS1 gespiegelt. Während bei der Ausführungsform der 1 das Sonnenrad über den ersten Planetenradsatz PS2 axial hinweg mit der zweiten Welle 14 verbunden ist, ist das Sonnenrad S1XI direkt mit der zweiten Welle 14 verbunden. Der erste Planetenträger PT1XI ist hingegen axial über den ersten Planetenradsatz PS1 hinweg mit der dritten Welle 16 verbunden. Das erste Hohlrad H1 des ersten Planetenradsatzes PS1 ist mit der fünften Welle 20 verbunden, und zwar über eine Anbindung, die axial zwischen dem ersten Planetenradsatz PS1 und der dritten Welle 16 angeordnet ist. Bei dieser alternativen Anbindung des ersten Planetenradsatzes PS1 wird gegenüber der Ausführungsform der 1 eine vertikale „Wand“ eingespart.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnungen der 9 bis 19 haben jeweils vorzugsweise einen identischen Funktionsumfang wie die Hybrid-Getriebeanordnung 10 der 1 (und/oder eine der Hybrid-Getriebeanordnungen der 3 bis 8), je nachdem, ob die fünfte Kupplung E und/oder die sechste Kupplung K0 oder die siebte Kupplung K1 vorgesehen ist.
  • Bei Ausführungsformen, die die sechste Kupplung K0 und die fünfte Kupplung E sowie die zweite Kupplung B als Einzelschaltelement haben, kann im reinen Elektrobetrieb über die erste Elektromaschine EM1 auf vier unterschiedliche mechanische Gangstufen zurückgegriffen werden, die in 20 dargestellt sind.
  • In diesem Fall ist bei sämtlichen Elektro-Gangstufen die zweite Kupplung B geschlossen. In der ersten Elektro-Gangstufe E1 ist, wie auch bei den obigen Ausführungsformen, die fünfte Kupplung E zusätzlich geschlossen. In der zweiten Elektro-Gangstufe E2 ist, wie auch bei den obigen Ausführungsformen, die vierte Kupplung D zusätzlich zu der Kupplung B geschlossen.
  • Eine weitere Elektro-Gangstufe EZ1 kann gebildet werden, indem zusätzlich zu der Kupplung B die erste Kupplung A geschlossen wird. Eine weitere zusätzliche Elektro-Gangstufe EZ2 kann gebildet werden, indem sowohl die zweite Kupplung B als auch die dritte Kupplung C geschlossen werden.
  • In allen Elektro-Gangstufen ist die sechste Kupplung K0 dann geöffnet, da bei geschlossener Kupplung B ansonsten der Verbrennungsmotor mitgeschleppt werden würde.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Hybrid-Getriebeanordnung
    12
    erste Welle
    14
    zweite Welle
    16
    dritte Welle
    18
    vierte Welle
    20
    fünfte Welle
    22
    sechste Welle
    24
    siebte Welle
    26
    achte Welle
    28
    neunte Welle
    30
    zehnte Welle
    EM1
    erste Elektromaschine
    EM2
    zweite Elektromaschine (HVSG)
    AG
    Ausgleichsgetriebe
    An
    Verbrennungsmotorwelle
    A
    erste Kupplung
    B
    zweite Kupplung
    C
    dritte Kupplung
    D
    vierte Kupplung
    E
    fünfte Kupplung
    K0
    sechste Kupplung
    K1
    siebte Kupplung
    PS1
    erster Planetenradsatz
    PS2
    zweiter Planetenradsatz
    S1, S2
    Sonnenrad
    H1,H2
    Hohlrad
    PT1, PT2
    Planetenträger
    ST1-ST3
    Stirnradsätze
    Z1/A1
    erstes Zugmittel (Kette) (oder Radsatz)
    Z2/A2
    zweites Zugmittel (oder Radsatz)
    Z3/A3
    drittes Zugmittel (oder Radsatz
    ab1, ab2
    Abtriebswellen zu AW1 ,AW2
    ST
    Schwingungstilger
    B1-B5
    Betätigungseinrichtungen (Aktuatoren)
    H1-H3
    Hybrid-Gangstufen
    E1, E2
    Elektro-Gangstufen (EM1)
    EZ1,EZ2
    Elektro-Gangstufen (EM1)
    EDA
    elektrodynamisches Anfahren
    LiN
    Laden in Neutral
    a1
    erste Achse
    a2
    zweite Achse
    a3
    dritte Achse
    a4
    vierte Achse
    a5
    fünfte Achse
    r1
    erste Radialebene
    r2
    zweite Radialebene
    r3
    dritte Radialebene
    r4
    vierte Radialebene
    r5
    fünfte Radialebene
    r6
    sechste Radialebene
    r7
    siebte Radialebene
    r8
    achte Radialebene
    r9
    neunte Radialebene
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013215114 A1 [0006]

Claims (15)

  1. Hybrid-Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit: - einer ersten Welle (12) zum Einspeisen von verbrennungsmotorischer Antriebsleistung, - einer zweiten Welle (14), die mit einer ersten Elektromaschine (EM1) verbunden ist, - einer dritten Welle (16) zum Ausgeben von Ausgangsleistung, - einer vierten Welle (18), die achsparallel versetzt zu der dritten Welle (16) ist, und - einem ersten Planetenradsatz (PS1), der ein erstes Glied (S1), ein zweites Glied (H1) und ein drittes Glied (PT1) aufweist, wobei die erste Welle (12) über eine erste Kupplung (A) oder alternativ über eine dritte Kupplung (C) mit dem zweiten Glied (H1) verbindbar ist, wobei die zweite Welle (14) über eine zweite Kupplung (B) mit der ersten Welle (12) verbindbar ist, wobei die zweite Welle (14) mit dem ersten Glied (S1) verbunden ist, und wobei die dritte Welle (16) mit dem dritten Glied (PT1) verbunden ist.
  2. Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 1, wobei - die erste Welle (12) über die erste Kupplung (A) oder über die dritte Kupplung (C) mit einer fünften Welle (20) verbindbar ist, die vorzugsweise koaxial zu der dritten Welle (16) angeordnet ist, und/oder wobei - die erste Welle (12) mit einer sechsten Welle (22) verbunden ist, die vorzugsweise koaxial zu der dritten Welle (16) angeordnet ist und/oder die vorzugsweise mit einer siebten Welle (24) verbunden ist.
  3. Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 2, wobei - die erste Kupplung (A) und die dritte Kupplung (C) koaxial zu der dritten Welle (16) angeordnet sind und/oder wobei - die erste Kupplung (A) und die dritte Kupplung (C) mittels einer ersten Betätigungseinrichtung (B1) betätigbar sind und/oder wobei die sechste Welle (22) koaxial zu der dritten Welle (16) angeordnet ist und/oder wobei die siebte Welle (24) koaxial zu der vierten Welle (18) angeordnet ist.
  4. Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 2 oder 3, wobei - die siebte Welle (24) über einen ersten Stirnradsatz (ST1) mit einer achten Welle (26) verbunden ist, die vorzugsweise koaxial zu der dritten Welle (16) angeordnet ist, und/oder wobei - die zweite Welle (14) über einen zweiten Stirnradsatz (ST2) mit der vierten Welle (18) verbunden ist, und/oder wobei - die sechste Welle (22) über einen dritten Stirnradsatz (ST3) mit der siebten Welle (24) verbunden ist. und/oder wobei - der erste Stirnradsatz (ST1) und der dritte Stirnradsatz (ST3) auf axial gegenüberliegenden Seiten der ersten Kupplung (A) angeordnet sind.
  5. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei - die erste Welle (12) im Bereich von einem ersten axialen Ende der Hybrid-Getriebeanordnung (10) angeordnet ist und/oder wobei - die zweite Welle (14) im Bereich von einem zweiten axialen Ende der Hybrid-Getriebeanordnung (10) angeordnet ist und/oder wobei - der erste Planetenradsatz (PS1) in axialer Richtung entweder zwischen der ersten Welle (12) und der zweiten Welle (14) angeordnet ist oder auf einer der ersten Welle (12) gegenüberliegenden axialen Seite einer Radialebene (r3) angeordnet ist, über die die erste Elektromaschine (EM1) mit der zweiten Welle (14) verbunden ist.
  6. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zwei Glieder (S1, H1) von dem ersten bis dritten Glied des ersten Planetenradsatzes (PS1) mittels einer vierten Kupplung (D) miteinander verbindbar sind und/oder wobei ein Glied (H1) von dem ersten bis dritten Glied des ersten Planetenradsatzes (PS1) mittels einer fünften Kupplung (E) an einem Gehäuse der Hybrid-Getriebeanordnung (10) festlegbar ist.
  7. Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 6, wobei die vierte Kupplung (D) und/oder die fünfte Kupplung (E) koaxial zu dem ersten Planetenradsatz (PS1) angeordnet ist bzw. sind und/oder wobei die vierte Kupplung (D) und/oder die fünfte Kupplung (E) in axialer Richtung zwischen der ersten Welle (12) und der zweiten Welle (14) angeordnet ist bzw. sind.
  8. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die siebte Welle (24) mit einer achten Welle (26) verbunden ist, die vorzugsweise koaxial zu der dritten Welle (16) angeordnet ist.
  9. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die zweite Welle (14) koaxial zu der dritten Welle (16) angeordnet ist und/oder wobei die zweite Welle (14) mit der vierten Welle (18) verbunden ist.
  10. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die erste Elektromaschine (EM1) koaxial zu einer neunten Welle (28) angeordnet ist, die mit der zweiten Welle (14) verbunden ist, und/oder wobei die erste Elektromaschine (EM1) axial mit wenigstens einem Radsatz (ST1, ST3) der Hybrid-Getriebeanordnung (10) und/oder mit der ersten Welle (12) überlappt.
  11. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-10, wobei eine zweite Elektromaschine (EM2) koaxial zu einer zehnten Welle (30) angeordnet ist, die mit der ersten Welle (14) verbunden oder die über eine siebte Kupplung (K1) mit der ersten Welle (14) verbindbar ist.
  12. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-11, wobei die dritte Welle (16) über eine Konstant-Übersetzung mit einem Eingangsglied eines Ausgleichsgetriebes (AG) zum Verteilen von Antriebsleistung verbunden ist.
  13. Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 12, wobei - die Konstant-Übersetzung einen zweiten Planetenradsatz (PS2) aufweist und/oder wobei - das Ausgleichsgetriebe (AG) koaxial zu der dritten Welle (16) angeordnet ist und/oder wobei - die Konstant-Übersetzung in axialer Richtung zwischen der dritten Welle (16) und dem Ausgleichsgetriebe (AG) angeordnet ist.
  14. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-13, wobei die erste Welle (12) mit einem Ausgangsglied einer sechsten Kupplung (K0) verbunden ist, in deren Eingangsglied verbrennungsmotorische Leistung einspeisbar ist.
  15. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-14, wobei die Kupplungen (A,B,C,D,E,KO,K1) der Hybrid-Getriebeanordnung (10) zumindest überwiegend, vorzugsweise sämtlich als Klauenkupplungen ausgebildet sind.
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