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DE102022201817A1 - Hybrid transmission and motor vehicle with a hybrid transmission - Google Patents

Hybrid transmission and motor vehicle with a hybrid transmission Download PDF

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DE102022201817A1
DE102022201817A1 DE102022201817.6A DE102022201817A DE102022201817A1 DE 102022201817 A1 DE102022201817 A1 DE 102022201817A1 DE 102022201817 A DE102022201817 A DE 102022201817A DE 102022201817 A1 DE102022201817 A1 DE 102022201817A1
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transmission
gear
hybrid transmission
planetary gear
input shaft
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German (de)
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Stefan Beck
Fabian Kutter
Matthias Horn
Thomas Martin
Michael Wechs
Johannes Kaltenbach
Martin Brehmer
Peter Ziemer
Ingo Pfannkuchen
Max Bachmann
Mladjan Radic
Christian Michel
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

Hybridgetriebe (1), aufweisend• eine erste und zweite Getriebeeingangswelle (2, 4) zur Anbindung eines Verbrennungsmotors (3) und einer ersten Elektromaschine (5),• ein Überlagerungsgetriebe (6), umfassend einen ersten Planetenradsatz (P1) mit einem Sonnenrad (P11), einem Hohlrad (P12) und einem Planetenträger (P13) und einen zweiten Planetenradsatz (P2) mit einem Sonnenrad (P21), einem Hohlrad (P22) und einem Planetenträger (P23),• ein Differenzial (7) mit einer ersten und zweiten Seitenwelle,• eine Hauptabtriebswelle (8), die koaxial zum Überlagerungsgetriebe (6) angeordnet und zur Anbindung des Differenzials (7) an das Überlagerungsgetriebe (6) eingerichtet ist,• ein erstes Schaltelement (A), das im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle (2) mit dem Sonnenrad (P11) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest verbindet,• ein zweites Schaltelement (B), das im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle (2) mit dem Planetenträger (P13) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest verbindet,• ein drittes Schaltelement (C), das im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle (2) mit dem Hohlrad (P12) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest verbindet,• ein viertes Schaltelement (D), das im geschlossenen Zustand das Sonnenrad (P21) des zweiten Planetenradsatzes (P2) mit einem Gehäuse (G) des Hybridgetriebes (1) drehfest verbindet, wobei diese vier Schaltelemente koaxial zum Überlagerungsgetriebe (6) angeordnet und formschlüssig ausgebildet sind.Hybrid transmission (1), having• a first and second transmission input shaft (2, 4) for connecting an internal combustion engine (3) and a first electric machine (5),• a superposition gear (6), comprising a first planetary gear set (P1) with a sun gear ( P11), a ring gear (P12) and a planet carrier (P13) and a second planetary gear set (P2) with a sun gear (P21), a ring gear (P22) and a planet carrier (P23),• a differential (7) with a first and second side shaft,• a main output shaft (8), which is arranged coaxially to the superimposed gear (6) and is set up to connect the differential (7) to the superimposed gear (6),• a first switching element (A), which in the closed state controls the first transmission input shaft (2) non-rotatably connected to the sun gear (P11) of the first planetary gear set (P1),• a second switching element (B) which, when closed, non-rotatably connects the first transmission input shaft (2) to the planet carrier (P13) of the first planetary gear set (P1). ,• a third switching element (C), which in the closed state connects the first transmission input shaft (2) to the ring gear (P12) of the first planetary gear set (P1) in a torque-proof manner,• a fourth switching element (D), which in the closed state connects the sun gear (P21 ) of the second planetary gear set (P2) with a housing (G) of the hybrid transmission (1) non-rotatably connected, wherein these four shifting elements are arranged coaxially to the superposition gear (6) and are designed to be form-fitting.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe für ein Kraftfahrzeug, aufweisend zwei Getriebeeingangswellen zur Anbindung einer jeweiligen Antriebsmaschine, ein Überlagerungsgetriebe mit zwei Planetenradsätzen, ein Differenzial, eine Hauptabtriebswelle und mindestens vier formschlüssige Schaltelemente. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Hybridgetriebe.The invention relates to a hybrid transmission for a motor vehicle, having two transmission input shafts for connecting a respective engine, a superimposed transmission with two planetary gear sets, a differential, a main output shaft and at least four positive-locking shifting elements. Furthermore, the invention also relates to a motor vehicle with such a hybrid transmission.

Beispielsweise offenbart die DE 10 2013 215 114 A1 einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, der einen Verbrennungsmotor mit einer Triebwelle, eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine mit einem Rotor, ein in Vorgelegebauweise ausgeführtes automatisiertes Schaltgetriebe mit einer Eingangswelle und mindestens einer Ausgangswelle, sowie ein in Planetenbauweise ausgebildetes Überlagerungsgetriebe mit zwei Eingangselementen und einem Ausgangselement aufweist. Bei diesem Hybridantrieb ist vorgesehen, dass das Überlagerungsgetriebe koaxial über einem freien Ende der Ausgangswelle angeordnet ist, und dass das erste Eingangselement des Überlagerungsgetriebes drehfest mit einer koaxial über der Ausgangswelle angeordneten Hohlwelle verbunden ist, die zur Ankopplung des Verbrennungsmotors über ein Koppelschaltelement drehfest mit einem Losrad der unmittelbar axial benachbarten Stirnradstufe des Schaltgetriebes sowie zur Überbrückung des Überlagerungsgetriebes über ein Überbrückungsschaltelement drehfest mit dem zweiten Eingangselement oder dem Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes verbindbar ist, dass das zweite Eingangselement des Überlagerungsgetriebes permanent mit dem Rotor der Elektromaschine in Triebverbindung steht, und dass das Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist.For example, the DE 10 2013 215 114 A1 a hybrid drive of a motor vehicle, which has an internal combustion engine with a drive shaft, an electric machine that can be operated as a motor and as a generator with a rotor, an automated manual transmission designed in countershaft design with an input shaft and at least one output shaft, and a superimposed transmission designed in planetary design with two input elements and one output element having. In this hybrid drive, it is provided that the superposition gear is arranged coaxially over a free end of the output shaft, and that the first input element of the superposition gear is non-rotatably connected to a hollow shaft arranged coaxially above the output shaft, which is non-rotatably connected to a loose wheel for coupling the internal combustion engine via a coupling shifting element the directly axially adjacent spur gear stage of the manual transmission and for bridging the superimposed gear via a bridging shifting element can be connected in a torque-proof manner to the second input element or the output element of the superimposed gear, that the second input element of the superimposed gear is permanently in drive connection with the rotor of the electric machine, and that the output element of the superimposed gear is rotatably connected to the output shaft.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein alternatives Hybridgetriebe für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen. Insbesondere soll das Hybridgetriebe kompakt ausgebildet sein und in einer Front-Quer-Anordnung im Kraftfahrzeug verbaut werden können. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der davon abhängigen Ansprüche, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Figuren.The object of the invention is to provide an alternative hybrid transmission for a motor vehicle. In particular, the hybrid transmission should have a compact design and be installed in a front-transverse arrangement in the motor vehicle. The object is achieved by the subject matter of independent patent claim 1. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims, the following description and the figures.

Ein erfindungsgemäßes Hybridgetriebe für ein Kraftfahrzeug umfasst

  • • eine erste Getriebeeingangswelle zur Anbindung einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors,
  • • eine zweite Getriebeeingangswelle zur Anbindung einer Rotorwelle einer ersten Elektromaschine,
  • • ein Überlagerungsgetriebe, umfassend einen ersten Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Planetenträger sowie einen zweiten Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Planetenträger,
  • • ein Differenzial mit einer ersten Seitenwelle und einer zweiten Seitenwelle, wobei die Seitenwellen zur Anbindung eines jeweiligen Rades des Kraftfahrzeugs eingerichtet sind,
  • • eine Hauptabtriebswelle, die koaxial zum Überlagerungsgetriebe angeordnet und zur Anbindung des Differenzials an das Überlagerungsgetriebe eingerichtet ist,
  • • ein erstes Schaltelement, das im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes drehfest verbindet,
  • • ein zweites Schaltelement, das im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle mit dem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes drehfest verbindet,
  • • ein drittes Schaltelement, das im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes drehfest verbindet,
  • • ein viertes Schaltelement, das im geschlossenen Zustand das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes mit einem Gehäuse des Hybridgetriebes drehfest verbindet,
wobei die vier Schaltelemente koaxial zum Überlagerungsgetriebe angeordnet, formschlüssig ausgebildet und zum Schalten von drei verbrennungsmotorischen Gängen und zumindest eines elektromotorischen Gangs eingerichtet sind. Durch das Fehlen von Vorgelegewellen wird das Hybridgetriebe kompakter, wobei insbesondere in radialer Richtung Bauraum eingespart wird.A hybrid transmission according to the invention for a motor vehicle includes
  • • a first transmission input shaft for connecting a crankshaft of an internal combustion engine,
  • • a second transmission input shaft for connecting a rotor shaft of a first electric machine,
  • • a superposition gear, comprising a first planetary gear set with a sun gear, a ring gear and a planet carrier and a second planetary gear set with a sun gear, a ring gear and a planet carrier,
  • • a differential with a first side shaft and a second side shaft, the side shafts being set up to connect a respective wheel of the motor vehicle,
  • • a main output shaft, which is arranged coaxially to the superimposed gear and is set up to connect the differential to the superimposed gear,
  • • a first switching element which, in the closed state, connects the first transmission input shaft to the sun gear of the first planetary gearset in a torque-proof manner,
  • • a second switching element which, when closed, non-rotatably connects the first transmission input shaft to the planet carrier of the first planetary gear set,
  • • a third switching element which, when closed, non-rotatably connects the first transmission input shaft to the ring gear of the first planetary gear set,
  • • a fourth switching element which, when closed, connects the sun gear of the second planetary gear set to a housing of the hybrid transmission in a torque-proof manner,
wherein the four shifting elements are arranged coaxially to the superposition gear, are designed to be form-fitting and are set up for shifting three internal combustion engine gears and at least one electric motor gear. Due to the lack of countershafts, the hybrid transmission is more compact, with space being saved in particular in the radial direction.

Unter einer Anbindung einer Welle oder einer Vorrichtung an einer anderen Welle oder an einer anderen Vorrichtung ist zu verstehen, dass diese Wellen oder Vorrichtungen entweder unmittelbar miteinander verbunden sind oder mittelbar über mindestens ein weiteres Bauteil, insbesondere über weitere Wellen und Zahnräder miteinander verbunden sein können. Beispielsweise ist die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors über mindestens eine weitere Welle mit der ersten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden. Beispielsweise ist die Rotorwelle der Elektromaschine über mindestens eine weitere Welle mit der zweiten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden.A connection of a shaft or a device to another shaft or to another device is to be understood that these shafts or devices are either directly connected to one another or can be indirectly connected to one another via at least one further component, in particular via further shafts and gears. For example, the crankshaft of the internal combustion engine is drivingly connected to the first transmission input shaft via at least one additional shaft. For example, the rotor shaft of the electric machine is drivingly connected to the second transmission input shaft via at least one additional shaft.

Insbesondere sind die beiden Getriebeeingangswellen koaxial zueinander ausgebildet und axial angrenzend aneinander, also nicht überlappend angeordnet. Unter einer Getriebeeingangswelle ist ein Getriebeelement zu verstehen, das zur Anbindung an eine jeweilige Antriebsmaschine, insbesondere an einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors oder einer Rotorwelle der Elektromaschine, eingerichtet ist. Die vom Verbrennungsmotor und/oder der ersten Elektromaschine erzeugte Antriebsleistung wird im Überlagerungsgetriebe zusammengeführt bzw. überlagert und über die Hauptabtriebswelle auf das Differenzial übertragen, wobei die Antriebsleistung im Differenzial auf die beiden Seitenwellen aufgeteilt und an ein mit der jeweiligen Seitenwelle wirkverbundenes Antriebsrad des Kraftfahrzeugs übertragen wird.In particular, the two transmission input shafts are designed coaxially to one another and are arranged axially adjacent to one another, ie not overlapping. A transmission input shaft is to be understood as meaning a transmission element which is set up for connection to a respective drive machine, in particular to a crankshaft of the internal combustion engine or a rotor shaft of the electric machine. The drive power generated by the internal combustion engine and/or the first electric machine is brought together or superimposed in the superposition gear and transmitted to the differential via the main output shaft, with the drive power in the differential being divided between the two side shafts and transmitted to a drive wheel of the motor vehicle that is operatively connected to the respective side shaft .

Jeder der beiden Planetenradsätze des Überlagerungsgetriebes umfasst mehrere Planetenräder, die drehbar an dem jeweiligen Planetenträger gelagert sind und mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen bzw. im Zahneingriff sind. Der jeweiligen Planetenradsatz des Überlagerungsgetriebes ist bevorzugt als Minusplanetenradsatz ausgebildet. Ein Minusplanetenradsatz weist ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Planetenträger und mehrere Planetenräder auf, wobei jedes Planetenrad drehbar an dem Planetenträger angeordnet ist und mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmt. Das Überlagerungsgetriebe dient insbesondere als Summiergetriebe.Each of the two planetary gear sets of the superposition gearing comprises a plurality of planet gears which are rotatably mounted on the respective planet carrier and mesh with the sun gear and the ring gear or are in meshing gears. The respective planetary gear set of the superposition gearing is preferably designed as a negative planetary gear set. A negative planetary gear set has a sun gear, a ring gear, a planet carrier and a plurality of planet gears, each planet gear being rotatably arranged on the planet carrier and meshing with the sun gear and the ring gear. The superposition gear serves in particular as a summing gear.

Durch die Kombination des Überlagerungsgetriebes mit den vier formschlüssigen Schaltelementen ergeben sich mehrere Funktionsmöglichkeiten für den Hybridantriebsstrang, beispielsweise verbrennungsmotorische bzw. hybridische Fahrmodi, elektromotorische Fahrmodi, Laden in neutral sowie ein elektrodynamischer Anfahrmodus. In einem verbrennungsmotorischen Gang befindet sich das Kraftfahrzeug in einem verbrennungsmotorischen Betrieb allein mittels Verbrennungsmotor oder in einem hybridischen Betrieb in Kombination von Verbrennungsmotor und einer Elektromaschine.The combination of the superposition gear with the four form-fit shifting elements results in several functional options for the hybrid drive train, for example combustion engine or hybrid driving modes, electric motor driving modes, charging in neutral and an electrodynamic starting mode. In an internal combustion engine gear, the motor vehicle is in internal combustion engine operation solely by means of the internal combustion engine or in hybrid operation in combination with an internal combustion engine and an electric machine.

Bevorzugt weist das Hybridgetriebe genau vier formschlüssige Schaltelemente auf. Unter einem formschlüssigen Schaltelement ist ein Schaltelement zu verstehen, das zur Verbindung zweier Bauteile, insbesondere zweier Wellen eine Verzahnung und/oder Klauen aufweist, die zur Herstellung der drehfesten Verbindung formschlüssig ineinandergreifen, wobei die Übertragung einer Leistung von einem Kupplungsteil auf den anderen Kupplungsteil des Schaltelements in einem vollständig geschlossenen Zustand hauptsächlich durch einen Formschluss erfolgt. Beispielsweise sind alle vier Schaltelemente als Klauenkupplungen ausgebildet.The hybrid transmission preferably has exactly four positive-locking shifting elements. A positive-locking shifting element is to be understood as meaning a shifting element which has teeth and/or claws for connecting two components, in particular two shafts, which engage in a positive-locking manner to produce the non-rotatable connection, with the transmission of power from one clutch part to the other clutch part of the shifting element in a fully closed state occurs mainly by a form fit. For example, all four shifting elements are designed as claw clutches.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind gemäß einer axialen Reihenfolge zunächst das Differenzial, daran angrenzend das vierte Schaltelement, daran angrenzend die Anbindung der ersten Elektromaschine, daran angrenzend der zweite Planetenradsatz des Überlagerungsgetriebes, daran angrenzend der erste Planetenradsatz des Überlagerungsgetriebes, daran angrenzend das dritte Schaltelement, daran angrenzend das zweite Schaltelement, daran angrenzend die Anbindung des Verbrennungsmotors und daran angrenzend das erste Schaltelement angeordnet. Mit anderen Worten befindet sich an einem ersten Endabschnitt des Gehäuses das Differenzial, wobei an einem zweiten Endabschnitt des Gehäuses, der entgegengesetzt zum ersten Gehäuseabschnitt angeordnet ist, das erste Schaltelement angeordnet ist. Eine Anbindung der jeweiligen Antriebsmaschine erfolgt bevorzugt über mindestens ein Zugmittel und/oder über mindestens ein Zwischenrad. Durch diese axiale Reihenfolge der Getriebeelemente wird das Hybridgetriebe sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung kompakter ausgebildet.According to a preferred embodiment, according to an axial sequence, first the differential, adjoining the fourth shifting element, adjoining the connection of the first electric machine, adjoining the second planetary gear set of the superimposed gear, adjoining the first planetary gear set of the superimposed gear, adjoining the third shifting element the second switching element is arranged adjacent thereto, the connection of the internal combustion engine is arranged adjacent thereto and the first switching element is arranged adjacent thereto. In other words, the differential is located on a first end section of the housing, with the first switching element being arranged on a second end section of the housing, which is arranged opposite to the first housing section. The respective drive machine is preferably connected via at least one traction mechanism and/or via at least one intermediate wheel. This axial sequence of the transmission elements makes the hybrid transmission more compact both in the axial direction and in the radial direction.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Hybridgetriebe einen dritten Planetenradsatz auf, der koaxial zum Überlagerungsgetriebe sowie im Leistungsfluss zwischen dem Überlagerungsgetriebe und dem Differenzial angeordnet ist, wobei der dritte Planetenradsatz ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenträger aufweist. Der dritte Planetenradsatz erzeugt eine Konstantübersetzung. Demgegenüber sind der erste und zweite Planetenradsatz zu einem Überlagerungsgetriebe zusammengefasst. Auch der dritte Planetenradsatz umfasst mehrere Planetenräder, die drehbar an dem Planetenträger gelagert sind und mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen bzw. im Zahneingriff sind. Der dritte Planetenradsatz ist bevorzugt als Minusplanetenradsatz ausgebildet.According to a preferred embodiment, the hybrid transmission has a third planetary gear set, which is arranged coaxially to the superposition gear and in the power flow between the superposition gear and the differential, the third planetary gear set having a sun gear, a ring gear and a planet carrier. The third planetary gear set creates a constant ratio. In contrast, the first and second planetary gear sets are combined to form a superposition gear. The third planetary gearset also includes a plurality of planetary gears which are rotatably mounted on the planetary carrier and mesh with the sun gear and the ring gear or are in toothed engagement. The third planetary gear set is preferably designed as a minus planetary gear set.

Vorzugsweise ist das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes mit der Hauptabtriebswelle drehfest verbunden, wobei der Planetenträger des dritten Planetenradsatzes an einem Differenzialkorb des Differenzials angebunden ist. Bevorzugt ist das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes mit einem Gehäuse des Hybridgetriebes drehfest verbunden. Beispielsweise ist der Planetenträger des dritten Planetenradsatzes mit dem Differenzialkorb drehfest verbunden. Unter einer drehfesten Verbindung ist eine nicht schaltbare Verbindung zwischen zwei Bauteilen zu verstehen, welche Drehzahl und Drehmoment überträgt. Durch drehfeste Verbindungen wird die Kompaktheit erhöht und das Gewicht der Hybridgetriebevorrichtung verringert.The sun gear of the third planetary gear set is preferably connected in a torque-proof manner to the main output shaft, with the planet carrier of the third planetary gear set being connected to a differential carrier of the differential. The ring gear of the third planetary gear set is preferably connected in a torque-proof manner to a housing of the hybrid transmission. For example, the planet carrier of the third planetary gear set is non-rotatably connected to the differential carrier. A non-rotatable connection is a non-switchable connection between two components that transmits speed and torque. Non-rotatable connections increase the compactness and reduce the weight of the hybrid transmission device.

Das Differenzial kann beispielsweise als Kegelraddifferenzial, Stirnraddifferenzial oder Planetenraddifferenzial ausgebildet sein. Die Seitenwellen des Differenzials sind gemeinsam auf einer Abtriebsachse des Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei die erste Getriebeeingangswelle und die zweite Getriebeeingangswelle koaxial zur Abtriebsachse angeordnet sind, wobei der Verbrennungsmotor und die erste Elektromaschine achsparallel zur Abtriebsachse angeordnet sind. Bevorzugt ist die Abtriebsachse die Frontantriebsachse des Kraftfahrzeugs. Mithin ist das Hybridgetriebe in einer Front-Quer-Anordnung im Kraftfahrzeug verbaut.The differential can be designed, for example, as a bevel gear differential, spur gear differential or planetary gear differential. The side waves of the differential are arranged together on an output axle of the motor vehicle, the first transmission input shaft and the second transmission input shaft being arranged coaxially to the output axis, the internal combustion engine and the first electric machine being arranged axis-parallel to the output axis. The output axle is preferably the front drive axle of the motor vehicle. Consequently, the hybrid transmission is installed in a front-transverse arrangement in the motor vehicle.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste Getriebeeingangswelle, die zweite Getriebeeingangswelle und die Hauptabtriebswelle als Hohlwellen ausgebildet, wobei sich die zweite Seitenwelle des Differenzials im Wesentlichen axial durch das gesamte Hybridgetriebe erstreckt. Mithin sind die Seitenwellen des Differenzials als Zentralwellen ausgebildet. Das Überlagerungsgetriebe kann dadurch vorteilhaft an das Differenzial positioniert werden, wobei dadurch das Hybridgetriebe in radialer und axialer Richtung kompakter wird.According to a preferred embodiment, the first transmission input shaft, the second transmission input shaft and the main output shaft are designed as hollow shafts, with the second side shaft of the differential extending essentially axially through the entire hybrid transmission. Consequently, the side shafts of the differential are designed as central shafts. As a result, the superposition gear can advantageously be positioned on the differential, which makes the hybrid gear more compact in the radial and axial direction.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes und der Hauptabtriebswelle drehfest verbunden. Bevorzugt ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden.According to a preferred embodiment, the planet carrier of the first planetary gear set is non-rotatably connected to the ring gear of the second planetary gear set and the main output shaft. Preferably, the ring gear of the first planetary gear set is non-rotatably connected to the planet carrier of the second planetary gear set.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Hybridgetriebe ein fünftes formschlüssiges Schaltelement auf, das koaxial zum Überlagerungsgetriebe angeordnet ist und in einem geschlossenen Zustand das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit einem Gehäuse des Hybridgetriebes drehfest verbindet. Mithin ist das fünfte formschlüssige Schaltelement dazu eingerichtet, im geschlossenen Zustand das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes stationär am Gehäuse des Hybridgetriebes festzulegen. Insbesondere schafft das fünfte formschlüssige Schaltelement einen weiteren elektromotorischen Gang, der eine kürzere Übersetzung aufweist. Der kurze elektromotorische Gangs wird vorzugsweise für rückwärts Anfahren verwendet.According to a preferred embodiment, the hybrid transmission has a fifth positive-locking shifting element, which is arranged coaxially with the superimposed transmission and, in a closed state, non-rotatably connects the sun gear of the first planetary gear set to a housing of the hybrid transmission. Consequently, the fifth positive-locking shifting element is set up to fix the sun gear of the first planetary gearset stationary on the housing of the hybrid transmission in the closed state. In particular, the fifth form-fit shifting element creates a further electromotive gear that has a shorter translation. The short electromotive gear is preferably used for reversing.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das erste und zweite Schaltelement oder das erste und dritte Schaltelement oder das zweite und dritte Schaltelement zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst ausgebildet. Das Doppelschaltelement weist insbesondere eine einzige Schaltgabel und einen einzigen Aktor zum Schalten der beiden Schaltelemente auf. Dadurch werden Bauraum, Gewicht und Getriebebauteile eingespart. Bevorzugt ist das Doppelschaltelement koaxial zum Überlagerungsgetriebe und zum Differenzial ausgebildet, wobei sich die zweite Seitenwelle axial durch das Doppelschaltelement erstreckt.According to a preferred embodiment, the first and second shifting element or the first and third shifting element or the second and third shifting element are combined to form a double shifting element. In particular, the double shifting element has a single shifting fork and a single actuator for shifting the two shifting elements. This saves installation space, weight and transmission components. The double shifting element is preferably designed coaxially with the superposition gear and the differential, with the second sideshaft extending axially through the double shifting element.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine zweite Elektromaschine an die erste Getriebeeingangswelle angebunden. Die zweite Elektromaschine ist bevorzugt als Startergenerator, insbesondere als Hochvolt-Startergenerator ausgebildet. Insbesondere ist die zweite Elektromaschine achsparallel zum Verbrennungsmotor sowie zur ersten Elektromaschine und zum Überlagerungsgetriebe angeordnet. Beispielsweise ist die zweite Elektromaschine über ein Zugmitteltrieb mit einer koaxial zur Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordneten Welle verbunden, wobei diese Welle über ein weiteres Zugmittel mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist. Bevorzugt erfolgt über die zweite Elektromaschine ein Start des Verbrennungsmotors aus einem rein elektrischen Fahrmodus. Ferner ist die zweite Elektromaschine für die Stromversorgung des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Auch ein serielles Kriechen, insbesondere Vorwärts- oder Rückwärtsfahren des Kraftfahrzeugs ist über die zweite Elektromaschine vorteilhaft. Die zweite Elektromaschine kann auch vorteilhaft zur Unterstützung einer Drehzahlregelung des Verbrennungsmotors beim Ankoppeln und bei Gangschaltungen dienen.According to a preferred embodiment, a second electric machine is connected to the first transmission input shaft. The second electric machine is preferably designed as a starter generator, in particular as a high-voltage starter generator. In particular, the second electric machine is arranged axis-parallel to the internal combustion engine and to the first electric machine and to the superposition gear. For example, the second electric machine is connected via a traction mechanism to a shaft arranged coaxially with the crankshaft of the internal combustion engine, this shaft being connected to the first transmission input shaft via a further traction mechanism. The internal combustion engine is preferably started from a purely electric driving mode via the second electric machine. Furthermore, the second electric machine is provided for the power supply of the vehicle electrical system. Serial crawling, in particular forward or backward driving of the motor vehicle, is also advantageous via the second electric machine. The second electric machine can also advantageously serve to support speed control of the internal combustion engine when coupling and when shifting gears.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Dämpfungseinrichtung achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle angeordnet, wobei die Dämpfungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors an das Hybridgetriebe anzubinden. Die Dämpfungseinrichtung kann einen Torsionsdämpfer und/oder einen Tilger und/oder eine Rutschkupplung aufweisen. Der Torsionsdämpfer kann als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein. Der Tilger kann als drehzahladaptiver Tilger ausgebildet sein.According to a preferred embodiment, a damping device is arranged axially parallel to the first transmission input shaft, the damping device being set up to connect the crankshaft of the internal combustion engine to the hybrid transmission. The damping device can have a torsion damper and/or an absorber and/or a slipping clutch. The torsion damper can be designed as a dual-mass flywheel. The absorber can be designed as a speed-adaptive absorber.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein als Trennkupplung ausgebildetes Schaltelement achsparallel zu der ersten Getriebeeingangswelle angeordnet, wobei die Trennkupplung dazu eingerichtet ist, das Hybridgetriebe von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors abzukoppeln. Mithin ist die Trennkupplung in dem Antriebsstrang zwischen dem Verbrennungsmotor und der ersten Getriebeeingangswelle angeordnet. Weiterhin kann die Trennkupplung im Leistungsfluss vom Verbrennungsmotor nach der Dämpfungseinrichtung angeordnet sein. Mittels der Trennkupplung lässt sich der Verbrennungsmotor zum rein elektrischen Fahren abkoppeln, wodurch der elektrische Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs energieeffizienter wird. Die Trennkupplung kann entweder als formschlüssiges oder als kraftschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein. Ein als formschlüssiges Schaltelement ausgebildete Trennkupplung ist kompakter und weist weniger Verluste als ein kraftschlüssiges Schaltelement auf. Ein Vorteil einer als reibschlüssiges Schaltelement ausgebildeten Trennkupplung ergibt sich aus der Möglichkeit dieses auch unter Last öffnen zu können, beispielsweise bei einer Vollbremsung oder einer Fehlfunktion des Verbrennungsmotors. Insbesondere kann eine reibschlüssige Trennkupplung auch bei Differenzdrehzahl der beiden Kupplungsteile geschlossen werden, sodass beispielsweise ein sogenannter „Schwungstart“ des Verbrennungsmotors mittels der zweiten Elektromaschine möglich ist, wobei dazu insbesondere die Trägheitsmasse der zweiten Elektromaschine zum Starten des Verbrennungsmotors ausgenutzt wird.According to a preferred embodiment, a shifting element designed as a separating clutch is arranged axially parallel to the first transmission input shaft, with the separating clutch being set up to decouple the hybrid transmission from the crankshaft of the internal combustion engine. Consequently, the separating clutch is arranged in the drive train between the internal combustion engine and the first transmission input shaft. Furthermore, the separating clutch can be arranged in the power flow from the internal combustion engine after the damping device. The internal combustion engine can be decoupled for purely electric driving by means of the separating clutch, which means that the electric driving operation of the motor vehicle becomes more energy-efficient. The separating clutch can be designed either as a form-fitting or as a force-fitting shifting element. A separating clutch designed as a form-fit shifting element is more compact and has less fewer losses than a non-positive switching element. An advantage of a separating clutch designed as a frictional shifting element results from the possibility of being able to open it under load, for example in the event of emergency braking or a malfunction of the internal combustion engine. In particular, a frictional separating clutch can also be closed when the two clutch parts rotate at different speeds, so that, for example, a so-called "pulse start" of the combustion engine is possible using the second electric machine, with the inertial mass of the second electric machine being used in particular to start the combustion engine.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Getriebeeingangswelle dazu eingerichtet, zumindest über ein Zugmittel und/oder über mindestens ein Zwischenrad mit dem achsparallel zum Überlagerungsgetriebe angeordneten Verbrennungsmotor verbunden zu sein. Unter dem Begriff verbunden ist eine nicht schaltbare Verbindung zwischen zwei Bauteilen zu verstehen, welche zu einer permanenten Übertragung einer Drehzahl und/oder eines Drehmoments vorgesehen ist. Die Verbindung kann dabei sowohl direkt oder über eine Festübersetzung erfolgen. Die Verbindung kann beispielsweise über eine Welle, eine Verzahnung, insbesondere eine Stirnradverzahnung, und/oder ein Umschlingungsmittel erfolgen. Beispielsweise ist das Zugmittel eine Kette oder ein Riemen. Vorzugsweise umschlingt das Zugmittel einen ersten Verzahnungsabschnitt, der koaxial zur Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordnet ist und einen zweiten Verzahnungsabschnitt, der koaxial zur ersten Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Alternativ kann der Verbrennungsmotor über eine Räderkette angebunden sein. Beispielsweise bilden mehrere Zahnräder eine Räderkette, wobei mindestens ein Zahnrad koaxial zur Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordnet ist, und wobei mindestens ein weiteres Zahnrad koaxial zur ersten Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Insbesondere ist ein Zwischenrad zwischen den beiden Zahnrädern angeordnet, wobei das Zwischenrad mit beiden Zahnrädern kämmt.According to a preferred embodiment, the first transmission input shaft is set up to be connected to the internal combustion engine, which is arranged axially parallel to the superimposed transmission, at least via a traction mechanism and/or via at least one intermediate wheel. The term connected is to be understood as meaning a non-switchable connection between two components, which is provided for the permanent transmission of a speed and/or a torque. The connection can be made either directly or via a fixed transmission. The connection can be made, for example, via a shaft, a toothing, in particular a spur gear toothing, and/or a belt. For example, the traction means is a chain or a belt. The traction means preferably wraps around a first toothed section, which is arranged coaxially with the crankshaft of the internal combustion engine, and a second toothed section, which is arranged coaxially with the first transmission input shaft. Alternatively, the internal combustion engine can be connected via a wheel chain. For example, several gears form a gear chain, with at least one gear being arranged coaxially with the crankshaft of the internal combustion engine, and with at least one other gear being arranged coaxially with the first transmission input shaft. In particular, an intermediate gear is arranged between the two gears, the intermediate gear meshing with both gears.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Getriebeeingangswelle dazu eingerichtet, zumindest über ein Zugmittel und/oder über mindestens ein Zwischenrad mit der achsparallel zum Überlagerungsgetriebe angeordneten ersten Elektromaschine verbunden zu sein. Vorzugsweise umschlingt das Zugmittel einen ersten Verzahnungsabschnitt, der koaxial zur Rotorwelle der ersten Elektromaschine angeordnet ist und einen zweiten Verzahnungsabschnitt, der koaxial zur zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Alternativ kann die erste Elektromaschine über eine Räderkette angebunden sein. Beispielsweise bilden mehrere Zahnräder eine Räderkette, wobei eines der Zahnräder koaxial zur Rotorwelle der ersten Elektromaschine angeordnet ist, und wobei ein weiteres Zahnrad koaxial zur zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Insbesondere ist ein Zwischenrad zwischen den beiden Zahnrädern angeordnet.According to a preferred embodiment, the second transmission input shaft is set up to be connected to the first electric machine, which is arranged axially parallel to the superposition gear, at least via a traction mechanism and/or via at least one intermediate wheel. The traction means preferably wraps around a first toothed section, which is arranged coaxially with the rotor shaft of the first electric machine, and a second toothed section, which is arranged coaxially with the second transmission input shaft. Alternatively, the first electric machine can be connected via a wheel chain. For example, several gears form a gear chain, one of the gears being arranged coaxially to the rotor shaft of the first electric machine, and another gear being arranged coaxially to the second transmission input shaft. In particular, an intermediate wheel is arranged between the two gear wheels.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor, zumindest eine erste Elektromaschine und ein erfindungsgemäßes Hybridgetriebe, wobei das Hybridgetriebe, der Verbrennungsmotor und die erste Elektromaschine achsparallel zueinander angeordnet sind. Optional umfasst das Kraftfahrzeug ferner zumindest eine zweite Elektromaschine, die achsparallel zu dem Hybridgetriebe, dem Verbrennungsmotor und der ersten Elektromaschine angeordnet ist. Ferner optional umfasst das Kraftfahrzeug zumindest eine dritte Elektromaschine, die an einer Heck-Antriebsachse angeordnet ist und somit achsparallel zu dem Hybridgetriebe, dem Verbrennungsmotor und der ersten Elektromaschine bzw. auch zu der zweiten Elektromaschine angeordnet ist.A motor vehicle according to the invention comprises an internal combustion engine, at least one first electric machine and a hybrid transmission according to the invention, the hybrid transmission, the internal combustion engine and the first electric machine being arranged axis-parallel to one another. Optionally, the motor vehicle also includes at least one second electric machine, which is arranged axially parallel to the hybrid transmission, the internal combustion engine and the first electric machine. The motor vehicle also optionally includes at least a third electric machine, which is arranged on a rear drive axle and is therefore arranged axially parallel to the hybrid transmission, the internal combustion engine and the first electric machine or also to the second electric machine.

Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt:

  • 1a einen Antriebsstrang mit einem Hybridgetriebe gemäß einer ersten Ausführungsform,
  • 1 b eine Schaltmatrix für das Hybridgetriebe des Antriebsstrangs nach 1a,
  • 2 ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang gemäß 1a.
  • 3 einen Antriebsstrang mit einem Hybridgetriebe gemäß einer zweiten Ausführungsform,
  • 4 einen Antriebsstrang mit einem Hybridgetriebe gemäß einer dritten Ausführungsform, und
  • 5 einen Antriebsstrang mit einem Hybridgetriebe gemäß einer vierten Ausführungsform.
Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings, with identical or similar elements being provided with the same reference symbols. This shows:
  • 1a a drive train with a hybrid transmission according to a first embodiment,
  • 1 b a switching matrix for the hybrid transmission of the drive train 1a ,
  • 2 a motor vehicle with a drive train according to 1a .
  • 3 a drive train with a hybrid transmission according to a second embodiment,
  • 4 a power train with a hybrid transmission according to a third embodiment, and
  • 5 a power train with a hybrid transmission according to a fourth embodiment.

1a zeigt einen Antriebsstrang mit einem Hybridgetriebe 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Hybridgetriebe 1 ist gemäß 2 stark vereinfacht in einem Kraftfahrzeug 100 verbaut dargestellt. 1a shows a drive train with a hybrid transmission 1 according to a first embodiment. The hybrid transmission 1 is according to 2 shown installed in a motor vehicle 100 in a greatly simplified manner.

2 zeigt das Kraftfahrzeug 100 mit zwei Achsen und vier Rädern 101, 102, 103, 104, wobei das Hybridgetriebe 1 an der Front-Achse des Kraftfahrzeugs 100 quer angeordnet ist. Ein Verbrennungsmotor 3 ist achsparallel zum Hybridgetriebe 1 angeordnet und antriebswirksam mit dem Hybridgetriebe 1 verbunden. Eine erste Elektromaschine 5 ist achsparallel zum Hybridgetriebe 1 und zum Verbrennungsmotor 3 angeordnet sowie antriebswirksam mit dem Hybridgetriebe 1 verbunden. Das Hybridgetriebe 1 weist ein Differenzial 7 mit zwei Seitenwellen 7.1, 7.2 auf. Über die beiden Seitenwellen 7.1, 7.2 des Differenzials 7 wird die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 3 und/oder der ersten Elektromaschine 5 auf die Antriebsräder 101, 102 an der Front-Achse des Kraftfahrzeugs 100 verteilt. An der Heck-Achse des Kraftfahrzeugs 100 können eine weitere Elektromaschine und ein weiteres Differenzial angeordnet sein, die vorliegend nicht näher dargestellt sind, wobei die weitere Elektromaschine zum elektrischen Antrieb der Heck-Achse vorgesehen ist. Durch eine weitere Elektromaschine an der Heck-Achse kann insbesondere ein Allrad-Antriebssystem realisiert werden. Alternativ kann der Antrieb an der Heck-Achse des Kraftfahrzeugs 100, wie vorliegend dargestellt, entfallen, wodurch Kosten, Gewicht und Bauraum eingespart werden. 2 shows motor vehicle 100 with two axles and four wheels 101, 102, 103, 104, hybrid transmission 1 being arranged transversely on the front axle of motor vehicle 100. An internal combustion engine 3 is arranged axially parallel to the hybrid transmission 1 and is connected to the hybrid transmission 1 in a drivingly effective manner. A first electric machine 5 is parallel to the axis of the hybrid transmission 1 and for combustion voltage motor 3 is arranged and drivingly connected to the hybrid transmission 1 . The hybrid transmission 1 has a differential 7 with two sideshafts 7.1, 7.2. The drive power of the internal combustion engine 3 and/or the first electric machine 5 is distributed to the drive wheels 101, 102 on the front axle of the motor vehicle 100 via the two side shafts 7.1, 7.2 of the differential 7. A further electric machine and a further differential, which are not shown in detail here, can be arranged on the rear axle of motor vehicle 100, the further electric machine being provided for electrically driving the rear axle. In particular, an all-wheel drive system can be implemented with an additional electric motor on the rear axle. Alternatively, the drive on the rear axle of motor vehicle 100, as shown here, can be omitted, which saves costs, weight and installation space.

Gemäß 1a umfasst das Hybridgetriebe 1 eine erste Getriebeeingangswelle 2 zur Anbindung einer Kurbelwelle 3.1 des Verbrennungsmotors 3 und eine zweite Getriebeeingangswelle 4 zur Anbindung einer Rotorwelle 5.1 der ersten Elektromaschine 5 sowie vier formschlüssige Schaltelemente A, B, C, D. Die beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 sind koaxial zueinander sowie axial aneinander angrenzend angeordnet, sodass sich die beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 in axialer Richtung nicht überlappen. Alle vier formschlüssigen Schaltelemente A, B, C, D sind koaxial zu den beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 angeordnet.According to 1a the hybrid transmission 1 comprises a first transmission input shaft 2 for connecting a crankshaft 3.1 of the internal combustion engine 3 and a second transmission input shaft 4 for connecting a rotor shaft 5.1 of the first electric machine 5 as well as four positive-locking shifting elements A, B, C, D. The two transmission input shafts 2, 4 are coaxial arranged to each other and axially adjacent to each other, so that the two transmission input shafts 2, 4 do not overlap in the axial direction. All four positive shifting elements A, B, C, D are arranged coaxially to the two transmission input shafts 2, 4.

Ferner umfasst das Hybridgetriebe 1 ein Überlagerungsgetriebe 6, mit einem ersten Planetenradsatz P1 mit einem Sonnenrad P11, einem Hohlrad P12 und einem Planetenträger P13 sowie mit einem zweiten Planetenradsatz P2 mit einem Sonnenrad P21, einem Hohlrad P22 und einem Planetenträger P23. Am jeweiligen Planetenträger P13, P23 sind Planetenräder P14, 24 drehbar gelagert, die mit dem jeweiligen Sonnenrad P11, P21 und dem jeweiligen Hohlrad P12, P22 in Zahneingriff sind.Furthermore, the hybrid transmission 1 includes a superposition gear 6, with a first planetary gear set P1 with a sun gear P11, a ring gear P12 and a planetary carrier P13 and with a second planetary gear set P2 with a sun gear P21, a ring gear P22 and a planetary carrier P23. Planetary gears P14, 24 are rotatably mounted on the respective planet carrier P13, P23 and mesh with the respective sun gear P11, P21 and the respective ring gear P12, P22.

Das Hybridgetriebe 1 umfasst auch ein Differenzial 7 und eine Hauptabtriebswelle 8, die koaxial zum Überlagerungsgetriebe 6 angeordnet und zur Anbindung des Differenzials 7 an das Überlagerungsgetriebe 6 eingerichtet ist. Das Differenzial 7 ist stark vereinfacht dargestellt, wobei die Seitenwellen des Differenzials nicht dargestellt sind. Die Seitenwellen des Differenzials 7 sind beispielsweise in 2, 4 und 5 dargestellt. Die beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 und die Hauptabtriebswelle 8 sind als Hohlwellen ausgebildet, wobei sich eine der beiden nicht dargestellten Seitenwellen des Differenzials 7 im Wesentlichen axial durch das gesamte Hybridgetriebe 1 erstreckt. 1 hat das Überlagerungsgetriebe 6, die Anbindung der Wellen des Überlagerungsgetriebes 6 und die Schaltelemente A, B, C, D im Fokus.The hybrid transmission 1 also includes a differential 7 and a main output shaft 8 which is arranged coaxially with the superposition gear 6 and is set up to connect the differential 7 to the superposition gear 6 . The differential 7 is shown in a highly simplified manner, with the side shafts of the differential not being shown. The side shafts of the differential 7 are, for example, in 2 , 4 and 5 shown. The two transmission input shafts 2 , 4 and the main output shaft 8 are designed as hollow shafts, with one of the two side shafts of the differential 7 (not shown) extending essentially axially through the entire hybrid transmission 1 . 1 has the superimposed gear 6, the connection of the shafts of the superimposed gear 6 and the shifting elements A, B, C, D in focus.

Das erste Schaltelement A verbindet im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle 2 drehfest mit dem Sonnenrad P11 des ersten Planetenradsatzes P1. An der ersten Getriebeeingangswelle 2 ist ein Festrad 20 angeordnet, wobei das Festrad 20 Teil eines Zugmitteltriebs zur Anbindung der Kurbelwelle 3.1 des Verbrennungsmotors 3 ist. Der Zugmitteltrieb umfasst ferner das Zugmittel 22 und ein Zahnrad 21, das drehfest mit der Kurbelwelle 3.1 verbunden ist. Mithin wird die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 3 über den Zugmitteltrieb mittels des Zugmittels 22 von der Kurbelwelle 3.1 auf die achsparallel dazu angeordnete erste Getriebeeingangswelle 2 übertragen.In the closed state, the first switching element A connects the first transmission input shaft 2 in a rotationally fixed manner to the sun gear P11 of the first planetary gear set P1. A fixed wheel 20 is arranged on the first transmission input shaft 2 , the fixed wheel 20 being part of a flexible drive for connecting the crankshaft 3 . 1 of the internal combustion engine 3 . The traction drive also includes the traction means 22 and a gear 21 which is non-rotatably connected to the crankshaft 3.1. Consequently, the drive power of the internal combustion engine 3 is transmitted via the traction mechanism drive by means of the traction mechanism 22 from the crankshaft 3.1 to the first transmission input shaft 2 arranged axially parallel thereto.

Das zweite Schaltelement B verbindet im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle 2 drehfest mit dem Planetenträger P13 des ersten Planetenradsatzes P1. Der Planetenträger P13 des ersten Planetenradsatzes P1 ist mit dem Hohlrad P22 des zweiten Planetenradsatzes P2 und mit der Hauptabtriebswelle 8 drehfest verbunden.In the closed state, the second switching element B connects the first transmission input shaft 2 in a torque-proof manner to the planet carrier P13 of the first planetary gear set P1. The planet carrier P13 of the first planetary gear set P1 is connected to the ring gear P22 of the second planetary gear set P2 and to the main output shaft 8 in a torque-proof manner.

Das dritte Schaltelement C verbindet im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle 2 drehfest mit dem Hohlrad P12 des ersten Planetenradsatzes P1. Das Hohlrad P12 des ersten Planetenradsatzes P1 ist mit dem Planetenträger P23 des zweiten Planetenradsatzes P2 und mit der zweiten Getriebeeingangswelle 4 drehfest verbunden. An der zweiten Getriebeeingangswelle 4 ist ein Festrad 40 angeordnet, wobei das Festrad 40 Teil einer Räderkette zur Anbindung der Rotorwelle 5.1 der ersten Elektromaschine 5 ist. Die Räderkette umfasst ferner das Zwischenrad 42 und ein Zahnrad 41, das drehfest mit der Rotorwelle 5.1 verbunden ist. Mithin wird die Antriebsleistung der ersten Elektromaschine 5 über die Räderkette mittels Zwischenrad 42 von der Rotorwelle 5.1 auf die achsparallel dazu angeordnete zweite Getriebeeingangswelle 4 übertragen.In the closed state, the third switching element C connects the first transmission input shaft 2 in a rotationally fixed manner to the ring gear P12 of the first planetary gear set P1. The ring gear P12 of the first planetary gear set P1 is non-rotatably connected to the planet carrier P23 of the second planetary gear set P2 and to the second transmission input shaft 4 . A fixed wheel 40 is arranged on the second transmission input shaft 4, the fixed wheel 40 being part of a gear chain for connecting the rotor shaft 5.1 of the first electric machine 5. The wheel chain also includes the intermediate wheel 42 and a gear 41 which is non-rotatably connected to the rotor shaft 5.1. Consequently, the drive power of the first electric machine 5 is transmitted via the gear chain by means of an intermediate wheel 42 from the rotor shaft 5.1 to the second transmission input shaft 4 arranged axially parallel thereto.

Das vierte Schaltelement D verbindet im geschlossenen Zustand das Sonnenrad P21 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest mit einem Gehäuse G des Hybridgetriebes 1. Je nach Schaltstellung der vier Schaltelemente wird die Antriebsleistung der beiden Antriebsmaschinen im Überlagerungsgetriebe zusammengeführt und über die Hauptabtriebswelle 8 in das Differenzial 7 eingeleitet.When closed, the fourth shifting element D connects the sun gear P21 of the second planetary gearset P2 in a torque-proof manner to a housing G of the hybrid transmission 1. Depending on the shift position of the four shifting elements, the drive power of the two drive machines is combined in the superimposed transmission and fed into the differential 7 via the main output shaft 8.

Gemäß einer axialen Reihenfolge beginnend an einem ersten Endabschnitt des Hybridgetriebes 1 ist zunächst das Differenzial 7, daran angrenzend das vierte Schaltelement D, daran angrenzend die Anbindung der ersten Elektromaschine 5, daran angrenzend der zweite Planetenradsatz P2 des Überlagerungsgetriebes 6, daran angrenzend der erste Planetenradsatz P1 des Überlagerungsgetriebes 6, daran angrenzend das dritte Schaltelement C, daran angrenzend das zweite Schaltelement B, daran angrenzend die Anbindung des Verbrennungsmotors 3 und daran angrenzend das erste Schaltelement A angeordnet. Mithin ist das erste Schaltelement A in einem zweiten Endabschnitt des Hybridgetriebes 1 angeordnet, der entgegengesetzt zum ersten Endabschnitt ist. Vorteilhaft an dem vorliegenden Hybridgetriebe 1 ist insbesondere die einfache und kompakte Bauweise, die Verwendung von nur drei Aktuatoren zum Schalten der vier formschlüssigen Schaltelemente A, B, C, D, geringe Bauteilbelastungen und geringe Getriebeverluste aufgrund der formschlüssigen Schaltelemente A, B, C, D, ein guter Verzahnungswirkungsgrad, sowohl verbrennungsmotorisch als auch elektrisch, und ein gute Übersetzungsreihe.According to an axial sequence starting at a first end section of the hybrid transmission 1, the first is the differential 7, adjoining it the fourth shifting element D, adjoining the connection of the first electric machine 5, adjoining the second planetary gear set P2 of the Superposition gear 6, adjoining the first planetary gear set P1 of the superposition gear 6, adjoining the third shifting element C, adjoining the second shifting element B, adjoining the connection of the internal combustion engine 3 and adjoining the first shifting element A arranged. Thus, the first shifting element A is arranged in a second end portion of the hybrid transmission 1, which is opposite to the first end portion. The particular advantages of the present hybrid transmission 1 are the simple and compact design, the use of only three actuators for shifting the four interlocking shifting elements A, B, C, D, low component loads and low transmission losses due to the interlocking shifting elements A, B, C, D , a good gearing efficiency, both internal combustion engine and electric, and a good range of gear ratios.

Der Antriebsstrang mit dem Hybridgetriebe 1 gemäß 1a weist mehrere Fahrmodi auf, die in der Schaltmatrix gemäß 1b dargestellt sind, wobei in den Spalten der Schaltmatrix die jeweiligen Schaltelemente A, B, C, D aufgeführt sind, und wobei in den Zeilen der Schaltmatrix die jeweiligen Fahrmodi H1, H2, H3, E2, EDA, LiN des Kraftfahrzeugs 100 aufgeführt sind. Durch den Eintrag eines Kreuzes in einem jeweiligen Kästchen der Schaltmatrix wird ein geschlossener Zustand des jeweiligen Schaltelements A, B, C, D dargestellt, wobei kein Eintrag einen geöffneten Zustand des jeweiligen Schaltelements A, B, C, D anzeigt. Mittels der vier formschlüssigen Schaltelemente A, B, C, D werden drei verbrennungsmotorische Gänge bzw. hybridische Fahrmodi H1, H2, H3, ein rein elektromotorischer Gang bzw. elektromotorischer Fahrmodus E2, ein elektrodynamischer Anfahrmodus EDA und der Fahrmodus Laden in Neutral LiN realisiert.The drive train with the hybrid transmission 1 according to 1a has several driving modes, which are shown in the switching matrix according to 1b are shown, the respective switching elements A, B, C, D being listed in the columns of the switching matrix, and the respective driving modes H1, H2, H3, E2, EDA, LiN of motor vehicle 100 being listed in the rows of the switching matrix. By entering a cross in a respective box of the switching matrix, a closed state of the respective switching element A, B, C, D is represented, with no entry indicating an open state of the respective switching element A, B, C, D. The four interlocking shifting elements A, B, C, D are used to implement three gears or hybrid driving modes H1, H2, H3, a purely electric motor gear or electric motor driving mode E2, an electrodynamic starting mode EDA and the charging in neutral LiN driving mode.

In einem ersten hybridischen Fahrmodus H1 sind das erste und vierte Schaltelement A und D geschlossen, wobei das zweite und dritte Schaltelement B und C geöffnet sind. In einem zweiten hybridischen Fahrmodus H2 sind vorliegend das zweite und vierte Schaltelement B und D geschlossen, wobei das erste und dritte Schaltelement A und C geöffnet sind. Im hybridische Fahrmodus H2 kann zusätzlich zu dem zweiten Schaltelement B ein beliebiges weiteres Schaltelement geschlossen werden, da nur das zweite Schaltelement B für die Gangbildung benötigt wird. Zur Schaltung, also für den Schaltvorgang ist es jedoch notwendig, wie dargestellt, das zweite und vierte Schaltelement B und D zu schließen. In einem dritten hybridischen Fahrmodus H3 sind das dritte und vierte Schaltelement C und D geschlossen, wobei das erste und zweite Schaltelement A und B geöffnet sind. In den hybridischen Fahrmodi H1, H2 und H3 ist der Verbrennungsmotor 3 stets am Antrieb des Fahrzeugs 100 beteiligt, wobei die erste Elektromaschine 5 den Antrieb unterstützen kann.In a first hybrid driving mode H1, the first and fourth switching elements A and D are closed, with the second and third switching elements B and C being open. In a second hybrid driving mode H2, the second and fourth switching elements B and D are presently closed, with the first and third switching elements A and C being open. In the hybrid driving mode H2, any additional shifting element can be engaged in addition to the second shifting element B, since only the second shifting element B is required for gear formation. However, for switching, ie for the switching process, it is necessary, as shown, to close the second and fourth switching elements B and D. In a third hybrid driving mode H3, the third and fourth switching elements C and D are closed, with the first and second switching elements A and B being open. In the hybrid driving modes H1, H2 and H3, the internal combustion engine 3 is always involved in driving the vehicle 100, with the first electric machine 5 being able to support the drive.

In einem rein elektrischen Fahrmodus E2 ist nur das vierte Schaltelement D geschlossen, wobei das erste, zweite und dritte Schaltelement A, B und C geöffnet sind. Der Antrieb des Fahrzeugs 100 erfolgt ausschließlich über die erste Elektromaschine 5, wobei der Verbrennungsmotor 3 vom Antrieb entkoppelt ist.In a purely electric driving mode E2, only the fourth switching element D is closed, with the first, second and third switching elements A, B and C being open. The vehicle 100 is driven exclusively via the first electric machine 5, with the internal combustion engine 3 being decoupled from the drive.

Das Anfahren des Fahrzeugs 100 erfolgt über das Überlagerungsgetriebe 6 mittels des Fahrmodus elektrodynamisches Anfahren EDA, wobei eine variable Übersetzung am ersten Planetenradsatz P1 des Überlagerungsgetriebes 6 bereitgestellt wird. Im elektrodynamischen Anfahrmodus EDA ist nur das erste Schaltelement A geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente B, C, D geöffnet sind. Der Verbrennungsmotor 3 ist über das Schaltelement A mit dem Sonnenrad P11 des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden, wobei die erste Elektromaschine 5 am Hohlrad P12 des ersten Planetenradsatzes P1 das Drehmoment des Verbrennungsmotors 3 abstützt. Der Planetenträger P13 des ersten Planetenradsatzes P1 ist mit der Hauptabtriebswelle 8 verbunden. Aus diesem elektrodynamisches Anfahrmodus EDA kann der Verbrennungsmotor 3 in den hybridischen Fahrmodus H1 gelangen, weil das erste Schaltelemente A in dem hybridischen Fahrmodus H1 geschlossen ist.The vehicle 100 is started via the superimposed gear 6 by means of the electrodynamic starting EDA driving mode, with a variable gear ratio being provided on the first planetary gear set P1 of the superimposed gear 6 . In the electrodynamic starting mode EDA, only the first shifting element A is closed, with all other shifting elements B, C, D being open. The internal combustion engine 3 is connected to the sun gear P11 of the first planetary gear set P1 via the switching element A, with the first electric machine 5 supporting the torque of the internal combustion engine 3 on the ring gear P12 of the first planetary gear set P1. The planetary carrier P13 of the first planetary gear set P1 is connected to the main output shaft 8 . From this electrodynamic starting mode EDA, the internal combustion engine 3 can move into the hybrid driving mode H1 because the first switching element A is closed in the hybrid driving mode H1.

Eine Lastschaltung aus dem hybridischen Fahrmodus H1 in den hybridischen Fahrmodus H2 ist ebenso wie eine Lastschaltung aus dem hybridischen Fahrmodus H2 in den hybridischen Fahrmodus H3 möglich. Ein elektrodynamischer Zustand des Hybridgetriebes 1 wird sowohl zum elektrodynamischen Anfahren als auch für diese Lastschaltungen verwendet. Beide Lastschaltungen erfolgen abtriebsgestützt durch die erste Elektromaschine 5, wobei das vierte Schaltelement D dabei stets geschlossen ist.Power shifting from hybrid driving mode H1 to hybrid driving mode H2 is possible, as is power shifting from hybrid driving mode H2 to hybrid driving mode H3. An electrodynamic state of hybrid transmission 1 is used both for electrodynamic starting and for these power shifts. Both load shifts take place with output support from the first electric machine 5, with the fourth shift element D always being closed.

Beispielsweise erfolgt die Lastschaltung aus dem hybridischen Fahrmodus H1 in den hybridischen Fahrmodus H2 durch den Ablauf folgender Verfahrensschritte: Im Ausgangszustand, dem hybridischen Fahrmodus H1 sind die Schaltelemente A und D geschlossen. Die Momente von Verbrennungsmotor 3 und erster Elektromaschine 5 werden derart eingestellt, dass einerseits das gewünschte Abtriebsmoment bereitgestellt wird und andererseits das auszulegende formschlüssige Schaltelement A lastfrei wird. Insbesondere erfolgt ein Lastabbau an dem ersten Schaltelement A und ein gleichzeitiger Lastaufbau an der ersten Elektromaschine 5. Danach wird das erste Schaltelement A geöffnet. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 wird abgesenkt, sodass das zweite Schaltelement B synchron wird. Dazu geht der Verbrennungsmotor 3 in den Schubbetrieb. Das zweite Schaltelement B kann dann eingelegt werden. Das vierte Schaltelement D bleibt während der Schaltung geschlossen. Die Lastschaltung aus dem hybridischen Fahrmodus H2 in den hybridischen Fahrmodus H3 verläuft entsprechend der Lastschaltung aus dem hybridischen Fahrmodus H1 in den hybridischen Fahrmodus H2, jedoch mit den dafür notwendigen Schaltelementen gemäß der Schaltmatrix. Eine Rückschaltung erfolgt analog zur Hochschaltung, nur in umgekehrter Reihenfolge der Verfahrensschritte. Auch Schubschaltungen sind möglich, da die erste Elektromaschine 5 ein Moment am ersten Planetenradsatz P1 bremsend abstützen kann.For example, the power shift from the hybrid driving mode H1 to the hybrid driving mode H2 takes place through the sequence of the following method steps: In the initial state, the hybrid driving mode H1, the switching elements A and D are closed. The torques of the internal combustion engine 3 and the first electric machine 5 are adjusted in such a way that on the one hand the desired output torque is provided and on the other hand the form-fit shifting element A to be designed is load-free. In particular, there is a load reduction on the first shifting element A and a simultaneous load buildup on the first electric machine 5. The first shifting element A is then opened. The speed of the internal combustion engine 3 is lowered so that the second switching element B is synchronous becomes. For this purpose, the internal combustion engine 3 goes into overrun mode. The second switching element B can then be inserted. The fourth switching element D remains closed during the shift. The power shift from the hybrid driving mode H2 to the hybrid driving mode H3 proceeds in the same way as the power shift from the hybrid driving mode H1 to the hybrid driving mode H2, but with the necessary switching elements according to the switching matrix. A downshift takes place in the same way as an upshift, only in the reverse order of the procedural steps. Overrun shifts are also possible since the first electric machine 5 can support a torque on the first planetary gear set P1 in a braking manner.

Der Fahrmodus LiN steht für Laden in Neutral und erlaubt einen Generatorbetrieb der ersten Elektromaschine 5 zur Erzeugung von elektrischer Energie, insbesondere um einen elektrischen Energiespeicher zu laden oder elektrische Verbraucher zu versorgen. Ein Verbraucher kann auch eine zweite Elektromaschine sein, die beispielsweise an der Heck-Achse des Fahrzeugs 100 angeordnet ist und das Fahrzeug 100 elektrisch antreibt. In dem Fahrmodus LiN ist nur das dritte Schaltelement C geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente A, B, D geöffnet sind. In dem Fahrmodus LiN drehen die erste Elektromaschine 5 und der Verbrennungsmotor 3 in einem festen Verhältnis zueinander. Dadurch ist auch ein Start des Verbrennungsmotors 3 mit der ersten Elektromaschine 5 möglich. Ferner ist ein Übergang von dem Fahrmodus LiN in den hybridischen Fahrmodus H3 möglich, weil das dritte Schaltelement C in beiden Fahrmodi geschlossen ist.The LiN driving mode stands for charging in neutral and allows the first electric machine 5 to be operated as a generator to generate electrical energy, in particular to charge an electrical energy store or to supply electrical consumers. A consumer can also be a second electric machine, which is arranged, for example, on the rear axle of vehicle 100 and drives vehicle 100 electrically. In the LiN driving mode, only the third switching element C is closed, with all other switching elements A, B, D being open. In the LiN driving mode, the first electric machine 5 and the internal combustion engine 3 rotate in a fixed ratio to one another. As a result, starting the internal combustion engine 3 with the first electric machine 5 is also possible. Furthermore, a transition from the LiN driving mode to the hybrid driving mode H3 is possible because the third switching element C is closed in both driving modes.

3 zeigt eine zweite Ausgestaltung des Hybridgetriebes 1 in einem Antriebsstrang, wobei diese zweite Ausgestaltung des Hybridgetriebes 1 im Wesentlichen auf die Ausgestaltung des Hybridgetriebes 1 gemäß 1a beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a durch ein fünftes formschlüssiges Schaltelement E, das koaxial zum Überlagerungsgetriebe 6 angeordnet ist. Das fünfte Schaltelement E verbindet in einem geschlossenen Zustand das Sonnenrad P11 des ersten Planetenradsatzes P1 drehfest mit einem Gehäuse G des Hybridgetriebes 1. Durch das fünfte Schaltelement E wird ein weiterer elektrischer Fahrmodus realisiert, wobei dazu nur das fünfte Schaltelement E geschlossen ist und das erste, zweite, dritte und vierte Schaltelement A, B, C und D geöffnet sind. In diesem weiteren elektrischen Fahrmodus ist eine Übersetzung für die erste Elektromaschine 5 kürzer als im elektrischen Fahrmodus E2, wobei der Antrieb des Fahrzeugs 100 ausschließlich über die erste Elektromaschine 5 erfolgt, und wobei der Verbrennungsmotor 3 vom Antrieb entkoppelt ist. Vorzugsweise wird dieser weiteren elektrischen Fahrmodus für rückwärts Anfahren verwendet, da bei Rückwärtsfahrt kein EDA Modus zur Verfügung steht. Beim Rückwärtsfahren ist auf diese Weise ein hohes Achsmoment in einem seriellen Antriebsmodus möglich und durch die geringeren Anforderungen an die maximale Fahrgeschwindigkeit beim Rückwärtsfahren ist eine Schaltung in einen längeren elektromotorischen Gang nicht nötig. Insbesondere kann der weitere elektrische Fahrmodus bei Vorwärts- und Rückwärtsfahrt als rein elektrischer Kriechgang verwendet werden, beispielsweise in einem Parkhaus, wo nur begrenzte Geschwindigkeiten auftreten und ein verbrennungsmotorischer Betrieb nicht erwünscht ist. Das fünfte Schaltelement E ist axial angrenzend an dem ersten Schaltelement A angeordnet. Ansonsten entsprechen sich das Hybridgetriebe 1 nach 1a und das Hybridgetriebe 1 nach 3. Die Schaltmatrix gemäß 1b gilt auch für das Hybridgetriebe 1 gemäß 3. 3 shows a second configuration of the hybrid transmission 1 in a drive train, this second configuration of the hybrid transmission 1 essentially being based on the configuration of the hybrid transmission 1 1a based. Therefore, the explanations to 1a referred. The embodiment according to 3 differs from the embodiment according to 1a by a fifth form-fitting switching element E, which is arranged coaxially to the superposition gear 6. In a closed state, the fifth shifting element E connects the sun gear P11 of the first planetary gear set P1 in a torque-proof manner to a housing G of the hybrid transmission 1. The fifth shifting element E implements a further electric driving mode, with only the fifth shifting element E being closed for this purpose and the first second, third and fourth switching element A, B, C and D are open. In this further electric driving mode, a gear ratio for the first electric machine 5 is shorter than in the electric driving mode E2, the vehicle 100 being driven exclusively via the first electric machine 5, and the internal combustion engine 3 being decoupled from the drive. This additional electric driving mode is preferably used for reversing, since no EDA mode is available when reversing. In this way, when reversing, a high axle torque is possible in a serial drive mode, and due to the lower requirements for the maximum driving speed when reversing, switching to a longer electric motor gear is not necessary. In particular, the additional electric driving mode can be used as a purely electric crawler gear when driving forwards and backwards, for example in a multi-storey car park, where speeds are limited and combustion engine operation is not desired. The fifth switching element E is arranged axially adjacent to the first switching element A. Otherwise, the hybrid transmission 1 correspond to 1a and the hybrid transmission 1 after 3 . The switching matrix according to 1b also applies to the hybrid transmission 1 according to 3 .

4 zeigt eine dritte Ausgestaltung des Hybridgetriebes 1 in einem Antriebsstrang, wobei diese dritte Ausgestaltung des Hybridgetriebes 1 im Wesentlichen auf die Ausgestaltung des Hybridgetriebes 1 gemäß 3 beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 1a und 3 verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 4 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 durch einen dritten Planetenradsatz P3, der koaxial zum Überlagerungsgetriebe 6 sowie im Leistungsfluss zwischen dem Überlagerungsgetriebe 6 und dem Differenzial 7 angeordnet ist. Der dritte Planetenradsatz P3 weist ein Sonnenrad P31, ein Hohlrad P32 und einen Planetenträger P33 auf. Mehrere Planetenräder P34 sind drehbar am Planetenträger P33 aufgenommen und kämmen mit dem Sonnenrad P31 und dem Hohlrad P32 des dritten Planetenradsatzes P3. Das Sonnenrad P31 des dritten Planetenradsatzes P3 ist mit der Hauptabtriebswelle 8 drehfest verbunden, wobei der Planetenträger P33 des dritten Planetenradsatzes P3 mit einem Differenzialkorb 7.3 des Differenzials 7 drehfest verbunden ist. Ferner ist das Hohlrad P32 des dritten Planetenradsatzes P3 mit einem Gehäuse G des Hybridgetriebes 1 drehfest verbunden, somit stationär festgelegt. 4 shows a third embodiment of the hybrid transmission 1 in a drive train, this third embodiment of the hybrid transmission 1 essentially being based on the embodiment of the hybrid transmission 1 3 based. Therefore, the explanations to 1a and 3 referred. The embodiment according to 4 differs from the embodiment according to 3 by a third planetary gear set P3, which is arranged coaxially to the superimposed gear 6 and in the power flow between the superimposed gear 6 and the differential 7. The third planetary gear set P3 has a sun gear P31, a ring gear P32 and a planet carrier P33. A plurality of planet gears P34 are rotatably accommodated on the planet carrier P33 and mesh with the sun gear P31 and the ring gear P32 of the third planetary gear set P3. The sun gear P31 of the third planetary gear set P3 is non-rotatably connected to the main output shaft 8, the planet carrier P33 of the third planetary gear set P3 being non-rotatably connected to a differential carrier 7.3 of the differential 7. Furthermore, the ring gear P32 of the third planetary gear set P3 is connected in a rotationally fixed manner to a housing G of the hybrid transmission 1, and is therefore fixed in a stationary manner.

Des Weiteren unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel gemäß 4 von dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 durch eine zweite Elektromaschine 10 und eine Dämpfungseinrichtung 9. Die zweite Elektromaschine 10 ist als Hochvolt-Startergenerator ausgebildet und über einen Zugmitteltrieb mit der Kurbelwelle 3.1 des Verbrennungsmotors 3 und der ersten Getriebeeingangswelle 2 antriebswirksam verbunden. Der Zugmitteltrieb umfasst ein drehfest mit der Rotorwelle 10.1 der zweiten Elektromaschine 10 verbundenes Zahnrad 31, ein Festrad 30 an einer Zwischenwelle 11 und ein Zugmittel 32, welches das Zahnrad 31 und das Festrad 30 umschlingt. Die zweite Elektromaschine 10 kann alternativ über eine Räderkette an die Zwischenwelle 11 angebunden sein. Die Zwischenwelle 11 ist koaxial zur Kurbelwelle 3.1 des Verbrennungsmotors 3 angeordnet und verbindet über die Dämpfungseinrichtung 9 die Kurbelwelle 3.1 des Verbrennungsmotors 3 mit dem Hybridgetriebe 1. Dazu ist das Zahnrad 21 drehfest mit der Zwischenwelle 11 verbunden, wobei an der ersten Getriebeeingangswelle 2 das Festrad 20 angeordnet ist, und wobei das Zugmittel 22 das Zahnrad 21 und das Festrad 20 umschlingt. Alternativ kann die zweite Elektromaschine 10 auch koaxial zum Verbrennungsmotor 3 angeordnet sein. Ferner sind in 4 die beiden Seitenwellen 7.1, 7.2 des Differenzials 7 dargestellt. Die zweite Seitenwelle 7.2 des Differenzials 7 erstreckt sich im Wesentlichen axial durch das gesamte Hybridgetriebe 1. Der dritte Planetenradsatz P3 ist axial zwischen dem Differenzial 7 und dem vierten Schaltelement D angeordnet. Ansonsten entsprechen sich das Hybridgetriebe 1 nach 3 und das Hybridgetriebe 1 nach 4. Die Schaltmatrix gemäß 1b gilt auch für das Hybridgetriebe 1 gemäß 4.Furthermore, the embodiment differs according to FIG 4 according to the embodiment 3 by a second electric machine 10 and a damping device 9. The second electric machine 10 is designed as a high-voltage starter generator and is drivingly connected via a traction drive to the crankshaft 3.1 of the internal combustion engine 3 and the first transmission input shaft 2. The traction mechanism comprises a gear wheel 31 which is non-rotatably connected to the rotor shaft 10.1 of the second electric machine 10, a fixed wheel 30 on an intermediate shaft 11 and a traction mechanism 32, which connects the gear wheel 31 and the fixed wheel 30 wraps around Alternatively, the second electric machine 10 can be connected to the intermediate shaft 11 via a gear chain. The intermediate shaft 11 is arranged coaxially to the crankshaft 3.1 of the internal combustion engine 3 and connects the crankshaft 3.1 of the internal combustion engine 3 to the hybrid transmission 1 via the damping device 9. For this purpose, the gear wheel 21 is non-rotatably connected to the intermediate shaft 11, with the fixed wheel 20 being connected to the first transmission input shaft 2 is arranged, and wherein the traction means 22, the gear 21 and the fixed wheel 20 wraps around. Alternatively, the second electric machine 10 can also be arranged coaxially with the internal combustion engine 3 . Furthermore, in 4 the two side shafts 7.1, 7.2 of the differential 7 are shown. The second side shaft 7.2 of the differential 7 extends essentially axially through the entire hybrid transmission 1. The third planetary gear set P3 is arranged axially between the differential 7 and the fourth shifting element D. Otherwise, the hybrid transmission 1 correspond to 3 and the hybrid transmission 1 after 4 . The switching matrix according to 1b also applies to the hybrid transmission 1 according to 4 .

5 zeigt eine vierte Ausgestaltung des Hybridgetriebes 1 in einem Antriebsstrang, wobei diese vierte Ausgestaltung des Hybridgetriebes 1 im Wesentlichen auf die Ausgestaltung des Hybridgetriebes 1 gemäß 4 beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 1a, 3 und 4 verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 5 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 durch ein als Trennkupplung K0 ausgebildetes Schaltelement. Die Trennkupplung K0 ist koaxial zur Kurbelwelle 3.1 des Verbrennungsmotors 3 angeordnet, somit achsparallel zu der ersten Getriebeeingangswelle 2. Die Trennkupplung K0 ist dazu eingerichtet, das Hybridgetriebe 1 von der Kurbelwelle 3.1 des Verbrennungsmotors 3 abzukoppeln. In einem geöffneten Zustand der Trennkupplung K0 ist die Zwischenwelle 11 von der Dämpfungseinrichtung 9 und somit von der Kurbelwelle 3.1 des Verbrennungsmotors 3 entkoppelt. Vorliegend ist die Trennkupplung K0 als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. Alternativ kann die Trennkupplung K0 als kraftschlüssiges Schaltelement, beispielsweise als Lamellenkupplung ausgebildet sein. Ansonsten entsprechen sich das Hybridgetriebe 1 nach 4 und das Hybridgetriebe 1 nach 5. Die Schaltmatrix gemäß 1b gilt auch für das Hybridgetriebe 1 gemäß 5. 5 shows a fourth embodiment of the hybrid transmission 1 in a drive train, this fourth embodiment of the hybrid transmission 1 essentially being based on the embodiment of the hybrid transmission 1 4 based. Therefore, the explanations to 1a , 3 and 4 referred. The embodiment according to 5 differs from the embodiment according to 4 by a shifting element designed as a separating clutch K0. The separating clutch K0 is arranged coaxially to the crankshaft 3.1 of the internal combustion engine 3, thus axially parallel to the first transmission input shaft 2. The separating clutch K0 is designed to decouple the hybrid transmission 1 from the crankshaft 3.1 of the internal combustion engine 3. In an open state of the separating clutch K0, the intermediate shaft 11 is decoupled from the damping device 9 and thus from the crankshaft 3.1 of the internal combustion engine 3. In the present case, the separating clutch K0 is designed as a positive-locking shifting element. Alternatively, the separating clutch K0 can be designed as a non-positive shifting element, for example as a multi-plate clutch. Otherwise, the hybrid transmission 1 correspond to 4 and the hybrid transmission 1 after 5 . The switching matrix according to 1b also applies to the hybrid transmission 1 according to 5 .

BezugszeichenlisteReference List

11
Hybridgetriebehybrid transmission
22
erste Getriebeeingangswellefirst transmission input shaft
33
Verbrennungsmotorcombustion engine
3.13.1
Kurbelwellecrankshaft
44
zweite Getriebeeingangswellesecond transmission input shaft
55
erste Elektromaschinefirst electric machine
5.15.1
Rotorwellerotor shaft
66
Überlagerungsgetriebesuperposition gear
77
Differenzialdifferential
7.17.1
erste Seitenwellefirst side wave
7.27.2
zweite Seitenwellesecond side wave
88th
Hauptabtriebswellemain output shaft
99
Dämpfungseinrichtungdamping device
1010
zweite Elektromaschinesecond electric machine
10.110.1
Rotorwellerotor shaft
1111
Zwischenwelleintermediate shaft
2020
Festradfixed wheel
2121
Zahnradgear
2222
Zugmitteltraction means
3030
Festradfixed wheel
3131
Zahnradgear
3232
Zugmitteltraction means
4040
Festradfixed wheel
4141
Zahnradgear
4242
Zwischenradintermediate wheel
GG
GehäuseHousing
DSDS
Doppelschaltelementdouble switching element
AA
erstes Schaltelementfirst switching element
BB
zweites Schaltelementsecond switching element
CC
drittes Schaltelementthird switching element
DD
viertes Schaltelementfourth switching element
EE
fünftes Schaltelementfifth switching element
K0K0
Trennkupplungdisconnect clutch
H1H1
erster verbrennungsmotorischer Gangfirst combustion engine gear
H2H2
zweiter verbrennungsmotorischer Gangsecond combustion engine gear
H3H3
dritter verbrennungsmotorischer Gangthird combustion engine gear
E2E2
elektromotorischer Gangelectromotive gear
EDAEDA
elektrodynamischer Anfahrmoduselectrodynamic starting mode
LinLin
Fahrmodus Laden in NeutralDriving mode charging in neutral
P1P1
erster Planetenradsatzfirst planetary gear set
P11P11
Sonnenradsun gear
P12P12
Hohlradring gear
P13P13
Planetenträgerplanet carrier
P14P14
Planetenradplanet wheel
P2p2
zweiter Planetenradsatzsecond planetary gear set
P21P21
Sonnenradsun gear
P22P22
Hohlradring gear
P23P23
Planetenträgerplanet carrier
P24P24
Planetenradplanet wheel
P3P3
dritter Planetenradsatzthird planetary gear set
P31P31
Sonnenradsun gear
P32P32
Hohlradring gear
P33P33
Planetenträgerplanet carrier
P34P34
Planetenradplanet wheel
100100
Kraftfahrzeugmotor vehicle
101101
Radwheel
102102
Radwheel
103103
Radwheel
104104
Radwheel

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102013215114 A1 [0002]DE 102013215114 A1 [0002]

Claims (15)

Hybridgetriebe (1) für ein Kraftfahrzeug (100), aufweisend • eine erste Getriebeeingangswelle (2) zur Anbindung einer Kurbelwelle (3.1) eines Verbrennungsmotors (3), • eine zweite Getriebeeingangswelle (4) zur Anbindung einer Rotorwelle (5.1) einer ersten Elektromaschine (5), • ein Überlagerungsgetriebe (6), umfassend einen ersten Planetenradsatz (P1) mit einem Sonnenrad (P11), einem Hohlrad (P12) und einem Planetenträger (P13) sowie einen zweiten Planetenradsatz (P2) mit einem Sonnenrad (P21), einem Hohlrad (P22) und einem Planetenträger (P23), • ein Differenzial (7) mit einer ersten Seitenwelle (7.1) und einer zweiten Seitenwelle (7.2), wobei die Seitenwellen (7.1, 7.2) zur Anbindung eines jeweiligen Rades des Kraftfahrzeugs (100) eingerichtet sind, • eine Hauptabtriebswelle (8), die koaxial zum Überlagerungsgetriebe (6) angeordnet und zur Anbindung des Differenzials (7) an das Überlagerungsgetriebe (6) eingerichtet ist, • ein erstes Schaltelement (A), das im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle (2) mit dem Sonnenrad (P11) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest verbindet, • ein zweites Schaltelement (B), das im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle (2) mit dem Planetenträger (P13) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest verbindet, • ein drittes Schaltelement (C), das im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle (2) mit dem Hohlrad (P12) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest verbindet, • ein viertes Schaltelement (D), das im geschlossenen Zustand das Sonnenrad (P21) des zweiten Planetenradsatzes (P2) mit einem Gehäuse (G) des Hybridgetriebes (1) drehfest verbindet, wobei die vier Schaltelemente (A, B, C, D) koaxial zum Überlagerungsgetriebe (6) angeordnet, formschlüssig ausgebildet und zum Schalten von drei verbrennungsmotorischen Gängen und zumindest eines elektromotorischen Gangs eingerichtet sind.Hybrid transmission (1) for a motor vehicle (100), having • a first transmission input shaft (2) for connecting a crankshaft (3.1) of an internal combustion engine (3), • a second transmission input shaft (4) for connecting a rotor shaft (5.1) of a first electric machine (5), • a superposition gear (6), comprising a first planetary gear set (P1) with a sun gear (P11), a ring gear (P12) and a planet carrier (P13) and a second planetary gear set (P2) with a sun gear (P21), a ring gear (P22 ) and a planet carrier (P23), • a differential (7) with a first side shaft (7.1) and a second side shaft (7.2), the side shafts (7.1, 7.2) being set up to connect a respective wheel of the motor vehicle (100), • a main output shaft (8), which is arranged coaxially with the superimposed gear (6) and is set up to connect the differential (7) to the superimposed gear (6), • a first switching element (A) which, when closed, connects the first transmission input shaft (2) to the sun gear (P11) of the first planetary gear set (P1) in a torque-proof manner, • a second switching element (B) which, when closed, non-rotatably connects the first transmission input shaft (2) to the planet carrier (P13) of the first planetary gear set (P1), • a third switching element (C) which, when closed, non-rotatably connects the first transmission input shaft (2) to the ring gear (P12) of the first planetary gear set (P1), • a fourth switching element (D) which, when closed, non-rotatably connects the sun gear (P21) of the second planetary gear set (P2) to a housing (G) of the hybrid transmission (1), the four switching elements (A, B, C, D) arranged coaxially to the superimposed gear (6), designed to be form-fitting and set up for shifting three internal combustion engine gears and at least one electric motor gear. Hybridgetriebe (1) nach Anspruch 1, wobei gemäß einer axialen Reihenfolge zunächst das Differenzial (7), daran angrenzend das vierte Schaltelement (D), daran angrenzend die Anbindung der ersten Elektromaschine (5), daran angrenzend der zweite Planetenradsatz (P2) des Überlagerungsgetriebes (6), daran angrenzend der erste Planetenradsatz (P1) des Überlagerungsgetriebes (6), daran angrenzend das dritte Schaltelement (C), daran angrenzend das zweite Schaltelement (B), daran angrenzend die Anbindung des Verbrennungsmotors (3) und daran angrenzend das erste Schaltelement (A) angeordnet sind.Hybrid transmission (1) according to claim 1 , whereby according to an axial sequence first the differential (7), adjoining the fourth shifting element (D), adjoining the connection of the first electric machine (5), adjoining the second planetary gear set (P2) of the superposition gear (6), adjoining the first planetary gear set (P1) of the superposition gear (6), the third shifting element (C) adjacent thereto, the second shifting element (B) adjacent thereto, the connection of the internal combustion engine (3) adjacent thereto and the first shifting element (A) adjacent thereto. Hybridgetriebe (1) nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen dritten Planetenradsatz (P3), der koaxial zum Überlagerungsgetriebe (6) sowie im Leistungsfluss zwischen dem Überlagerungsgetriebe (6) und dem Differenzial (7) angeordnet ist, wobei der dritte Planetenradsatz (P3) ein Sonnenrad (P31), ein Hohlrad (P32) und einen Planetenträger (P33) aufweist.Hybrid transmission (1) according to claim 1 , further having a third planetary gear set (P3), which is arranged coaxially to the superposition gear (6) and in the power flow between the superposition gear (6) and the differential (7), the third planetary gear set (P3) having a sun gear (P31), a ring gear (P32) and a planet carrier (P33). Hybridgetriebe (1) nach Anspruch 3, wobei das Sonnenrad (P31) des dritten Planetenradsatzes (P3) mit der Hauptabtriebswelle (8) drehfest verbunden ist, wobei der Planetenträger (P33) des dritten Planetenradsatzes (P3) an einem Differenzialkorb (7.3) des Differenzials (7) angebunden ist.Hybrid transmission (1) according to claim 3 , wherein the sun gear (P31) of the third planetary gear set (P3) is non-rotatably connected to the main output shaft (8), the planet carrier (P33) of the third planetary gear set (P3) being connected to a differential carrier (7.3) of the differential (7). Hybridgetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Planetenträger (P13) des ersten Planetenradsatzes (P1) mit dem Hohlrad (P22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und mit der Hauptabtriebswelle (8) drehfest verbunden ist.Hybrid transmission (1) according to one of the preceding claims, wherein the planet carrier (P13) of the first planetary gear set (P1) is non-rotatably connected to the ring gear (P22) of the second planetary gear set (P2) and to the main output shaft (8). Hybridgetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Hohlrad (P12) des ersten Planetenradsatzes (P1) mit dem Planetenträger (P23) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und mit der zweiten Getriebeeingangswelle (4) drehfest verbunden ist.Hybrid transmission (1) according to one of the preceding claims, wherein the ring gear (P12) of the first planetary gear set (P1) is non-rotatably connected to the planet carrier (P23) of the second planetary gear set (P2) and to the second transmission input shaft (4). Hybridgetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend ein fünftes formschlüssiges Schaltelement (E), das koaxial zum Überlagerungsgetriebe (6) angeordnet ist und in einem geschlossenen Zustand das Sonnenrad (P11) des ersten Planetenradsatzes (P1) mit einem Gehäuse (G) des Hybridgetriebes (1) drehfest verbindet.Hybrid transmission (1) according to one of the preceding claims, further comprising a fifth positive-locking shifting element (E), which is arranged coaxially with the superimposed transmission (6) and, in a closed state, connects the sun gear (P11) of the first planetary gear set (P1) with a housing (G ) of the hybrid transmission (1) non-rotatably connects. Hybridgetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste und zweite Schaltelement (A, B) oder das erste und dritte Schaltelement (A, C) oder das zweite und dritte Schaltelement (B, C) zu einem Doppelschaltelement (DS) zusammengefasst ausgebildet sind.Hybrid transmission (1) according to one of the preceding claims, wherein the first and second shifting element (A, B) or the first and third shifting element (A, C) or the second and third shifting element (B, C) are combined to form a double shifting element (DS). are trained. Hybridgetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine zweite Elektromaschine (10) an die erste Getriebeeingangswelle (2) angebunden ist.Hybrid transmission (1) according to one of the preceding claims, wherein a second electric machine (10) is connected to the first transmission input shaft (2). Hybridgetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein als Trennkupplung (K0) ausgebildetes Schaltelement achsparallel zu der ersten Getriebeeingangswelle (2) angeordnet ist, wobei die Trennkupplung (K0) dazu eingerichtet ist, das Hybridgetriebe (1) von der Kurbelwelle (3.1) des Verbrennungsmotors (3) abzukoppeln.Hybrid transmission (1) according to one of the preceding claims, wherein a shifting element designed as a separating clutch (K0) is arranged axially parallel to the first transmission input shaft (2), the separating clutch (K0) being set up to separate the hybrid transmission (1) from the crankshaft (3.1 ) of the internal combustion engine (3). Hybridgetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Dämpfungseinrichtung (9) achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle (2) angeordnet ist, wobei die Dämpfungseinrichtung (9) dazu eingerichtet ist, die Kurbelwelle (3.1) des Verbrennungsmotors (3) an das Hybridgetriebe (1) anzubinden.Hybrid transmission (1) according to any one of the preceding claims, wherein a damping device Device (9) is arranged axially parallel to the first transmission input shaft (2), the damping device (9) being set up to connect the crankshaft (3.1) of the internal combustion engine (3) to the hybrid transmission (1). Hybridgetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Getriebeeingangswelle (2) dazu eingerichtet ist, zumindest über ein Zugmittel und/oder über mindestens ein Zwischenrad mit dem achsparallel zum Überlagerungsgetriebe (6) angeordneten Verbrennungsmotor (3) verbunden zu sein.Hybrid transmission (1) according to one of the preceding claims, wherein the first transmission input shaft (2) is set up to be connected to the internal combustion engine (3) arranged axially parallel to the superimposed transmission (6) at least via a traction mechanism and/or via at least one intermediate wheel. Hybridgetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweite Getriebeeingangswelle (4) dazu eingerichtet ist, zumindest über ein Zugmittel und/oder über mindestens ein Zwischenrad mit der achsparallel zum Überlagerungsgetriebe (6) angeordneten ersten Elektromaschine (3) verbunden zu sein.Hybrid transmission (1) according to one of the preceding claims, wherein the second transmission input shaft (4) is set up to be connected to the first electric machine (3) arranged axially parallel to the superimposed transmission (6) at least via a traction mechanism and/or via at least one intermediate wheel. Hybridgetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Getriebeeingangswelle (2), die zweite Getriebeeingangswelle (4) und die Hauptabtriebswelle (8) als Hohlwellen ausgebildet sind und sich die zweite Seitenwelle (7.2) des Differenzials (7) im Wesentlichen axial durch das gesamte Hybridgetriebe (1) erstreckt.Hybrid transmission (1) according to one of the preceding claims, wherein the first transmission input shaft (2), the second transmission input shaft (4) and the main output shaft (8) are designed as hollow shafts and the second side shaft (7.2) of the differential (7) is essentially axial extends through the entire hybrid transmission (1). Kraftfahrzeug (100) mit einem Verbrennungsmotor (3), zumindest einer ersten Elektromaschine (5) und einem Hybridgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Hybridgetriebe (1), der Verbrennungsmotor (3) und die erste Elektromaschine (5) achsparallel zueinander angeordnet sind.Motor vehicle (100) with an internal combustion engine (3), at least one first electric machine (5) and a hybrid transmission (1) according to one of Claims 1 until 14 , wherein the hybrid transmission (1), the internal combustion engine (3) and the first electric machine (5) are arranged axially parallel to one another.
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