DE102022201812B4

DE102022201812B4 - Hybrid-Getriebeanordnung

Info

Publication number: DE102022201812B4
Application number: DE102022201812.5A
Authority: DE
Inventors: Peter Ziemer; Fabian Kutter; Martin Brehmer; Matthias Horn; Johannes Kaltenbach; Thomas Martin; Michael Wechs; Max Bachmann; Ingo Pfannkuchen; Stefan Beck; Mladjan Radic; Christian Michel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-02-22
Filing date: 2022-02-22
Publication date: 2025-05-28
Anticipated expiration: 2042-02-23
Also published as: DE102022201812A1

Abstract

Hybrid-Getriebeanordnung (10) mit
- einer ersten Welle (1), in die verbrennungsmotorische Leistung einspeisbar ist,
- einem Planetenradsatz (PS), der ein erstes Glied (S), ein zweites Glied (H) und ein drittes Glied (P) aufweist, wobei die erste Welle (1) mit dem zweiten Glied (H) verbunden ist,
- einer ersten Elektromaschine (EM1),
- einer zweiten Welle (2), die mit dem ersten Glied (S) des Planetenradsatzes (PS) verbunden ist und die mit der ersten Elektromaschine (EM1) verbunden oder verbindbar ist,
- einer dritten Welle (3), die mit dem dritten Glied (P) des Planetenradsatzes (PS) verbunden ist,
- einer sechsten Welle (6), die achsparallel versetzt zu der ersten Welle (1) angeordnet ist und die mit einem Abtrieb (12) verbunden ist, und
mit einer siebten Welle (7), die achsparallel versetzt zu der dritten Welle (3) angeordnet ist und die über ein drittes Schaltelement (C) mit der dritten Welle (3) verbindbar ist,
wobei die dritte Welle (3) über ein erstes Schaltelement (A) mit der sechsten Welle (6) verbindbar ist,
wobei die erste Welle (1) über ein zweites Schaltelement (B) mit der sechsten Welle (6) verbindbar ist, und
wobei der Planetenradsatz (PS) über ein weiteres Schaltelement (K3) verblockbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hybrid-Getriebeanordnung mit einer ersten Welle, in die verbrennungsmotorische Leistung einspeisbar ist, einen Planetenradsatz, der ein erstes Glied, ein zweites Glied und ein drittes Glied aufweist, wobei die erste Welle mit dem zweiten Glied verbunden ist, mit einer ersten Elektromaschine, mit einer zweiten Welle, die mit dem ersten Glied des Planetenradsatzes verbunden ist und die mit der ersten Elektromaschine verbunden oder verbindbar ist, und mit einer dritten Welle, die mit dem dritten Glied des Planetenradsatzes verbunden ist.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, der eine Hybrid-Getriebeanordnung aufweist.
Hybrid-Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge weisen generell einen Verbrennungsmotor auf, der Antriebsleistung zum Antreiben des Kraftfahrzeuges bereitstellen kann, sowie eine Elektromaschine, die je nach Betriebsart alternativ oder zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor Antriebsleistung für das Kraftfahrzeug bereitstellen kann.
Bei Hybrid-Antriebssträngen wird zwischen einer Vielzahl von unterschiedlichen Konzepten unterschieden, die jeweils eine unterschiedliche Anbindung der Elektromaschine an eine Getriebeanordnung des Hybrid-Antriebsstranges vorsehen.
Beispielsweise ist es bekannt, eine elektrische Maschine konzentrisch zu einer Eingangswelle anzuordnen, wobei ein Rotor der elektrischen Maschine mit einer Hohlwelle verbunden ist, die um eine Eingangswelle herum angeordnet ist.
In manchen Fällen wird die Elektromaschine über eine Vorübersetzung an eine Getriebeanordnung des Hybridgetriebes angebunden. Die Vorübersetzung kann eine Planetenradsatzanordnung beinhalten.
Aus dem Dokument DE 10 2013 215 114 A1 ist ein Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei dem eine Elektromaschine über einen Stirnradsatz an eine Ausgangswelle eines Hybrid-Getriebes anbindbar ist. Ferner ist es aus diesem Dokument bekannt, eine Elektromaschine koaxial zu einer Getriebeausgangswelle anzuordnen, und zwar axial versetzt zu einem Planetenradsatz, der als Überlagerungsgetriebe für elektromotorische Antriebsleistung und für verbrennungsmotorische Antriebsleistung ausgebildet ist.
Aus dem nachveröffentlichten Dokument DE 10 2021 204 616 A1 ist eine Hybridgetriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt.
Hybrid-Getriebe sind vorzugsweise als Lastschaltgetriebe ausgebildet. Bei einem Einbau in einem Kraftfahrzeug quer zur Antriebsrichtung (Front-Quer oder Heck-Quer) ist die axiale Baulänge des Hybrid-Getriebes von großer Bedeutung. Ferner ist bei einem Einbau quer zur Fahrtrichtung häufig auf die Einbauumgebung Rücksicht zu nehmen. Engstellen sind ggf. ein Gelenk von Seitenwellen, eine Getriebeaufhängung und/oder ein unterer Fahrzeuglängsträger.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Hybrid-Getriebeanordnung sowie einen verbesserten Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug anzugeben, wobei die Hybrid-Getriebeanordnung kompakt und vergleichsweise einfach baut und/oder einen großen Funktionsumfang hat und vorzugsweise gut quer in einem Kraftfahrzeug eingebaut werden kann.
Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine Hybrid-Getriebeanordnung mit einer ersten Welle, in die verbrennungsmotorische Leistung einspeisbar ist, mit einem Planetenradsatz, der ein erstes Glied, ein zweites Glied und ein drittes Glied aufweist, wobei die erste Welle mit dem zweiten Glied verbunden ist, mit einer ersten Elektromaschine, mit einer zweiten Welle, die mit dem ersten Glied des Planetenradsatzes verbunden ist und die mit der ersten Elektromaschine verbunden oder verbindbar ist, mit einer dritten Welle, die mit dem dritten Glied des Planetenradsatzes verbunden ist, mit einer sechsten Welle, die achsparallel versetzt zu der ersten Welle angeordnet ist und die mit einem Abtrieb verbunden ist, und mit einer siebten Welle, die achsparallel versetzt zu der dritten Welle angeordnet ist und die über ein drittes Schaltelement mit der dritten Welle verbindbar ist, wobei die dritte Welle über ein erstes Schaltelement mit der sechsten Welle verbindbar ist, wobei die erste Welle über ein zweites Schaltelement mit der sechsten Welle verbindbar ist, und wobei der Planetenradsatz über ein weiteres Schaltelement verblockbar ist.
Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch einen Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, das eine erste Achse und eine zweite Achse aufweist, mit einer Hybrid-Getriebeanordnung der erfindungsgemäßen Art zum Antrieb der ersten Achse und vorzugsweise mit einem elektrischen Achsantrieb zum Antreiben der zweiten Achse.
Die Hybrid-Getriebeanordnung ermöglicht eine radial kompakte Bauweise. Die Hybrid-Getriebeanordnung kann insgesamt vorzugsweise sowohl mit wenigstens einem Planetenradsatz als auch mit wenigstens einer Stirnradstufe realisiert werden, also in sog. Mischbauweise.
Mit dem Abtrieb, der mit der sechsten Welle verbunden ist, kann entweder die erste Welle verbunden werden, in die verbrennungsmotorische Leistung einspeisbar ist. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die sechste Welle mit der dritten Welle verbunden werden, diebei verblocktem Planetenradsatz (über das weitere Schaltelement) mit der ersten Elektromaschine verbunden ist. Folglich kann entweder ein rein verbrennungsmotorischer oder auch ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb eingerichtet werden. Ferner kann hierüber ein Hybrid-Fahrbetrieb eingerichtet werden.
Mit der Hybrid-Getriebeanordnung lassen sich wenigstens zwei, vorzugsweise genau drei, insbesondere genau vier Verbrennungsmotor-Gangstufen einrichten, sowie wenigstens eine, vorzugsweise zwei, insbesondere genau drei Elektro-Gangstufen.
In dem Planetenradsatz können vorzugsweise verbrennungsmotorische und elektromotorische Leistung überlagert werden, wenn das weitere Schaltelement geöffnet ist. Der Planetenradsatz kann als elektrodynamisches Anfahrelement (EDA) verwendet werden. Hierbei findet eine Drehzahlüberlagerung der Verbrennungsmotor-Drehzahl, einer Drehzahl der ersten Elektromaschine und der Drehzahl des Abtriebs statt. Die erste Elektromaschine kann dabei ein Drehmoment abstützen. Folglich kann ein Anfahren aus dem Stillstand bei laufendem Verbrennungsmotor durchgeführt werden. Die Antriebsleistung wird in diesem Fall vorzugsweise über das dritte Glied, die dritte Welle, und von dort zum Abtrieb übertragen, bspw. über das geschlossene erste Schaltelement.
Die Hybrid-Getriebeanordnung kann ohne konventionelle Lastschaltelemente (Bremsen und Reibkopplungen) realisiert werden. Stattdessen können sämtliche Schaltelemente vorzugsweise als Klauenkupplungen, also als rein formschlüssige Schaltelemente realisiert werden.
Zudem ist mit der Hybrid-Getriebeanordnung eine Reihe weiterer Hybrid-Funktionen möglich, wie beispielsweise ein Verbrennungsmotor-Start (mittels der ersten Elektromaschine und/oder mittels eines Hochvolt-Startergenerators), ein Laden in Neutral, eine Lastpunktverschiebung und eine Rekuperation.
In einer bevorzugten Ausführungsform können der Verbrennungsmotor und die erste Elektromaschine miteinander verbunden werden, wobei der Planetenradsatz verblockt wird. Hierbei kann ein Laden in Neutral realisiert werden, bei dem der Verbrennungsmotor die erste Elektromaschine generatorisch antreibt.
Ferner lassen sich insgesamt gute Verzahnungswirkungsgrade realisieren, und zwar sowohl verbrennungsmotorisch als auch elektrisch. Zudem sind die Getriebeverluste gering, da Klauenschaltelemente verwendet werden können. Auch kann eine gute Übersetzungsreihe eingerichtet werden. Die Hybrid-Getriebeanordnung kann ferner konstruktiv so realisiert werden, dass Schaltelemente gut von Betätigungseinrichtungen (Aktuatoren) erreichbar sind.
Die Hybrid-Getriebeanordnung kann trotz einer radial kompakten Bauweise mit wenigen Radialebenen realisiert werden, so dass auch eine axial vergleichsweise kompakte Bauweise möglich ist.
Vorzugsweise beinhaltet die Hybrid-Getriebeanordnung ferner wenigstens eine zweite Elektromaschine, die vorzugsweise nach der Art eines Hochvolt-Startergenerators (HVSG) ausgebildet und mit der ersten Welle verbunden ist.
Die Anzahl der Betätigungseinrichtungen zum Betätigen von Schaltelementen der Hybrid-Getriebeanordnung ist vorzugsweise genau drei, zusätzlich zu einer Betätigungseinrichtung für eine Trennkupplung, sofern eine solche vorgesehen ist.
Die Hybrid-Getriebeanordnung wird vorzugsweise quer in einem Kraftfahrzeug eingebaut, und zwar vorzugsweise vorne quer.
Ein Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, das eine erste und eine zweite Achse aufweist, ist vorzugsweise mit einer derartigen Hybrid-Getriebeanordnung zum Antrieb der ersten Achse ausgestattet. Besonders bevorzugt ist es, wenn an der zweiten Achse ein elektrischer Achsantrieb zum Antreiben der zweiten Achse vorgesehen ist. In diesem Fall weist der Antriebsstrang vorzugsweise wenigstens zwei elektrische Maschinen zum Antrieb auf. Besonders bevorzugt ist es, wenn die wenigstens zwei elektrischen Maschinen des Antriebsstranges aus einer gemeinsamen Batterie des Kraftfahrzeugs gespeist werden. Vorzugsweise ist wenigstens eine der elektrischen Maschinen auch dazu eingerichtet, in einem generatorischen Betrieb die Batterie zu laden.
Ein Rückwärtsfahrbetrieb wird vorzugsweise ausschließlich elektromotorisch durchgeführt. Eine mechanische Rückwärtsgangstufe ist daher vorzugsweise nicht vorgesehen.
Die folgenden Begriffe lassen sich im Rahmen der vorliegenden Offenbarung insbesondere wie folgt verstehen:

Eine Radpaarung beinhaltet genau zwei Zahnräder, die miteinander in Eingriff stehen, insbesondere miteinander kämmen. Die Zahnräder einer Radpaarung weisen vorzugsweise jeweils eine Stirnverzahnung auf, sind vorzugsweise in einer radialen Ebene angeordnet und sind vorzugsweise jeweils einer anderen Welle zugeordnet. Die Zahnräder der Radpaarung können zwei Festräder sein (sog. Konstanten-Radsatz). Bei einer schaltbaren Radpaarung können die zwei Zahnräder ein Festrad und ein Losrad (siehe unten) sein, die vorzugsweise gemeinsam eine Gangstufe (siehe unten) definieren.

Ein Radsatz (Stirnradsatz) beinhaltet wenigstens zwei miteinander in Eingriff stehende (insbesondere kämmende) Zahnräder und kann ein oder mehrere Radpaarungen beinhalten, die vorzugsweise in einer gemeinsamen radialen Radsatzebene liegen. Sofern ein Radsatz ein Festrad aufweist, das mit zwei unterschiedlichen Zahnrädern in Eingriff steht, spricht man auch von einer Doppelnutzung des Festrades. Generell kann ein Radsatz auch ein Planetenradsatz sein.
Ein Losrad ist ein drehbar an einer Welle gelagertes Zahnrad, das mittels eines Schaltelementes mit der Welle verbindbar oder davon entkoppelbar ist. Ein Festrad ist ein an einer Welle drehfest festgelegtes Zahnrad.
Ein Schaltelement (oder eine Kupplung) dient zum Verbinden oder Lösen von Gliedern, wie einem Losrad und einer Welle oder einer Welle und einem Gehäuse, und ist vorliegend insbesondere durch eine Schaltkupplung gebildet, insbesondere eine formschlüssige Schaltkupplung wie eine Klauenkupplung. Das Schaltelement kann jedoch auch eine Reibkupplung sein oder eine formschlüssige Synchron-Schaltkupplung. Der Begriff des Schaltelementes ist gleichzusetzen mit dem Begriff einer Kupplung.
Ein Doppelschaltelement beinhaltet zwei Schaltelemente, die vorzugsweise unterschiedlichen Gliedern zugeordnet sind und die mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung alternativ schaltbar sind. Ferner beinhaltet das Doppelschaltelement vorzugsweise eine Neutralstellung, in der keines der beiden Schaltelemente geschaltet ist.
Zwei relativ zueinander drehbare Glieder sind verbunden, wenn sie zwangsläufig mit einer proportionalen Drehzahl drehen. Der Begriff „verbunden“ ist gleichzusetzen mit „wirkverbunden“. Unter einer „drehfesten Verbindung“ ist zu verstehen, dass die zwei Glieder mit der gleichen Drehzahl drehen. Zwei Glieder sind dann verbindbar, wenn sie entweder miteinander verbunden oder voneinander entkoppelt werden können. Vorzugsweise sind die zwei Glieder dabei mittels eines Schaltelementes (z.B. einer Schaltkupplung oder einer Bremse) miteinander verbindbar.
Zwei Elemente sind axial ausgerichtet, wenn sie sich in axialer Richtung zumindest teilweise überlappen und/oder wenn sie in einer gemeinsamen Radialebene liegen. Der Begriff der Radialebene ist vorzugsweise funktional zu verstehen und nicht geometrisch. Folglich können auch zwei Schaltelemente eines Doppelschaltelementes in einer gemeinsamen Radialebene liegen.
Ein Planetenradsatz ist verblockbar, wenn zwei seiner Glieder mittels eines Schaltelementes verbindbar sind, soll aber vorliegend auch beinhalten, wenn eines der Glieder mittels eines Schaltelementes in Bezug auf ein Gehäuse festlegbar ist. Durch ein Verblocken wird folglich eine feste Übersetzung des Planetenradsatzes eingerichtet.
Eine Verbrennungsmotor-Gangstufe ermöglicht einen rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb, ermöglich jedoch auch immer, dass der verbrennungsmotorischen Antriebsleistung elektromotorische Leistung überlagert wird. Für einen „Boost“-Fahrbetrieb wird positive elektromotorische Leistung überlagert. Für einen Rekuperations-Fahrbetrieb wird negative elektromotorische Leistung überlagert. Verbrennungsmotorische Gangstufen können daher auch als Hybrid-Gangstufen bezeichnet werden und umgekehrt.
Eine Elektro-Gangstufe ermöglicht einen rein elektromotorischen Fahrbetrieb.
Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
Die Hybrid-Getriebeanordnung weist eine siebte Welle auf, die achsparallel versetzt zu der dritten Welle angeordnet ist und die über ein drittes Schaltelement mit der dritten Welle verbindbar ist.
Hierdurch ergibt sich eine größere Variabilität und die Möglichkeit, mehr als einen EDA-Modus einzurichten.
Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn die siebte Welle mit dem Abtrieb verbunden ist.
Bei dieser Ausführungsform sind sowohl die sechste Welle als auch die siebte Welle mit dem Abtrieb verbunden. Hierdurch kann Antriebsleistung über zwei unterschiedliche Übersetzungen hin zu einem Ausgleichsgetriebe des Abtriebs geführt werden.
Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn die Hybrid-Getriebeanordnung ein Ausgleichsgetriebe aufweist, das ein Eingangsglied beinhaltet und das mit zwei Abtriebswellen verbunden ist, wobei das Eingangsglied des Ausgleichsgetriebes über einen ersten Abtriebsradsatz mit der sechsten Welle verbunden ist und wobei das Eingangsglied über einen zweiten Abtriebsradsatz mit der siebten Welle verbunden ist.
Der erste und der zweite Abtriebsradsatz haben vorzugsweise unterschiedliche Übersetzungen.
Vorzugsweise ist der erste Abtriebsradsatz Verbrennungsmotor-Gangstufen 1 und 2 zugeordnet, und der zweite Abtriebsradsatz ist vorzugsweise Verbrennungsmotor-Gangstufen 3 und 4 zugeordnet.
Insgesamt ist es vorteilhaft, wenn die erste Welle über ein viertes Schaltelement mit der dritten Welle verbindbar ist.
Bei dieser Ausführungsform kann verbrennungsmotorische Leistung ausgehend von der ersten Welle entweder über das zweite Schaltelement und die sechste Welle zum Abtrieb geführt werden, oder über das vierte Schaltelement und das dritte Schaltelement hin zu der sieben Welle. Folglich lassen sich auf diese Art und Weise zwei unterschiedliche Verbrennungsmotor-Gangstufen realisieren.
Die erste Welle ist vorzugsweise koaxial angeordnet zu der zweiten Welle. Die zweite Welle ist vorzugsweise koaxial angeordnet zu der dritten Welle. Die erste Welle, die zweite Welle und die dritte Welle sind vorzugsweise koaxial zu dem Planetenradsatz angeordnet, und zwar koaxial zu einer ersten Achse.
Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn die erste Achse koaxial angeordnet zu einer Abtriebswelle eines Ausgleichsgetriebes angeordnet ist, wobei die zweite Welle und/oder die dritte Welle als Hohlwelle um die als Innenwelle ausgebildete Abtriebswelle herum angeordnet ist bzw. sind.
Die erste Welle ist hierbei vorzugsweise als Hohlwelle um einen Abschnitt der dritten Welle herum angeordnet. Ein anderer Abschnitt der dritten Welle ist vorzugsweise um die zweite Welle herum angeordnet.
Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn eine vierte Welle, die mit der ersten Welle verbunden ist, und/oder eine fünfte Welle (5), die mit der dritten Welle verbunden ist, und/oder die sechste Welle und/oder die siebte Welle koaxial zu einer zweiten Achse angeordnet ist bzw. sind.
Die erste bis siebte Welle sind vorzugsweise auf nur zwei Achsen angeordnet, so dass sich eine radial besonders kompakte Bauweise erreichen lässt.
Generell ist hierbei weiterhin von Vorteil, wenn die Hybrid-Getriebeanordnung eine achte Welle aufweist, die koaxial zu einer dritten Achse angeordnet und mit einer Antriebswelle zur Abgabe von verbrennungsmotorischer Leistung verbindbar oder verbunden ist, wobei die achte Welle über eine erste Anbindung in Form eines Stirnradsatzes oder eines Zugmittels mit der ersten Welle verbunden ist.
Das Zugmittel kann beispielsweise eine Kette sein, kann jedoch auch ein Zahnriemen sein. Der Stirnradsatz kann eine Radpaarung oder eine Radsatzanordnung mit mehreren Radpaarungen beinhalten.
Die erste Elektromaschine kann generell koaxial zu der ersten Achse angeordnet sein.
Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn die erste Elektromaschine koaxial zu einer vierten Achse angeordnet ist und über eine zweite Anbindung in Form eines Stirnradsatzes oder eines Zugmittels mit der zweiten Welle verbunden ist.
Die Hybrid-Getriebeanordnung kann so ausgebildet sein, dass die erste Anbindung im Bereich von einem axialen Ende angeordnet ist, das einem Ausgleichsgetriebe entgegengesetzt ist. In dem Fall kann der Verbrennungsmotor in axialer Überlappung mit der Hybrid-Getriebeanordnung angeordnet werden.
Gleichfalls ist es bevorzugt, wenn die zweite Anbindung auf einer der ersten Anbindung axial gegenüberliegenden Seite des Planetenradsatzes angeordnet ist, und zwar vorzugsweise benachbart zu dem Ausgleichsgetriebe. In diesem Fall ist es auch möglich, dass die erste Elektromaschine axial mit der Hybrid-Getriebeanordnung überlappt. Die Elektromaschine erstreckt sich vorzugsweise in einer Richtung von der zweiten Anbindung hin zu einer Richtung, und der Verbrennungsmotor erstreckt sich vorzugsweise von der ersten Anbindung hin in die entgegengesetzte Richtung.
In einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist die dritte Welle über einen ersten Stirnradsatz mit der sechsten Welle verbindbar und vorzugsweise mit einer fünften Welle verbunden. Der erste Stirnradsatz ist vorzugsweise eine Radpaarung in Form eines Konstanten-Radsatzes.
Alternativ oder zusätzlich hierzu ist die erste Welle vorzugsweise über einen zweiten Stirnradsatz mit der sechsten Welle verbindbar und vorzugsweise mit einer vierten Welle verbunden.
Die Stirnradsätze sind vorzugsweise als Radpaarungen realisiert.
Vorzugsweise sind die erste Achse und die zweite Achse nur über den ersten Stirnradsatz und den zweiten Stirnradsatz miteinander verbunden.
Der erste Stirnradsatz und der zweite Stirnradsatz sind vorzugsweise auf axial gegenüberliegenden Seiten des Planetenradsatzes angeordnet.
Der erste Stirnradsatz ist vorzugsweise in axialer Richtung zwischen dem Planetenradsatz und der zweiten Anbindung angeordnet. Der zweite Stirnradsatz ist in axialer Richtung vorzugsweise zwischen der ersten Anbindung und dem weiteren Schaltelement angeordnet, mittels dessen der Planetenradsatz verblockbar ist.
Ferner ist es hierbei vorteilhaft, wenn die dritte Welle einen ersten Wellenabschnitt aufweist, der auf einer axialen Seite des Planetenradsatzes angeordnet ist, und einen zweiten Wellenabschnitt aufweist, der auf einer gegenüberliegenden axialen Seite des Planetenradsatzes angeordnet ist, wobei der erste Wellenabschnitt über den ersten Stirnradsatz mit der sechsten Welle verbindbar ist, und/oder wobei der zweite Wellenabschnitt über das weitere Schaltelement mit der ersten Welle verbindbar ist.
Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn das erste Schaltelement und ein drittes Schaltelement zum Verbinden der dritten Welle und der siebten Welleals Doppelschaltelement ausgebildet sind, das mittels einer ersten Betätigungseinrichtung betätigbar ist.
Alternativ oder akkumulativ hierzu sind das zweite Schaltelement und ein viertes Schaltelement zum Verbinden der ersten Welle mit der dritten Welle als Doppelschaltelement ausgebildet, das mittels einer zweiten Betätigungseinrichtung betätigbar ist.
Das vierte Schaltelement dient vorzugsweise zur Verbindung einer vierten Welle und einerr fünften Welle, die koaxial zu der zweiten Achs eangeordnet sind.
Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn ein erster Abtriebsradsatz eines Ausgleichsgetriebes in einer ersten Radialebene angeordnet ist und/oder wenn ein zweiter Abtriebsradsatz eines Ausgleichsgetriebes in einer zweiten Radialebene angeordnet ist, und/oder wenn das erste Schaltelement und/oder ein drittes Schaltelement in einer fünften Radialebene angeordnet sind und/oder wenn eine zweite Anbindung in Form eines Stirnradsatzes oder eines Zugmittels in einer vierten Radialebene angeordnet ist, und/oder wenn ein erster Stirnradsatz in einer fünften Radialebene angeordnet ist, und/oder wenn das zweite Schaltelement und/oder ein viertes Schaltelement in einer sechsten Radialebene angeordnet ist bzw. sind und/oder wenn der Planetenradsatz in einer siebten Radialebene angeordnet ist, und/oder wenn eine erste Anbindung in Form eines Stirnradsatzes oder eines Zugmittels in einer achten Radialebene angeordnet ist, und/oder wenn ein zweiter Stirnradsatz in einer neunten Radialebene angeordnet ist, und/oder wenn ein weiteres Schaltelement in einer zehnten Radialebene angeordnet ist.
Die Hybrid-Getriebeanordnung erstreckt sich folglich ausgehend von dem Ausgleichsgetriebe hin in einer axialen Richtung, wobei die Radialebenen in der genannten Reihenfolge hintereinander angeordnet sind.
Die vierte Radialebene und die dritte Radialebene können vorzugsweise zusammenfallen. In manchen Ausführungen können auch die sechste Radialebene und die siebte Radialebene zusammenfallen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erste Welle mit einem Ausgangsglied einer Trennkupplung verbunden, deren Eingangsglied mit einer Antriebswelle eines Verbrennungsmotors verbindbar ist.
Eine derartige Trennkupplung ist vorzugsweise koaxial zu der dritten Achse angeordnet und kann beispielsweise in der neunten oder in der zehnten Radialebene angeordnet sein. Vorzugsweise ist das Ausgangsglied der Trennkupplung mit einer achten Welle verbunden, die auf einer dritten Achse angeordnet ist.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die erste Welle oder die achte Welle mit einer zweiten Elektromaschine verbunden ist. Die zweite Elektromaschine kann beispielsweise ein Hochvoltstartergenerator sein.
Zwischen der Antriebswelle, die mit dem Verbrennungsmotor verbindbar ist, und der achten Welle ist vorzugsweise ein Element zur Drehschwingungs-Entkopplung (z.B. Torsionsdämpfer, Zweimassenschwungrad, etc.) vorgeschaltet.
Vorzugsweise beinhaltet die Hybrid-Getriebeanordnung genau einen Planetenradsatz.
Alle Schaltelemente können als formschlüssige Schaltelemente (z.B. Klauen) ausgeführt sein.
Vorzugsweise stehen genau vier Verbrennungsmotor-Gangstufen zur Verfügung. Ferner stehen vorzugsweise genau drei Elektro-Gangstufen zur Verfügung. In den Elektro-Gangstufen ist der Planetenradsatz jeweils vorzugsweise verblockt und die Trennkupplung ist geöffnet.
Wenn die Trennkupplung und das erste Schaltelement geschlossen sind, entsteht an dem Planetenradsatz ein EDA-Zustand. Der Verbrennungsmotor ist dabei mit dem zweiten Glied (vorzugsweise Hohlrad) des Planetenradsatzes verbunden. Die erste Elektromaschine ist vorzugsweise mit dem ersten Glied (z.B. Sonnenrad) verbunden und kann das Drehmoment des Verbrennungsmotors abstützen. Das dritte Glied (vorzugsweise der Planetenträger) ist über die zwei Stirnradsätze mit dem Abtrieb verbindbar. Auf diese Weise ist ein EDA-Anfahren vorwärts möglich.
Aus diesem EDA-Modus kann der Verbrennungsmotor in die Verbrennungsmotor-Gangstufe 1 gelangen, indem neben den bereits geschlossenen Schaltelementen (Trennkupplung und erstes Schaltelement) noch das weitere Schaltelement (Verblockungsschaltelement) bei Synchronlauf geschlossen wird.
Ferner sind weitere Lastschaltungen möglich. Die Trennkupplung kann als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt sein, kann jedoch auch als reibschlüssiges Schaltelement ausgeführt sein (beispielsweise aus Gründen der Funktionssicherheit).
Der Planetenradsatz kann normal angebunden sein, wie oben beschrieben. Er kann jedoch auch invers angebunden sein. Hierbei werden die Anbindungen des Sonnenrades und des Hohlrades getauscht. Mit anderen Worten wird die erste Elektromaschine mit dem Hohlrad verbunden, und die erste Welle wird mit dem Sonnenrad verbunden. Bei der inversen Anbindung des Planetenradsatzes hat die Elektromaschine an dem Hohlrad eine geringere Ausgleichsdrehzahl bei EDA/EDS.
Bei der klassischen Anbindung hat die Elektromaschine an dem Sonnenrad ein hohes Stützmoment bei EDA und EDS. Ferner ist der EDA-Modus länger generatorisch (mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit wird der generatorische Betrieb später verlassen als dann, wenn die erste Elektromaschine an dem Hohlrad angebunden ist).
Vorzugsweise sind zwei EDS-Modi realisierbar, bei denen jeweils die Trennkupplung geschlossen ist und alternativ das erste Schaltelement oder das dritte Schaltelement geschlossen ist. Das weitere Schaltelement ist in diesem Fall immer geöffnet.
Ein Laden in Neutral ist ferner möglich, wenn sowohl die Trennkupplung geschlossen ist als auch das weitere Schaltelement, mittels dessen der Planetenradsatz verblockt wird. Die anderen Schaltelemente sind in diesem Fall notwendigerweise geöffnet. Der Modus Laden in Neutral kann auch zum Starten des Verbrennungsmotors verwendet werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Hybrid-Getriebeanordnung;
2 eine Schalttabelle der Hybrid-Getriebeanordnung der 1; und
3 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Hybrid-Antriebsstrang.

In 1 ist eine Hybrid-Getriebeanordnung schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet. Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 beinhaltet eine erste Welle 1, die koaxial zu einer ersten Achse A1 angeordnet ist. Ferner weist die Hybrid-Getriebeanordnung 10 eine zweite Welle 2 und eine dritte Welle 3 auf, die ebenfalls jeweils koaxial zu der ersten Achse A1 angeordnet sind.
Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 beinhaltet ferner eine vierte Welle 4, eine fünfte Welle 5, eine sechste Welle 6 und eine siebte Welle 7, die jeweils koaxial zu einer zweiten Achse A2 angeordnet sind.
Eine achte Welle 8 ist axial zu einer dritten Achse A3 angeordnet. Eine neunte Welle 9 ist koaxial zu einer vierten Achse A4 angeordnet.
Die achte Welle 8 ist über eine Trennkupplung K0 koaxial mit einer Antriebswelle An eines Verbrennungsmotors VM verbindbar. Genauer gesagt ist die Antriebswelle An über einen Schwingungstilger St mit einem Eingangsglied der Trennkupplung K0 verbunden. Das Ausgangsglied der Trennkupplung K0 ist mit der achten Welle 8 drehfest verbunden.
Die sechste Welle 6 und die siebte Welle 7 sind mit einem Abtrieb 12 der Hybrid-Getriebeanordnung 10 verbunden. Genauer gesagt ist die sechste Welle 6 mit einem ersten Abtriebsrad 14 drehfest verbunden, das mit einem Eingangsglied eines Ausgleichsgetriebes 16 in Eingriff steht bzw. eine Radpaarung in Form eines ersten Abtriebsradsatzes bildet.
Die sechste Welle 6 ist mit einem ersten Abtriebsrad 14 drehfest verbunden, das mit einem Ausgleichsgetrieberad 13 in Eingriff steht bzw. eine Radpaarung bildet. Das Ausgleichsgetrieberad 13 ist drehfest mit einem Eingangsglied eines Ausgleichsgetriebes 16 verbunden.
Die siebte Welle 7 ist mit einem zweiten Abtriebsrad 15 drehfest verbunden, das mit einem zweiten Ausgleichsgetrieberad 17 in Eingriff steht bzw. eine Radpaarung bildet. Das zweite Ausgleichsgetrieberad 17 ist ebenfalls drehfest mit dem Eingangsglied des Ausgleichsgetriebes 16 verbunden.
Das Ausgleichsgetriebe 16, das beispielsweise als mechanisches Differenzial ausgebildet sein kann, ist ausgangsseitig mit einer ersten Abtriebswelle 18L und einer zweiten Abtriebswelle 18R verbunden, die koaxial zu der ersten Achse A1 angeordnet sind. Das Ausgleichsgetriebe 16 ist folglich ebenfalls koaxial zu der ersten Achse A1 angeordnet.
Die erste Welle 1 ist über eine erste Anbindung 20 mit der achten Welle 8 verbunden. Die erste Anbindung 20 kann als Stirnradsatz ausgebildet sein, der ein mit der achten Welle 8 verbundenes Festrad, ein mit der ersten Welle 1 verbundenes Festrad und ggf. ein oder mehrere dazwischengeschaltete Zahnräder aufweist. Alternativ hierzu kann die erste Anbindung 20 als Zugmittel-Anbindung ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer Kette oder eines Zahnriemens, wie es schematisch durch gestrichelte Linien angedeutet ist.
Die zweite Welle 2 ist über eine zweite Anbindung 22 mit der neunten Welle 9 verbunden. Die Anbindung 20 kann ebenfalls als Stirnradsatz oder als Zugmittel ausgebildet sein.
Die neunte Welle 9 ist drehfest mit einer Ausgangswelle einer ersten Elektromaschine EM1 verbunden, die koaxial zu der vierten Achse A4 angeordnet ist.
Die Hybrid-Getriebeanordnung 10 beinhaltet ferner einen Planetenradsatz PS, der ein erstes Glied S, ein zweites Glied H und ein drittes Glied P aufweist. Das erste Glied S ist vorliegend als Sonnenrad ausgebildet, kann in einer alternativen Konfiguration jedoch auch als Hohlrad ausgebildet sein. Das zweite Glied H ist als Hohlrad ausgebildet, kann in der alternativen Konfiguration jedoch auch als Sonnenrad ausgebildet sein. Das dritte Glied P ist als Planetenträger ausgebildet.
Die erste Welle 1 ist drehfest mit dem zweiten Glied H verbunden. Die zweite Welle 2 ist drehfest mit dem ersten Glied S verbunden. Die dritte Welle 3 ist drehfest mit dem dritten Glied P verbunden. Genauer gesagt weist die dritte Welle 3 einen ersten Wellenabschnitt 3-1 auf, der auf einer axialen Seite des Planetenradsatzes PS angeordnet ist. Ferner weist die dritte Welle 3 einen zweiten Wellenabschnitt 3-2 auf, der auf der axial gegenüberliegenden Seite des Planetenradsatzes PS angeordnet ist.
Die zweite Welle 2 ist als Hohlwelle um die Abtriebswelle 18R herum angeordnet, die als Innenwelle ausgebildet ist. Der erste Wellenabschnitt 3-1 der dritten Welle 3 ist als Hohlwellenabschnitt um die zweite Welle 2 herum ausgebildet. Der zweite Wellenabschnitt 3-2 der dritten Welle 3 ist als Hohlwellenabschnitt um die Abtriebswelle 18R herum angeordnet. Die erste Welle 1 ist als Hohlwelle um den zweiten Wellenabschnitt 3-2 der dritten Welle 3 herum ausgebildet.
Die vierte Welle 4 ist als Hohlwellenabschnitt um die sechste Welle 6 herum ausgebildet, die als Innenwelle auf der zweiten Achse A2 ausgebildet ist. Die fünfte Welle 5 ist ebenfalls als Hohlwellenabschnitt um die sechste Welle 6 herum ausgebildet, und zwar axial benachbart zu der vierten Welle 4. Die siebte Welle 7 ist ebenfalls als Hohlwellenabschnitt um die sechste Welle 6 herum ausgebildet, und zwar axial benachbart zu der fünften Welle 5. Die fünfte Welle 5 liegt in axialer Richtung zwischen der vierten Welle und der siebten Welle 7.
Der erste Wellenabschnitt 3-1 der dritten Welle 3 ist über einen ersten Stirnradsatz V1 mit der fünften Welle 5 verbunden. Genauer gesagt ist der erste Wellenabschnitt 3-1 mit einem Zahnrad drehfest verbunden, das mit einem Zahnrad eine Radpaarung bildet, das an der fünften Welle 5 drehfest festgelegt ist. Der erste Stirnradsatz V1 ist den Verbrennungsmotor-Gangstufen 1 und 3 zugeordnet. Vorliegend bildet die fünfte Welle 5 ein Losrad des ersten Stirnradsatzes V1. Der erste Stirnradsatz kann jedoch auch so ausgebildet sein, dass dessen Losrad an dem ersten Wellenabschnitt 3-1 drehbar gelagert ist.
Die erste Welle 1 ist über einen zweiten Stirnradsatz V2 mit der vierten Welle 4 verbunden. Genauer gesagt beinhaltet der zweite Stirnradsatz V2 ein an der ersten Welle festgelegtes Rad und ein an der vierten Welle festgelegtes Rad, die eine Radpaarung bilden. Der zweite Stirnradsatz V2 ist den Verbrennungsmotor-Gangstufen 2 und 4 zugeordnet. Vorliegend bildet die vierte Welle 4 ein Losrad des zweiten Stirnradsatzes V2. Der zweite Stirnradsatz V2 kann jedoch auch so ausgebildet sein, dass dessen Losrad an der ersten Welle 1 drehbar gelagert ist.
Die fünfte Welle 5 ist über ein erstes Schaltelement A mit der sechsten Welle 6 verbindbar. Ferner ist die fünfte Welle 5 über ein drittes Schaltelement C mit der siebten Welle 7 verbindbar. Ferner ist die fünfte Welle 5 über ein viertes Schaltelement D mit der vierten Welle 4 verbindbar.
Die sechste Welle 6 ist über ein zweites Schaltelement B mit der vierten Welle 4 verbindbar.
Das erste Schaltelement A und das dritte Schaltelement C bilden ein Doppelschaltelement, das mittels einer ersten Betätigungseinrichtung B1 betätigbar ist. Das zweite Schaltelement B und das vierte Schaltelement D bilden ein weiteres Doppelschaltelement, das mittels einer zweiten Betätigungseinrichtung B2 betätigbar ist.
Die erste Welle 1 und die dritte Welle 3, genauer der zweite Wellenabschnitt 3-2 der dritten Welle 3, sind über ein weiteres Schaltelement K3 miteinander verbindbar. Das weitere Schaltelement K3 ist mittels einer dritten Betätigungseinrichtung B3 betätigbar.
Die Trennkupplung K0 ist mittels einer vierten Betätigungseinrichtung B4 betätigbar.
Die achte Welle 8 kann in manchen Ausführungsformen mit einer zweiten Elektromaschine EM2 verbunden sein, die als Hochvoltstartergenerator ausgebildet sein kann. Das Bereitstellen der zweiten Elektromaschine EM 2 kann die Funktionalität der Hybrid-Getriebeanordnung weiter erhöhen.
Das Ausgleichsgetriebe 16 und der erste Abtriebsradsatz 14, 13 sind in einer ersten Radialebene r1 angeordnet. Das Ausgleichsgetriebe 16 und der zweite Abtriebsradsatz 15, 17 sind in einer zweiten Radialebene r2 angeordnet. Das Doppelschaltelement C, A ist in einer dritten Radialebene r3 angeordnet. Die zweite Anbindung 22 ist in einer vierten Radialebene r4 angeordnet. Die dritte Radialebene r3 und die vierte Radialebene r4 können auch zusammenfallen.
Der erste Stirnradsatz V1 ist in einer fünften Radialebene r5 angeordnet. Das zweite Doppelschaltelement D, B ist in einer sechsten Radialebene r6 angeordnet.
Der Planetenradsatz PS ist in einer siebten Radialebene r7 angeordnet. Die erste Anbindung 20 ist in einer achten Radialebene r8 angeordnet. Der zweite Stirnradsatz V2 ist in einer neunten Radialebene r9 angeordnet. Das weitere Schaltelement K3 ist in einer zehnten Radialebene r10 angeordnet. Die Trennkupplung K0 kann beispielsweise im der neunten Radialebene r9 angeordnet sein, kann jedoch auch in der zehnen Radialebene r10 angeordnet sein.
Die erste Elektromaschine EM 1 erstreckt sich ausgehend von der vierten Radialebene r4 in Richtung hin zu der neunten Radialebene r9 und ist vorzugsweise überlappend mit zumindest der fünften und der sechsten Radialebene r5, r6 angeordnet, vorzugsweise auch axial überlappend mit der siebten Radialebene r7.
Der Verbrennungsmotor VM erstreckt sich ausgehend von der achten Radialebene r8 in Richtung hin zu der ersten Radialebene r1 und ist axial überlappend mit zumindest der siebten Radialebene r7 und der sechsten Radialebene r6 angeordnet, vorzugsweise auch axial überlappend mit der fünften Radialebene r5 und der vierten Radialebene r4.
Vorzugsweise überlappen der Verbrennungsmotor und die erste Elektromaschine EM1 ebenfalls in axialer Richtung.
Die Schaltelemente A-D, K3 können als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sein, beispielsweise als Klauen-Schaltelemente.
Die Trennkupplung K0 kann ebenfalls als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein, kann jedoch auch als reibschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein.
Die Hybrid-Getriebeanordnung ermöglicht, wie nachstehend ausgeführt wird, die Einrichtung von vier unterschiedlichen Verbrennungsmotor-Gangstufen HV1-HV4, ermöglicht die Einrichtung von drei unterschiedlichen Elektro-Gangstufen E1-E3, und ermöglicht die Einrichtung von zwei oder drei unterschiedlichen EDA-Modi. Ferner ist ein Laden in Neutral (LiN) möglich.
Die Hybrid-Getriebeanordnung ist gekennzeichnet durch einen einfachen Aufbau und eine kompakte Bauweise. Die Hybrid-Getriebeanordnung ist so ausgeführt, dass die Bauteilbelastungen und die Getriebeverluste gering sind, insbesondere, da Klauen-Schaltelemente verwendbar sind. Es ergibt sich zudem ein guter Verzahnungswirkungsgrad, und zwar sowohl in den Verbrennungsmotor-Gangstufen als auch in den Elektro-Gangstufen. Zudem ist eine gute Übersetzungsreihe realisierbar. In den EDA-Modi ist ein elektrodynamisches Anfahren (EDA) realisierbar. Zudem sind zumindest Reihen von Gangwechseln lastschaltfähig, insbesondere die Gangwechsel in den Verbrennungsmotor-Gangstufen. Ferner sind die Schaltelemente gut von Betätigungseinrichtungen erreichbar.
2 zeigt eine Schalttabelle der Hybrid-Getriebeanordnung 10.
In den Verbrennungsmotor-Gangstufen HV1-HV4 ist jeweils die Trennkupplung K0 geschlossen. In den Elektro-Gangstufen E1-E3 ist die Trennkupplung K0 jeweils geöffnet und das weitere Schaltelement K3 ist jeweils geschlossen, um den Planetenradsatz PS zu verblocken.
In den zwei dargestellten EDA-Modi EDA1 und EDA2 ist die Trennkupplung K0 jeweils geschlossen und das weitere Schaltelement K3 ist jeweils geöffnet.
In dem Laden in Neutral ist die Trennkupplung K0 geschlossen und das weitere Schaltelement K3 ist geschlossen, wohingegen die Schaltelemente A-D geöffnet sind.
In der ersten Verbrennungsmotor-Gangstufe HV1 sind neben der Trennkupplung K0 das weitere Schaltelement K3 und das erste Schaltelement A geschlossen.
In der zweiten Verbrennungsmotor-Gangstufe HV2 ist neben der Trennkupplung K0 das das zweite Schaltelement B geschlossen.
In der dritten Verbrennungsmotor-Gangstufe HV3 sind neben der Trennkupplung K0 das weitere Schaltelement K3 und das dritte Schaltelement C geschlossen.
In der vierten Verbrennungsmotor-Gangstufe HV4 sind neben der Trennkupplung K0 das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D geschlossen.
Die zweite Verbrennungsmotor-Gangstufe ist auf drei unterschiedliche Arten realisierbar. In der ersten Art HV 2.1 sind neben der Trennkupplung K0 das erste Schaltelement A und das zweite Schaltelement B geschlossen. In der zweiten Art HV2.2 sind neben der Trennkupplung K0 das weitere Schaltelement K3 und das zweite Schaltelement B geschlossen. In der dritten Art HV2.3 sind neben der Trennkupplung K0 das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C geschlossen.
Die zweite Art HV2.2 der zweiten Verbrennungsmotor-Gangstufe ist der Standard, der einen guten Wirkungsgrad ermöglicht.
Sofern beabsichtigt ist, ausgehend hiervon in die dritte Verbrennungsmotor-Gangstufe HV3 hochzuschalten, kann zwischenzeitlich die dritte Art HV2.3 realisiert werden, bei der das dritte Schaltelement C geschlossen ist, so dass ein Gangwechsel von der zweiten Verbrennungsmotor-Gangstufe in die dritte Verbrennungsmotor-Gangstufe unter Last erfolgen kann, insbesondere ohne Zugkraftunterbrechung.
Die erste Art HV2.1 der zweiten Verbrennungsmotor-Gangstufe dient insbesondere als Zwischen-Zustand zum Wechsel in die erste Verbrennungsmotor-Gangstufe HV1. Hierbei ist das erste Schaltelement A geschlossen, so dass Gangwechsel zwischen der ersten Verbrennungsmotor-Gangstufe und der zweiten Verbrennungsmotor-Gangstufe unter Last durchgeführt werden können.
Ferner wird ein EDA-Modus folgendermaßen eingerichtet und EDS-Lastschaltungen erfolgen folgendermaßen. Wenn die Trennkupplung K0 und das erste Schaltelement A geschlossen sind, entsteht an dem Planetenradsatz PS ein EDA-Zustand EDA1. Der Verbrennungsmotor VM ist dabei mit dem zweiten Glied H des Planetenradsatzes PS verbunden. Die erste Elektromaschine EM1 stützt an dem ersten Glied S das Drehmoment des Verbrennungsmotors ab, und das dritte Glied P ist über den Stirnradsatz V1 mit dem Abtrieb 12 verbindbar, und zwar entweder über die erste Schaltkupplung A oder über die dritte Schaltkupplung C. Auf diese Art und Weise kann ein EDA-Anfahren Vorwärts realisiert werden. Aus diesem EDA-Modus kann die erste Verbrennungsmotor-Gangstufe HV1 eingerichtet werden, indem, zusätzlich zu A und K0 das weitere Schaltelement K3 bei Synchronlauf geschlossen wird.
Lastschaltungen zwischen den Verbrennungsmotor-Gangstufen können folgendermaßen erfolgen. Beispielhaft wird dies anhand einer Schaltung von der ersten Verbrennungsmotor-Gangstufe HV1 in die zweite Verbrennungsmotor-Gangstufe HV2 dargestellt.
Zunächst wird ausgehend von HV1 das weitere Schaltelement K3 geöffnet, so dass sich ein leistungsverzweigter Antrieb über den Verbrennungsmotor VM und die erste Elektromaschine EM1 ergibt. Anschließend wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors abgesenkt, bis die vierte Welle 4 und die sechste Welle 6 synchron laufen. Danach wird durch Schließen des zweiten Schaltelementes B die zweite Verbrennungsmotor-Gangstufe eingelegt (HV2.1). Folglich kann nun ein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb über die zweite Verbrennungsmotor-Gangstufe durchgeführt werden.
In einem lastfreien Zustand kann dann das erste Schaltelement A geöffnet werden. Dies ist in 2 dadurch dargestellt, dass das „X“ in der Schalttabelle bei HV2.1 für das erste Schaltelement A in Klammern gesetzt ist.
Ausgehend von dem Zustand, bei dem nur das zweite Schaltelement B und die Trennkupplung K0 geschlossen sind, kann nach entsprechender Synchronisierung entweder das weitere Schaltelement K3 geschlossen werden, um eine Rückschaltung in die erste Verbrennungsmotor-Gangstufe HV1 vorzubereiten. Dies ist in der Schalttabelle bei HV2.2 dargestellt, indem das „X“ bei K3 in Klammern gesetzt ist.
Alternativ kann ausgehend von diesem Zustand das dritte Schaltelement C nach entsprechender Synchronisierung nach der Art einer Vorwahl geschlossen werden. Dies ist bei HV2.3 gezeigt. Dort ist das „X“ für das dritte Schaltelement C ebenfalls in Klammern gesetzt.
In der dritten Verbrennungsmotor-Gangstufe sind das weitere Schaltelement K3 und das dritte Schaltelement C geschlossen. In der vierten Verbrennungsmotor-Gangstufe HV4 sind das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D geschlossen, jeweils zuzüglich zu der Trennkupplung K0.
In der ersten Elektro-Gangstufe E1 ist neben dem weiteren Schaltelement K3 das erste Schaltelement A geschlossen. In E2 ist statt A das dritte Schaltelement C geschlossen. In E3 ist stattdessen das vierte Schaltelement D geschlossen.
In dem zweiten EDA-Modus EDA2 ist statt des ersten Schaltelementes A das dritte Schaltelement C geschlossen, so dass am Abtrieb eine längere Übersetzung eingerichtet ist.
Bei dem Zustand Laden in Neutral (LiN) sind die Trennkupplung K0 und das weitere Schaltelement K3 geschlossen, und alle anderen Schaltelemente sind geöffnet. Die erste Elektromaschine EM1 kann dadurch unabhängig von dem Abtrieb 12 mit dem Verbrennungsmotor VM verbunden werden. Mit anderen Worten stehen die erste Elektromaschine EM1 und der Verbrennungsmotor VM in einem festen Verhältnis zueinander. So ist einerseits ein Verbrennungsmotor-Start mittels der ersten Elektromaschine EM1 möglich. Andererseits kann die erste Elektromaschine EM1 bei dem Zustand Laden in Neutral auch als Generator arbeiten und einen elektrischen Energiespeicher laden oder elektrischen Verbraucher versorgen. Ein Verbraucher kann auch eine weitere Elektromaschine sein, die beispielsweise eine andere Fahrzeugachse antreibt, wie es nachstehend erläutert wird.
Ein Übergang von LiN in die Verbrennungsmotor-Gangstufen HV1 oder HV3 ist möglich, wenn zunächst das weitere Schaltelement K3 geöffnet wird und nach einem Ansynchronisieren entweder das erste Schaltelement A oder das dritte Schaltelement C geschlossen wird.
In 3 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 30 dargestellt, das eine erste Achse 32 und eine zweite Achse 34 aufweist. Die erste Achse 32 ist vorzugsweise eine Vorderachse. Im Bereich der ersten Achse 32 ist eine Hybrid-Getriebeanordnung 10 quer eingebaut. Die Abtriebswellen 18L, 18R sind mit nicht näher dargestellten Rädern der ersten Achse 32 drehfest verbunden.
Im Bereich der zweiten Achse 34 ist bei dem Fahrzeug 30 optional ein elektrischer Achsantrieb 36 vorgesehen, um einen Hybrid-Antriebsstrang nach der Art eines Allrad-Antriebssystems einzurichten.
Ein Allrad-Antrieb kann eingerichtet werden, indem beispielsweise mittels des Verbrennungsmotors VM und der ersten Elektromaschine EM1 ein Frontantrieb eingerichtet wird, und ein zusätzlicher Hinterantrieb mittels wenigstens einer weiteren Elektromaschine in dem elektrischen Achsantrieb 36. Wenn nur die Trennkupplung K0 und das weitere Schaltelement K3 geschlossen sind, kann seriell gefahren werden. Hierbei wird die erste Elektromaschine EM1 an der Vorderachse generatorisch betrieben und lädt eine Batterie. Andererseits treibt der elektrische Achsantrieb 36 die zweite Achse 34 an, wobei Leistung aus der Batterie entnommen wird. Es ist folglich ein batterieneutraler Fahrbetrieb möglich.
Zudem kann mittels des elektrischen Achsantriebs 36 eine Zugkraftunterstützung erfolgen. Hierbei kann der elektrische Achsantrieb 36 an der zweiten Achse 34 die Zugkraft stützen, wenn in der Hybrid-Getriebeanordnung 10 Umschaltungen notwendig sind, bei denen der Abtrieb 12 lastfrei wird. Solche Übergänge sind beispielsweise ein rein elektrisches Fahren in den Elektro-Gangstufen E1, E2, E3, und dann ein Verbrennungsmotor-Start in Neutral mittels der ersten Elektromaschine EM1.
Bezugszeichen

1: erste Welle
2: zweite Welle
3: dritte Welle
4: vierte Welle
5: fünfte Welle
6: sechste Welle
7: siebte Welle
8: achte Welle
9: neunte Welle
10: Hybrid-Getriebeanordnung
12: Abtrieb
13: Ausgleichsgetrieberad
14: Abtriebsrad (6)
15: Abtriebsrad (7)
16: Ausgleichsgetriebe
17: Ausgleichsgetrieberad
18L/R: Abtriebswellen
20: erste Anbindung 8/1
22: zweite Anbindung 9/2
30: Fahrzeug
32: erste Achse
34: zweite Achse
36: elektrischer Achsantrieb
38: Hybrid-Antriebsstrang
EM1: erste Elektromaschine
EM2: zweite Elektromaschine
V1: erster Stirnradsatz
V2: zweiter Stirnradsatz
PS: Planetenradsatz
S: erstes Glied (Sonne)
H: zweites Glied (Hohlrad)
P: drittes Glied (Planetenträger)
A: erstes Schaltelement
B: zweites Schaltelement
C: drittes Schaltelement
D: viertes Schaltelement
KO: Trennkupplung
K3: Verblockungsschaltelement
An: Antriebswelle
ST: Schwingungstilger
B1: erste Betätigungseinrichtung
B2: zweite Betätigungseinrichtung
B3: dritte Betätigungseinrichtung
B4: vierte Betätigungseinrichtung
a1-a4: Achsen
r1-r10: Radialebenen
VM: Verbrennungsmotor

Claims

Hybrid-Getriebeanordnung (10) mit - einer ersten Welle (1), in die verbrennungsmotorische Leistung einspeisbar ist, - einem Planetenradsatz (PS), der ein erstes Glied (S), ein zweites Glied (H) und ein drittes Glied (P) aufweist, wobei die erste Welle (1) mit dem zweiten Glied (H) verbunden ist, - einer ersten Elektromaschine (EM1), - einer zweiten Welle (2), die mit dem ersten Glied (S) des Planetenradsatzes (PS) verbunden ist und die mit der ersten Elektromaschine (EM1) verbunden oder verbindbar ist, - einer dritten Welle (3), die mit dem dritten Glied (P) des Planetenradsatzes (PS) verbunden ist, - einer sechsten Welle (6), die achsparallel versetzt zu der ersten Welle (1) angeordnet ist und die mit einem Abtrieb (12) verbunden ist, und mit einer siebten Welle (7), die achsparallel versetzt zu der dritten Welle (3) angeordnet ist und die über ein drittes Schaltelement (C) mit der dritten Welle (3) verbindbar ist, wobei die dritte Welle (3) über ein erstes Schaltelement (A) mit der sechsten Welle (6) verbindbar ist, wobei die erste Welle (1) über ein zweites Schaltelement (B) mit der sechsten Welle (6) verbindbar ist, und wobei der Planetenradsatz (PS) über ein weiteres Schaltelement (K3) verblockbar ist.
Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 1, wobei die siebte Welle (7) mit dem Abtrieb (Ab) verbunden ist.
Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 2, mit einem Ausgleichsgetriebe (16), das ein Eingangsglied aufweist und mit zwei Abtriebswellen (18L, 18R) verbunden ist, wobei das Eingangsglied über einen ersten Abtriebsradsatz mit der sechsten Welle (6) verbunden ist und über einen zweiten Abtriebsradsatz mit der siebten Welle (7) verbunden ist.
Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die erste Welle (1) über ein viertes Schaltelement (D) mit der dritten Welle (3) verbindbar ist.
Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die erste Welle (1) und/oder die zweite Welle (2) und/oder die dritte Welle (3) koaxial zu einer ersten Achse (a1) angeordnet ist bzw. sind.
Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 5, wobei die erste Achse (a1) koaxial zu einer Abtriebswelle (18R) eines Ausgleichsgetriebes (16) angeordnet ist, wobei die zweite Welle (2) und/oder die dritte Welle (3) als Hohlwelle um die als Innenwelle ausgebildete Abtriebswelle (18R) herum angeordnet ist.
Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-6, wobei eine vierte Welle (4), die mit der ersten Welle (1) verbunden ist, und/oder eine fünfte Welle (5), die mit der dritten Welle (3) verbunden ist, und/oder die sechste Welle (6) und/oder die siebte Welle (7) koaxial zu einer zweiten Achse (a2) angeordnet ist bzw. sind.
Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-7, mit einer achten Welle (8), die koaxial zu einer dritten Achse (a3) angeordnet und mit einer Antriebswelle (An) verbindbar oder verbunden ist, wobei die achte Welle (8) über eine erste Anbindung (20) in Form eines Stirnradsatzes oder eines Zugmittels mit der ersten Welle (1) verbunden ist.
Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die erste Elektromaschine (EM1) koaxial zu einer vierten Achse (a4) angeordnet ist und über eine zweite Anbindung (22) in Form eines Stirnradsatzes oder eines Zugmittels mit der zweiten Welle (2) verbunden ist.
Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die dritte Welle (3) über einen ersten Stirnradsatz (V1) mit der sechsten Welle (6) verbindbar ist und/oder wobei die erste Welle (1) über einen zweiten Stirnradsatz (V2) mit der sechsten Welle (6) verbindbar ist.
Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 10, wobei die dritte Welle (3) einen ersten Wellenabschnitt (3-1) aufweist, der auf einer axialen Seite des Planetenradsatzes (PS) angeordnet ist, und einen zweiten Wellenabschnitt (3-2) aufweist, der auf einer gegenüberliegenden axialen Seite des Planetenradsatzes (PS) angeordnet ist, wobei - der erste Wellenabschnitt (3-1) über den ersten Stirnradsatz (V1) mit der sechsten Welle (6) verbindbar ist, und/oder - der zweite Wellenabschnitt (3-2) über das weitere Schaltelement (K3) mit der ersten Welle (1) verbindbar ist.
Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-11, wobei - das erste Schaltelement (A) und ein drittes Schaltelement (C) zum Verbinden der dritten Welle (3) und der siebten Welle (7) als Doppelschaltelement ausgebildet sind, das mittels einer ersten Betätigungseinrichtung (B1) betätigbar ist, und/oder - das zweite Schaltelement (B) und ein viertes Schaltelement (D) zum Verbinden der ersten Welle (1) mit der dritten Welle (3) als Doppelschaltelement ausgebildet sind, das mittels einer zweiten Betätigungseinrichtung (B2) betätigbar ist.
Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-12, wobei - ein erster Abtriebsradsatz eines Ausgleichsgetriebes (16) in einer ersten Radialebene (r1) angeordnet ist und/oder - ein zweiter Abtriebsradsatz eines Ausgleichsgetriebes (16) in einer zweiten Radialebene (r2) angeordnet ist und/oder - das erste Schaltelement (A) und/oder ein drittes Schaltelement (C) in einer fünften Radialebene (r3) angeordnet sind und/oder - eine zweite Anbindung (22) in Form eines Stirnradsatzes oder eines Zugmittels in einer vierten Radialebene (r4) angeordnet ist und/oder - ein erster Stirnradsatz (V1) in einer fünften Radialebene (r5) angeordnet ist und/oder - das zweite Schaltelement (B) und/oder ein viertes Schaltelement (D) in einer sechsten Radialebene (r6) angeordnet sind und/oder - der Planetenradsatz (PS) in einer siebten Radialebene (r7) angeordnet ist und/oder - eine erste Anbindung (20) in Form eines Stirnradsatzes oder eines Zugmittels in einer achten Radialebene (r8) angeordnet ist und/oder - ein zweiter Stirnradsatz (V2) in einer neunten Radialebene (r9) angeordnet ist und/oder - ein weiteres Schaltelement (K3) in einer zehnten Radialebene (r10) angeordnet ist.
Hybrid-Antriebsstrang (38) für ein Kraftfahrzeug (30), das einer erste Achse (32) und eine zweite Achse (34) aufweist, mit einer Hybrid-Getriebeanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zum Antrieb der ersten Achse (32) und vorzugsweise mit einem elektrischen Achsantrieb (36) zum Antreiben der zweiten Achse (34).