DE102012219028A1 - Getriebe zum Betreiben eines Nebenaggregats - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe zum Betreiben eines Nebenaggregats in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeugs, mit einem ersten Sonnenrad drehbar um eine Hauptachse auf einer angetriebenen Seite des Getriebes, einem ersten Planetenrad im Eingriff mit dem ersten Sonnenrad auf der angetriebenen Seite des Getriebes, einem zweiten Planetenrad auf einer abgetriebenen Seite des Getriebes und montiert mit dem ersten Planetenrad auf einer gemeinsamen Welle, und einem zweiten Sonnenrad im Eingriff mit dem zweiten Planetenrad auf der abgetriebenen Seite des Getriebes zur Ankopplung an das Nebenaggregat, wobei das erste Planetenrad mit der Welle über einen ersten Freilauf verbunden ist, der eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Planetenrad und der Welle beim Überholen des ersten Planetenrads in einer ersten Drehrichtung um dessen Achse und eine freilaufende Verbindung zwischen dem Planetenrad und der Welle beim Überholen des ersten Planetenrads in einer zweiten, entgegengesetzten Drehrichtung erzeugt, wobei das zweite Planetenrad mit der Welle drehfest in beiden Drehrichtungen verbunden ist, und wobei die Welle in einem zweiten Freilauf in einem Planententräger gelagert ist, welcher zweite Freilauf eine Rotation der Welle beim Drehen der Welle um ihre Achse in der ersten Drehrichtung zulässt und eine Rotation der Welle in der zweiten, entgegengesetzten Drehrichtung sperrt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Getriebe zum Betreiben eines Nebenaggregats, wie zum Beispiel einer Ölpumpe beziehungsweise einer Getriebeölpumpe, in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeugs.
• In klassischen Hybridantriebssträngen wird das Verbrennungsmotormoment über einen Drehschwingungsdämpfer (meistens in Form eines Zweimassenschwungrads (ZMS)) zu einer nassen oder trockenen Anfahrkupplung geleitet, deren Ausgangsteil mit einem elektrischen Antrieb (E-Maschine) verbunden ist, so dass über einen zweiten Drehschwingungsdämpfer (beispielsweise einen klassischen Druck- oder Bogenfederdämpfer) sowohl das Verbrennungsmotormoment als auch das E-Maschinenmoment in das nachgeschaltete Getriebe (Stufenautomat/CVT/Doppelkupplungsgetriebe) eingeleitet werden kann.
• Zur Steuerung der Anfahrkupplung und des Automatikgetriebes sowie zur Schmierung aller Getriebekomponenten ist zumeist Öldruck im System notwendig, der über eine mechanisch angetriebene Hydraulikölpumpe erzeugt wird. Der Antrieb einer solchen, zumeist radial außen im Getriebe angeordneten Getriebeölpumpe erfolgt im Allgemeinen über einen Kettentrieb dessen antriebseitiges Kettenrad koaxial zur Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Bei klassischen Wandlerautomaten wird dieses Kettenrad über die Wandlerhülle (den Pumpenhals) und eine Steckverzahnung, und damit mit Motordrehzahl, angetrieben. Dieser Antrieb über ein radial außerhalb des zweiten Drehschwingungsdämpfers angeordneten Bauteils schränkt jedoch zum einen den Bauraum für den zweiten Drehschwingungsdämpfer radial und axial ein und hat zum anderen einen negativen Einfluss auf Masse und MTM.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Antriebsstrang zu gestalten, mit dem ein Nebenaggregat wie eine Getriebeölpumpe betrieben werden kann, ohne zusätzlichen radialen Bauraum außerhalb eines Drehschwingungsdämpfers signifikant zu erhöhen. Insbesondere ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, den Antrieb eines Nebenaggregats, wie einen mechanischen Ölpumpenantrieb, in verschiedenen Betriebszuständen eines Hybridantriebsstranges sicherzustellen.
• Die Lösung der Aufgaben erfolgt durch ein Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Erfindungsgemäß wird ein Getriebe geschaffen zum Betreiben eines Nebenaggregats in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeugs, mit einem ersten Sonnenrad drehbar um eine Hauptachse auf einer angetriebenen Seite des Getriebes, einem ersten Planetenrad im Eingriff mit dem ersten Sonnenrad auf der angetriebenen Seite des Getriebes, einem zweiten Planetenrad auf einer abgetriebenen Seite des Getriebes und montiert mit dem ersten Planetenrad auf einer gemeinsamen Welle, und einem zweiten Sonnenrad im Eingriff mit dem zweiten Planetenrad auf der abgetriebenen Seite des Getriebes zur Ankopplung an das Nebenaggregat, wobei das erste Planetenrad mit der Welle über einen ersten Freilauf verbunden ist, der eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Planetenrad und der Welle beim Überholen des ersten Planetenrads in einer ersten Drehrichtung um dessen Achse und eine freilaufende Verbindung zwischen dem Planetenrad und der Welle beim Überholen des ersten Planetenrads in einer zweiten, entgegengesetzten Drehrichtung erzeugt, wobei das zweite Planetenrad mit der Welle drehfest in beiden Drehrichtungen verbunden ist, und wobei die Welle in einem zweiten Freilauf in einem Planententräger gelagert ist, welcher zweite Freilauf eine Rotation der Welle beim Drehen der Welle um ihre Achse in der ersten Drehrichtung zulässt und eine Rotation der Welle in der zweiten, entgegengesetzten Drehrichtung sperrt.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die gemeinsame Welle, auf der die ersten und zweiten Planetenräder montiert sind, in einem um die Hauptachse drehbaren Planententräger gelagert. Diese gemeinsame Welle (also, die Planetenwelle) ist vorzugsweise in einem Drehlager, wie zum Beispiel einem Nadellager, im Planententräger gelagert, und besonders bevorzugt in einer Hülse oder länglichen Buchse angeordnet. In einem Fahrzeug, wie zum Beispiel in einem Hybridfahrzeug, mit zwei (oder mehreren) verschiedenen Antrieben, kann das erfindungsgemäße Getriebe dann durch eine Wechselwirkung der Freiläufer mit der Planetenwelle und dem Planetenträger, eine Reihe von antriebübertragenden Wegen zwischen dem ersten und zweiten Sonnenrädern ermöglichen, die wiederum den mechanischen Antrieb des Nebenaggregats in den diversen Betriebszuständen des Fahrzeugs sicherstellt. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Getriebe eingesetzt werden, um die Ölversorgung im Fahrgetriebe in möglichst allen Betriebszuständen des Fahrzeugs sicherzustellen. In diesem Zusammenhang ist der Planententräger vorzugsweise zur drehfesten Verbindung mit einem Ausgangsteil einer Anfahrkupplung, insbesondere mit einem Rotor einer elektrischen Maschine im Antriebsstrang des Fahrzeugs ausgebildet. In ähnlicher Weise kann das erste Sonnenrad zur drehfesten Verbindung mit einem Eingangsteil einer Anfahrkupplung, insbesondere mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors im Antriebsstrang ausgebildet sein. Ob die elektrische Maschine oder der Verbrennungsmotor für den Antrieb des Fahrzeugs zuständig ist, oder beide zusammen, kann das erfindungsgemäße Planetengetriebe den Antrieb auf das zweite Sonnenrad und somit auf das Nebenaggregat übertragen.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich die gemeinsame Welle, auf der die ersten und zweiten Planetenräder montiert sind, im Wesentlichen parallel zur Hauptdrehachse. Eine Übersetzung i₀ des Getriebes vom ersten Sonnenrad zum zweiten Sonnenrad ist vorzugsweise gleich 1 (also, i₀ = 1). Eine andere Übersetzung (also, i₀ ≠ 1) ist jedoch mit dem erfindungsgemäßen Getriebe auch möglich. Das zweite Sonnenrad ist vorzugsweise zum Drehen um eine mit der Hauptachse kollineare Achse montiert, so dass die ersten und zweiten Sonnenräder sowie der Planetenträger alle drehbar um die eine Hauptachse sind.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das Getriebe mehrere erste Planetenräder im Eingriff mit dem ersten Sonnenrad und insbesondere gleichmäßig verteilt um dessen Umfang auf der angetriebenen Seite des Getriebes und mehrere zweite Planetenräder im Eingriff mit dem zweiten Sonnenrad und insbesondere gleichmäßig verteilt um dessen Umfang auf der abgetriebenen Seite des Getriebes, wobei jeweils ein erstes Planetenrad und jeweils ein zweites Planetenrad auf jeweils einer gemeinsamen Welle montiert sind. Mit anderen Worten, die ersten und zweiten Planetenräder sind paarweise auf jeweils einer gemeinsamen Welle montiert. Dies bedeutet, dass jedes erste Planetenrad mit der jeweiligen Welle über einen ersten Freilauf verbunden ist, welcher Freilauf eine gesperrte, drehfeste Verbindung beim Überholen des ersten Planetenrads in einer ersten Drehrichtung und eine freilaufende Verbindung beim Überholen des ersten Planetenrads in einer zweiten, entgegengesetzten Drehrichtung erzeugt. Ferner ist jedes zweite Planetenrad mit der jeweiligen Welle drehfest in beiden Drehrichtungen verbunden und jede Welle im Planetenträger ist in einem zweiten Freilauf gelagert, der eine Rotation der Welle beim Drehen der Welle um ihre Achse in der ersten Drehrichtung zulässt und eine Rotation der Welle in der zweiten, entgegengesetzten Drehrichtung sperrt. Das erfindungsgemäße Getriebe hat vorzugsweise mindestens zwei erste und zwei zweite, um den Umfang der Sonnenräder gleichmäßig verteilte Planetenräder, um Unwucht in der Anordnung entgegenzuwirken beziehungsweise zu vermeiden. In dieser Ausführungsform ist der Planententräger, in dem alle Planetenwellen gelagert sind, drehbar um die Hauptachse angeordnet.
• Mit dem erfindungsgemäßen Getriebe ist darauf zu achten, dass das erste Sonnenrad durch ein erstes Hohlrad und/oder dass das zweite Sonnenrad durch ein zweites Hohlrad ersetzt werden kann. Das heißt, in einer bevorzugten Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Getriebe ein erstes Hohlrad anstatt des ersten Sonnenrads und/oder ein zweites Hohlrad anstatt des zweiten Sonnenrads aufweisen, während die anderen Merkmale des Getriebes unverändert bleiben.
• Wie oben schon angedeutet, wird die Erfindung vorzugsweise in einem Antriebsstrang von Hybridfahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor, einer elektrischen Antrieb (E-Maschine) und und einer nassen oder trockenen Anfahrkupplung angewendet. In diesem Zusammenhang stellt die Erfindung vorzugsweise einen Getriebestrang mit einem Drehschwingungsdämpfer zur Schwingungsisolation im Antriebsstrang des Hybridfahrzeugs bereit, also mit dessen Hilfe Drehschwingungen im Antriebsstrang gedämpft beziehungsweise ganz oder teilweise getilgt werden können. Der Drehschwingungsdämpfer, auch Torsionsschwingungsdämpfer genannt, kann in verschiedenen Gestaltungen sein, ist aber typischerweise in Form eines Zweimassenschwungrads (ZMS) und kann ein Druckfeder- oder Bogenfederdämpfer sein. Hierzu kann ein einfaches Planetengetriebe (z.B. ohne Hohlrad) vorgeschlagen werden, dessen Planetenachsen auf gleichem oder ähnlichem Wirkradius wie die Federn des Drehschwingungsdämpfers beziehungsweise des Zweimassenschwungrads (ZMS) angeordnet sind.
• Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird daher ein Getriebestrang geschaffen zum Betreiben eines Nebenaggregats in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeugs, mit einem Getriebe, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet werden kann, und einem Drehschwingungsdämpfer. Der Drehschwingungsdämpfer weist eine um die Hauptdrehachse drehbare Primärmasse, eine in Umfangsrichtung relativ zur Primärmasse um die Hauptdrehachse verdrehbare Sekundärmasse, und eine Energiespeichereinrichtung auf, über die die Sekundärmasse begrenzt verdrehbar mit der Primärmasse gekoppelt ist. Jede Planetenwelle erstreckt sich durch eine Durchtriebsöffnung im Drehschwingungsdämpfer von der Primärmasse zur Sekundärmasse hindurch, vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Hauptdrehachse. In dieser Gestaltung kann mindestens einer der Freiläufer, typischerweise der zweite Freilauf, in der (haupt)axialen Richtung teilweise überlappend zum Drehschwingungsdämpfer beziehungsweise zum Zweimassenschwungrad (ZMS) angeordnet sein. Die Eingliederung oder der Einbau des erfindungsgemäßen Planetengetriebes in einem Zweimassenschwungrad (ZMS) schafft eine sehr kompakte, raumsparende Einheit, die wenig Platz (wenn überhaupt) in der radialen Richtung außerhalb des Drehschwingungsdämpfers in Anspruch nimmt.
• In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Durchtriebsöffnung im Drehschwingungsdämpfer derart gestaltet, dass sie eine maximale Verdrehung der Sekundärmasse relativ zur Primärmasse um die Hauptdrehachse zulässt, ohne dass eine Planetenwelle an einen Rand beziehungsweise an einen Umfang der Durchtriebsöffnung anschlägt. Vorzugsweise ist das erste Sonnenrad drehfest mit der Primärmasse verbunden.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Energiespeichereinrichtung mindestens eine Feder auf, wobei jede Planetenwelle auf gleichem oder ähnlichem Wirkradius wie die mindestens eine Feder des Drehschwingungsdämpfers angeordnet ist
• Je nach Teilung des Planetengetriebes und Teilung des Drehschwingungsdämpfers sind unterschiedliche Anordnungen der Feder zu den Planetenachsen auf dem Umfang denkbar. Wie oben erwähnt, hat das erfindungsgemäße Planetengetriebe vorzugsweise mindestens zwei ersten und zwei zweiten Planetenräder, um Unwucht in der Anordnung entgegenzuwirken oder zu vermeiden. Bei klassischen Druckfederdämpfern mit 6er-Teilung ist zum Beispiel denkbar zwei um 180° gegenüberliegende Federfenster zu entfernen und in diesem Bereich die entsprechenden Planetenachsen anzuordnen, so dass eine 4/2-Teilung von Dämpfer/Planeten realisiert wäre. Zahlreiche weitere Teilungen beziehungsweise Kombinationen (zum Beispiel 3/3, 2/2, 2/4 usw.) sind denkbar.
• Die Erfindung stellt somit einen Getriebestrang bereit, in dem ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe mit einem Drehschwingungsdämpfer derart integriert ist, dass sich jede Planetenwelle des Getriebes durch eine Durchtriebsöffnung im Drehschwingungsdämpfer hindurch erstreckt, vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Hauptdrehachse des Dämpfers. Durch die Anordnung der zwei Freiläufe an der Planentenwelle in diesem Durchtrieb, kann der mechanische Antrieb eines Nebenaggregats, beispielsweise einer Getriebeölpumpe, in diversen Betriebspunkten ermöglicht sein. Daher kann hier über einen vorzugsweise radial innen liegenden Planetentrieb durch den Drehschwingungsdämpfer hindurch der Ölpumpenantrieb gewährleistet sein.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Antriebsstrang eines Fahrzeugs geschaffen, und insbesondere eines Hybridfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, einer elektrischen Maschine und einer Anfahrkupplung, mit einem Getriebe, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet werden kann, oder mit einem Getriebestrang, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet werden kann, zum Betreiben eines Nebenaggregats im Antriebsstrang, wobei das erste Sonnenrad in drehfester Verbindung mit einem Eingangsteil der Anfahrkupplung, insbesondere mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, steht, und wobei jede Planetenwelle in einem um die Hauptachse drehbaren Planententräger gelagert ist, der in drehfester Verbindung mit einem Ausgangsteil der Anfahrkupplung, insbesondere mit einem Rotor einer elektrischen Maschine, steht.
• Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung im Halbschnitt eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs in einem Hybridfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel,
• 2 eine schematische Darstellung im Halbschnitt eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs in einem Hybridfahrzeug gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel,
• 3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Getriebes im Ausführungsbeispiel der 2 bei reinem Verbrennungsmotorbetrieb und offener Kupplung,
• 4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Getriebes im Ausführungsbeispiel der 2 bei reinem Elektromotorbetrieb und offener Kupplung,
• 5 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Getriebes im Ausführungsbeispiel der 2 bei kombiniertem Verbrennungsmotor- und Elektromotorbetrieb und geschlossener Kupplung und
• 6 eine Tabelle der verschiedenen Betriebszustände eines mit dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang versehenen Hybridfahrzeugs und den jeweiligen Zustand der Teile des Antriebsstranges.
• Schematisch stellen die 1 und 2 zwei Varianten eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 1 in einem Hybridfahrzeug mit Verbrennungsmotor VM und elektrischer Maschine EM dar. Die elektrische Maschine EM hat einen Rotor EM-R und einen Stator EM-S, der mit dem Gehäuse EM-G verbunden ist. In beiden Fällen weist der Antriebsstrang 1 eine Anfahrkupplung K0 (nass oder trocken), ein erfindungsgemäßes Getriebe G und einen Drehschwingungsdämpfer 2 zur Schwingungsisolation auf, der zwischen der elektrischen Maschine EM und der Getriebeeingangswelle GEW (des Fahrgetriebes) und auch zwischen einem Ausgangsflansch NF der Anfahrkupplung K0 und der Getriebeeingangswelle GEW angeordnet ist. Im Fahrgetriebe (nicht gezeigt) ist Getriebeölpumpe GÖP angeordnet, deren mechanischen Antrieb durch das erfindungsgemäße Getriebe G in den verschiedenen Betriebszuständen des Hybridfahrzeugs gewährleistet werden kann. Im Grunde unterscheiden sich die zwei Ausführungsbeispiele der in 1 und 2 gezeigten, erfindungsgemäßen Antriebsstränge 1 lediglich durch Varianten der Drehschwingungsdämpfer 2. In 1 zum Beispiel ist der Drehschwingungsdämpfer 2 ein Zweimassenschwungrad (ZMS) mit Druckfedern DF, während der Drehschwingungsdämpfer in 2 ein ZMS Retainerdämpfer RET mit Bogenfedern BFund Fliehkraftpendel FKP umfasst. Obwohl die folgende Beschreibung der Erfindung sich hauptsächlich auf den in 2 gezeigten Antriebsstrang 1 bezieht, gilt diese Beschreibung im Wesentlichen daher auch für das Ausführungsbeispiel der 1.
• Mit Bezug nun auf die 2 ist das erfindungsgemäße Planetengetriebe G folgendermaßen aufgebaut. Auf der angetriebenen Seite des Getriebes G ist ein erstes Sonnenrad S1 drehfest mit einem Eingangsteil 3 der Anfahrkupplung K0 (also, mit dem Außenlamellenträger) und deshalb mit der Kurbelwelle 4 des Verbrennungsmotors VM verbunden. Dieses Sonnenrad S1 befindet sich über eine entsprechende Verzahnung im ständigen Eingriff mit einem ersten Planetenrad P1, welches über einen Freilauf F1 mit einer Planetenwelle W verbunden ist, und zwar derart, dass der Freilauf F1 eine drehfeste Verbindung beim Drehen des ersten Planetenrads P1 in einer ersten Drehrichtung (Sperrichtung) und eine freilaufende Verbindung beim Drehen des ersten Planetenrads P1 in einer zweiten, entgegengesetzten Drehrichtung erzeugt. Auf der abgetriebenen Seite des Getriebes G ist ein zweites Planetenrad P2 starr oder drehfest in beide Richtungen mit der Planetenwelle W verbunden (zum Beispiel, aufgepresst oder verschweißt) und ist über eine entsprechende Verzahnung im Eingriff mit einem zweiten Sonnenrad S2. Das zweite Sonnenrad S2 hat eine direkte Verbindung zum Nebenaggregat N in Form einer Getriebeölpumpe GÖP.
• Die Primärseite des Drehschwingungsdämpfers 2 (hier Außendämpfer, Bogenfeder BF im Retainer RET) ist sowohl fest mit dem elektrischen Maschinenrotor (EM-Rotor) als auch über eine Verzahnung mit einem Ausgangsteil 5 (also, Innenlamellenträger) der Anfahrkupplung K0 verbunden. Über die Bogenfeder BF wird also das Moment sowohl von der elektrischen Maschine EM als auch vom Verbrennungsmotor VM auf den Zwischenflansch mit Fliehkraftpendel FKP übergeben und von dort über die Innendämpferfedern DF und den Nabenflansch NF ins Fahrgetriebe abgeleitet. Der Nabenflansch NF seinerseits dient als Planetenträger oder Steg S für den Planetengetriebe G, wobei es auch denkbar ist sowohl das Eingangsteil der Dämpfer 2 (hier Retainer) beziehungsweise den Zwischenflansch (hier eine der beiden oder beide Seitenscheiben) als Steg zu verwenden. Dieser Planetenträger oder Steg S ist über ein Lager L1 und einen damit kombinierten Freilauf F2 in einer Sperrichtung des Freilaufs F2 drehfest mit der Planetenwelle W verbunden.
• Bezugnehmend auf 3 sind die Komponente des erfindungsgemäßen Getriebes G und deren Funktion bei reinem Verbrennungsmotorbetrieb (VM-Betrieb) mit offener Anfahrkupplung K0 gezeigt. Das heißt, die K0 ist offen, der VM dreht, die EM (sowie der Steg S) steht und die Übersetzung i₀ des Planetengetriebes G ist gleich 1(also, i₀ = 1). In diesem Betriebszustand wird das Nebenaggregat N beziehungsweise die Ölpumpe GÖP direkt über den Planetentrieb S1, P1, P2, S2 mit der entsprechenden Übersetzung angetrieben, wobei der Freilauf F1 sperrt, damit das Moment vom ersten Planetenrad P1 auf die Planetenwelle W übertragen wird, und wobei der Freilauf F2 die Planetenwelle W gegenüber dem nicht drehenden (also, stehenden) Planetenträger oder Steg S freigibt, so dass über das zweite Planetenrad P2 und das zweite Sonnenrad S2 die Ölpumpe GÖP angetrieben wird. Der Pfeil 10 weist darauf hin, dass der Freilauf F1 sperrt das erste Planetenrad P1 zu der Welle W und die Welle W dreht sich.
• In 4 sind die Komponente S1, P1, P2, S2 des erfindungsgemäßen Getriebes G und deren Funktion bei einem reinen elektrischen Maschinenbetrieb (EM-Betrieb) und mit offener Anfahrkupplung K0 gezeigt. Das heißt, die K0 ist offen, der VM steht, die EM (sowie der Steg S) dreht und i₀ = 1. In diesem Betriebszustand wird das Nebenaggregat N beziehungsweise die Ölpumpe GÖP über die Dämpferfeder und den Nabenflansch NF (also, den Steg S) angetrieben. Hierbei gibt der erste Freilauf F1 das erste Planetenrad P1 gegenüber der Welle W frei, so dass das erste Planetenrad P1 auf dem ersten Sonnenrad S1 abrollen kann ohne Moment auf den Verbrennungsmotor VM zu übertragen. Der Pfeil 20 weist auf die Freigabe des ersten Planetenrads P1 vom Freilauf F1 gegenüber der Welle W, so dass sich P1 relativ zur Welle W dreht (freilauf frei), während der Pfeil 30 auf das Abrollen des Planetenrads P1 auf dem Sonnenrad S1 hinweist. Der Freilauf F2 sperrt hingegen die Planetenwelle W gegenüber dem Planetenträger (also, dem Steg S), wie vom Pfeil 40 angezeigt, so dass sich die Welle W und das zweite Planetenrad P2 um die Planetenachse A nicht drehen. Sondern der Planetenträger (also, der Steg S) wird um die Hauptachse X gedreht, und das zweite Sonnenrad S2 wird vom umkreisenden zweiten Planetenrad P2 angetrieben, so dass die Ölpumpe GÖP wiederum mit der EM-Drehzahl angetrieben wird.
• In 5 sind die Komponente S1, P1, P2, S2 des erfindungsgemäßen Getriebes G und deren Funktion bei geschlossener Anfahrkupplung K0 gezeigt. Das heißt, die K0 ist zu, der VM dreht, die EM (sowie der Steg S) dreht, und i₀ = 1. Bei einer geschlossenen Kupplung K0 sind die elektrische Maschine EM und der Verbrennungsmotor VM fest miteinander verbunden. Der Pfeil 50 weist darauf hin, dass der zweite Freilauf F2 die Welle W in ihrem Lager L1 sperrt, so dass sich weder die Welle W noch das zweite Planetenrad P2 um die Planetenachse A drehen. Sondern, wie vom Pfeil 60 angezeigt, drehen der Antrieb VM + EM und der Planetenträger (also, der Steg S) mit gleicher Drehzahl – verbunden über die Kupplung K0. Somit drehen die beiden Sonnenräder S1 und S2 sowie der Steg S als eine kompakte Einheit, so dass wiederum die Ölpumpe GÖP mit Motordrehzahl angetrieben wird.
• 6 zeigt eine Tabelle, in der die diversen Betriebszustände des Hybridfahrzeugs in der linken Spalte von I bis VII römisch nummeriert sind. Die Spalten nach rechts identifizieren die einzelnen Komponenten des Antriebsstrangs 1 und deren Verhalten für die jeweiligen Betriebszustände. Die Abkürzungen in diese Tabelle weichen leicht von den anderen Figuren ab, in dem hier das erste Sonnenrad als SR1, das erste Planetenrad als PR1, der erste Freilauf als FL1, die Planetenwelle als PW, der erste Freilauf als FL2, das zweite Planetenrad als PR2 und das zweite Sonnenrad als SR2 bezeichnet werden.
• Die Betriebszustände I, III und IV – also, „Leerlauf“, „EM-ZUG“ und „VM+EM ZUG“ – in der Tabelle der 6 entsprechen jeweils den in 3, 4 und 5 gezeigten Betriebszuständen des Fahrzeugs. Der Betriebszustand II „VM ZUG“ erzeugt im Wesentlichen denselben Effekt wie im Betriebszustand IV „VM+EM ZUG“ der 5 mit dem einzigen Unterschied, dass die elektrische Maschine EM im Betriebszustand II von dem Verbrennungsmotor VM nur angetrieben wird, statt selbst zu treiben. Der Betriebszustand V „EM Wiederstart“ ist der sogenannte „Segelbetrieb“ oder Schubbetrieb, bei dem die elektrische Maschine EM mit einer geschlossenen Anfahrkupplung K0 wieder angeschaltet wird. Der Effekt ist wie beim Betriebszustand II „VM ZUG“ mit der Ausnahme, dass nun die EM treibt und der VM angetrieben wird, statt umgekehrt. Ähnliches gilt für den Betriebszustand VI „EM Start“ mit der Ausnahme, dass der Endantrieb EA ist in Stillstand.
• Das erfindungsgemäße Getriebe G und damit den Antriebsstrang 1 kann mehrere Vorteile haben; unter anderem (i) einen mechanischen Nebenaggregat-Antrieb in diversen Betriebszuständen des Hybridfahrzeugs (ii) eine Getriebe-Übersetzung ≠ 1 im Planetentrieb möglich, (iii) mehr radialen Bauraum, da keine Momentenübertragung über „Hülle“, und (iv) keine zusätzliche elektrische Pumpe notwendig.
• Bezugszeichenliste

1

Antriebsstrang

2

Drehschwingungsdämpfer

3

Eingangsteil der Anfahrkupplung

4

Kurbelwelle

5

Ausgangsteil der Anfahrkupplung

EM

elektrische Maschine

EM-S

elektrischer Stator

EM-R

elektrischer Rotor

VM

Verbrennungsmotor

K0

Anfahrkupplung

DF

Druckfeder

BF

Bogenfeder

FKP

Fliehkraftpendel

RET

Retainerdämpfer

G

Planetengetriebe

W

Planetenwelle oder Stegwelle

S

Planetenträger oder Steg

S1

erstes Sonnenrad (Antrieb)

S2

zweites Sonnenrad (Abtrieb)

P1

erstes Planetenrad (Antrieb)

P2

zweites Planetenrad (Abtrieb)

F1

erster Freilauf (P1-W)

F2

zweiter Freilauf (W-S)

L1

Drehlager (W-S)

NF

Abtriebsflansch oder Nabenflansch

N

Nebenaggregat

GÖP

Getriebeölpumpe

GEW

Getriebeeingangswelle

X

Hauptdrehachse

A

Planetenachse

Claims (12)

1. Getriebe (G) zum Betreiben eines Nebenaggregats (N) in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeugs, mit einem ersten Sonnenrad (S1) drehbar um eine Hauptachse (X) auf einer angetriebenen Seite des Getriebes (G), einem ersten Planetenrad (P1) im Eingriff mit dem ersten Sonnenrad (S1) auf der angetriebenen Seite des Getriebes (G), einem zweiten Planetenrad (P2) auf einer abgetriebenen Seite des Getriebes (G) und montiert mit dem ersten Planetenrad (P1) auf einer gemeinsamen Welle (W), und einem zweiten Sonnenrad (S2) im Eingriff mit dem zweiten Planetenrad (P2) auf der abgetriebenen Seite des Getriebes (G) zur Ankopplung an das Nebenaggregat (N), wobei das erste Planetenrad (P1) mit der Welle (W) über einen ersten Freilauf (F1) verbunden ist, der eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Planetenrad (P1) und der Welle (W) beim Überholen des ersten Planetenrads (P1) in einer ersten Drehrichtung um dessen Achse (A) und eine freilaufende Verbindung zwischen dem Planetenrad (P1) und der Welle (W) beim Überholen des ersten Planetenrads (P1) in einer zweiten, entgegengesetzten Drehrichtung erzeugt, wobei das zweite Planetenrad (P2) mit der Welle (W) drehfest in beiden Drehrichtungen verbunden ist, und wobei die Welle (W) in einem zweiten Freilauf (F2) in einem Planententräger (S) gelagert ist, welcher zweite Freilauf (F2) eine Rotation der Welle (W) beim Drehen der Welle (W) um ihre Achse (A) in der ersten Drehrichtung zulässt und eine Rotation der Welle (W) in der zweiten, entgegengesetzten Drehrichtung sperrt.
2. Getriebe (G) nach Anspruch 1, wobei die gemeinsame Welle (W), auf der die ersten und zweiten Planetenräder (P1, P2) montiert sind, in einem um die Hauptachse (X) drehbaren Planententräger (S) gelagert ist, wobei der Planententräger (S) zur drehfesten Verbindung mit einem Ausgangsteil (5) einer Anfahrkupplung (K0), insbesondere mit einem Rotor einer elektrischen Maschine (EM) ausgebildet ist.
3. Getriebe (G) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Sonnenrad (S1) zur drehfesten Verbindung mit einem Eingangsteil (3) einer Anfahrkupplung (K0), insbesondere mit einer Kurbelwelle (4) des Antriebsstrangs ausgebildet ist.
4. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die gemeinsame Welle (W), auf der die ersten und zweiten Planetenräder (P1, P2) montiert sind, im Wesentlichen parallel zur Hauptdrehachse (X) erstreckt.
5. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Übersetzung (i₀) des Getriebes vom ersten Sonnenrad (S1) zum zweiten Sonnenrad (S2) gleich 1 ist.
6. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das zweite Sonnenrad (S2) zum Drehen um eine mit der Hauptachse (X) kollineare Achse montiert ist.
7. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit mehreren ersten Planetenrädern (P1) im Eingriff mit dem ersten Sonnenrad (S1) und insbesondere gleichmäßig verteilt um dessen Umfang auf der angetriebenen Seite des Getriebes (G), und mehreren zweiten Planetenrädern (P2) im Eingriff mit dem zweiten Sonnenrad (S2) und insbesondere gleichmäßig verteilt um dessen Umfang auf der abgetriebenen Seite des Getriebes (G), wobei jeweils ein erstes Planetenrad (P1) und jeweils ein zweites Planetenrad (P2) auf jeweils einer gemeinsamen Welle (W) montiert sind.
8. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das erste Sonnenrad (S1) durch ein erstes Hohlrad und/oder das zweite Sonnenrad (S2) durch ein zweites Hohlrad ersetzt ist.
9. Getriebestrang zum Betreiben eines Nebenaggregats (N) in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeugs, mit einem Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, und einem Drehschwingungsdämpfer (2), wobei der Drehschwingungsdämpfer (2) eine um die Hauptdrehachse (X) drehbare Primärmasse, eine in Umfangsrichtung relativ zur Primärmasse um die Hauptdrehachse (X) verdrehbare Sekundärmasse, und eine Energiespeichereinrichtung aufweist, über die die Sekundärmasse begrenzt verdrehbar mit der Primärmasse gekoppelt ist, wobei sich die Welle (W), auf der die ersten und zweiten Planetenräder (P1, P2) montiert sind, durch eine Durchtriebsöffnung im Drehschwingungsdämpfer von der Primärmasse zur Sekundärmasse hindurch erstreckt, vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Hauptdrehachse (X).
10. Getriebestrang nach Anspruch 9, wobei die Durchtriebsöffnung im Drehschwingungsdämpfer derart gestaltet ist, dass sie eine maximale Verdrehung der Sekundärmasse relativ zur Primärmasse um die Hauptdrehachse (X) zulässt, ohne dass die Welle (W) an einen Rand beziehungsweise an einen Umfang der Durchtriebsöffnung anschlägt.
11. Getriebestrang nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Energiespeichereinrichtung mindestens eine Feder aufweist, und wobei jede Welle (W) auf gleichem oder ähnlichem Wirkradius wie die mindestens eine Feder des Drehschwingungsdämpfers angeordnet ist.
12. Antriebsstrang (1) eines Fahrzeugs, und insbesondere eines Hybridfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor (VM), einer elektrischen Maschine (EM) und einer Anfahrkupplung (K0), mit einem Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder einem Getriebestrang nach einem der Ansprüche 9 bis 11 zum Betreiben eines Nebenaggregats (N), wobei das erste Sonnenrad (S1) in drehfester Verbindung mit einem Eingangsteil (3) der Anfahrkupplung (K0), insbesondere mit einer Kurbelwelle (4) des Verbrennungsmotors (VM), steht, wobei die gemeinsame Welle (W), auf der die ersten und zweiten Planetenräder (P1, P2) montiert sind, in einem um die Hauptachse (X) drehbaren Planententräger (S) gelagert ist, der in drehfester Verbindung mit einem Ausgangsteil (5) der Anfahrkupplung (K0), insbesondere mit einem Rotor elektrischen Maschine (EM), steht.

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