DE102017201175A1 - Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Hybridantriebssystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine (2), mit einer ersten Elektromaschine (3), mit einer zweiten Elektromaschine (4) und mit einem Getriebe (5), insbesondere mit einem Dreiganggetriebe, wobei das Getriebe (5) eine erste Gangstufe (I), eine zweite Gangstufe (II) und eine dritte Gangstufe (III) aufweist, wobei jede Gangstufe (I,II,III) mindestens ein Losrad (12, 13, 14) aufweist, wobei das Getriebe (5) eine Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle (2a) zur Anbindung der Verbrennungskraftmaschine (2), eine erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (3a) zur Anbindung der ersten Elektromaschine (3), eine zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (4a) zur Anbindung der zweiten Elektromaschine (4), eine Getriebeausgangswelle (6), und mehrere Schaltelemente (8,9,10) aufweist, wobei die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle (2a) über ein erstes Schaltelement (8) mit der ersten Gangstufe (I) oder mit der dritten Gangstufe (III) koppelbar bzw. von der ersten Gangstufe (I) oder von der dritten Gangstufe (III) entkoppelbar ist, wobei die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (3a) mit der ersten Gangstufe (I) drehwirksam verbunden ist und wobei das mindestens eine - erste - Losrad (12) der ersten Gangstufe (I) über ein zweites Schaltelement (9) mit der Getriebeausgangwelle (6) wirksam koppelbar bzw. von dieser entkoppelbar ist.Der Kraftstoffverbrauch, insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsfahrten, ist nun dadurch verringert, dass die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (4a) über ein drittes Schaltelement (10) mit der zweiten Gangstufe (II) koppelbar und von dieser entkoppelbar ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
- Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Hybridantriebssystemen, insbesondere von Hybridantriebssträngen für Kraftfahrzeuge bekannt. Diese weisen im Allgemeinen mindestens eine Verbrennungskraftmaschine und mindestens eine Elektromaschine auf. Über ein entsprechend vorgesehenes Getriebe wird der Kraftfluss von der Verbrennungskraftmaschine und/oder der Elektromaschine auf den Abtrieb des Kraftfahrzeuges realisiert. Dem Getriebe ist insbesondere ein Differential nachgeschaltet, wobei mit Hilfe des Differentials die Räder des Kraftfahrzeuges antreibbar sind.
- Im Stand der Technik ist ein Hybridantriebsstrang bekannt (
DE 10 2010 028 026 A1 ), wobei der Antriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine sowie eine erste und eine zweite Elektromaschine aufweist. Weiterhin ist ein Getriebe vorgesehen, wobei das Getriebe als ein Vier-Stufen-Getriebe ausgebildet ist, nämlich Vier-Gangstufen bzw. vier Gänge aufweist. Zur Anbindung der Verbrennungskraftmaschine sowie der ersten und zweiten Elektromaschine weist das Getriebe eine Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle zur Anbindung der Verbrennungskraftmaschine, eine erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle zur Anbindung der ersten Elektromaschine sowie eine zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle zur Anbindung der zweiten Elektromaschine auf. Weiterhin weist das Getriebe eine Getriebeausgangswelle und mehrere Schaltelemente auf. Die Ausbildung und/oder Anordnung der vier Gangstufen bzw. der vier Gänge des Getriebes sowie die Ausführung und/oder Anordnung eines ersten Schaltelementes ist bei dem bekannten Hybridantriebsstrang so ausgeführt, dass die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle über das erste Schaltelement mit der ersten Gangstufe und mit der dritten Gangstufe koppelbar bzw. von zuvor genannten Gangstufen entsprechend entkoppelbar ist. Die erste und zweite Elektromaschine sowie die Verbrennungskraftmaschine sind bei dem bekannten Hybridantriebsstrang insbesondere koaxial zueinander angeordnet. - Das im Stand der Technik bekannte Hybridantriebssystem bzw. der bekannte Hybridantriebsstrang ist aber noch nicht optimal ausgebildet. Zwar weist das hier beschriebene Getriebe eine Mehrzahl von Gangstufen bzw. eine Mehrzahl von Gängen auf, jedoch sind entweder die erste Elektromaschine oder die zweite Elektromaschine - in Abhängigkeit des jeweils realisierten Ganges - dann an die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle angekoppelt, so dass immer mindestens eine Elektromaschine im Kraftfluss steht bzw. mitgeschleppt wird, wobei gerade dies bei hohen Drehzahlen bzw. bei hohen Geschwindigkeiten den Gesamtwirkungsgrad des Antriebsstrangs negativ beeinflusst und insbesondere den Kraftstoffverbrauch unnötigerweise erhöhen kann.
- Das im Stand der Technik bekannte Hybridantriebssystem, von dem die Erfindung ausgeht, ist daher insbesondere für bestimmte Schaltabläufe und/oder für Hochgeschwindigkeitsfahrten unter dem Aspekt des Kraftstoffverbrauchs nicht uneingeschränkt geeignet.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Hybridantriebssystem, von dem die Erfindung ausgeht, nun derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die Flexibilität von Schaltabläufen im Getriebe erhöht ist und der Kraftstoffverbrauch, insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsfahrten verringert ist.
- Diese zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun zunächst durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
- Dadurch, dass nun die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle über ein drittes Schaltelement mit der zweiten Gangstufe koppelbar und von dieser entkoppelbar ist, werden entsprechende Vorteile erzielt. Insbesondere kann das Hybridantriebssystem, insbesondere der Hybridantriebsstrang nun eine Mehrzahl von Gangstufen, insbesondere mindestens drei Gangstufen, nämlich eine erste Gangstufe, eine zweite Gangstufe und eine dritte Gangstufe aufweisen, wobei die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle über das dritte Schaltelement mit der zweiten Gangstufe koppelbar und von dieser entkoppelbar ist. Der Wirkungsgrad des Hybridantriebssystems bzw. des Hybridantriebsstrangs ist verbessert, insbesondere bei vollständig vom Kraftfluss des Getriebes entkoppelter zweiter Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle. Gerade bei Hochgeschwindigkeitsfahrten ist somit auch der Kraftstoffverbrauch optimiert. Bei Fahrzeuggeschwindigkeiten im niedrigen und mittleren Bereich ist ein zugkraftunterbrechungsfreies Schalten durch die erste Elektromaschine und/oder durch die zweite Elektromaschine in Verbindung mit der Verbrennungskraftmaschine realisierbar und somit ein hoher Fahrkomfort sichergestellt. Insbesondere sind beide Elektromaschinen auch von der Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle abkoppelbar, was insbesondere für Hochgeschwindigkeitsfahrten von Vorteil ist.
- In der bevorzugten Ausführungsform sind das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement im Wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet. Hierdurch bedingt ergeben sich insbesondere auch schaltungstechnische Vorteile bzw. eine schaltungstechnische Flexibilität, insbesondere auch gerade bei Hochgeschwindigkeitsfahrten. Ferner wird insbesondere auch eine kompakte axiale Bauform realisiert. Weiterhin können insbesondere formschlüssige Schaltelemente zum Einsatz kommen, vorzugsweise sind diese als Klauenkupplung ausgeführt. Zum Betätigen der Schaltelemente können innenliegende oder auch außenliegende Aktuatoren verwendet werden. Die Aktuatoren können auf Basis einer elektrischen und/oder hydraulischen Anregung wirksam sein.
- Das bevorzugte Hybridantriebssystem bzw. der bevorzugte Hybridantriebsstrang weist im Wesentlichen insbesondere die folgende „Topologie“ auf:
- Die dritte Gangstufe weist ein Losrad auf, das im Wesentlichen koaxial zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle und auch koaxial zur zweiten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Weiterhin weist die dritte Gangstufe ein Festrad auf, das auf der Getriebeausgangswelle angeordnet ist. Zudem ist hier die dritte Gangstufe zwischen der ersten und der zweiten Gangstufe angeordnet. Grundsätzlich kann mit dem jeweiligen Begriff „erste, zweite und dritte Gangstufe“ jeweils ein unterschiedlicher Gang des Getriebes gemeint sein. Bei den hier verwirklichten bevorzugten Ausführungsformen entspricht die erste Gangstufe aber dem ersten Gang, die zweite Gangstufe dem zweiten Gang und die dritte Gangstufe dem dritten Gang des Getriebes.
- Die erste und die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle können nun bei den jeweiligen bevorzugten Ausführungsformen des Hybridantriebssystems bzw. des Hybridantriebsstranges wie folgt angeordnet und/oder ausgebildet:
- In einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Hybridantriebssystems bzw. des Hybridantriebsstranges sind die erste und die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle achsparallel, insbesondere koaxial zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle angeordnet.
- In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform, was im Folgenden auch noch näher erläutert werden wird, ist die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle achsparallel zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle beabstandet angeordnet. Bei der zuletzt genannten bevorzugten zweiten Ausführungsform ist die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle koaxial zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle angeordnet.
- Ein Losrad der zweiten Gangstufe ist im Wesentlichen koaxial zur zweiten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle angeordnet. Das Festrad der zweiten Gangstufe ist auf der Getriebeausgangwelle angeordnet. Dies gilt für beide Ausführungsformen.
- Das Losrad der dritten Gangstufe ist im Wesentlichen koaxial zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle und koaxial zur zweiten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle angeordnet, wobei das Festrad der dritten Gangstufe auf der Getriebeausgangwelle angeordnet ist. Dies gilt auch für beide Ausführungsformen.
- Auch kann beiden Ausführungsformen im Wesentlichen grundsätzlich gemeinsam sein, dass die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle ein Festrad aufweist, wobei das Festrad mit dem ersten Losrad der ersten Gangstufe in Eingriff steht. Allerdings unterscheidet sich, was die nachfolgenden Ausführungen zeigen werden, dann die jeweilige Anordnung / Positionierung der ersten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle.
- Auch ist beiden bevorzugten Ausführungsformen grundsätzlich gemeinsam, dass die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle über das erste Schaltelement mit der ersten Gangstufe koppelbar oder von dieser entkoppelbar ist bzw. über das erste Schaltelement mit der dritten Gangstufe koppelbar oder entkoppelbar ist.
- Für den Fall, dass die erste und die zweite, also beide Elektromaschinen-Getriebeeingangswellen koaxial zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle angeordnet sind, weist die erste Gangstufe im Wesentlichen das auf der ersten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle angeordnete Festrad und das auf der Getriebeausgangswelle angeordnete erste Losrad auf, die miteinander in Eingriff stehen.
- Für den Fall der bevorzugten Ausführungsform, dass die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle achsparallel zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle beabstandet, insbesondere in einem bestimmten Abstand beabstandet angeordnet ist, weist die erste Gangstufe im Wesentlichen zwei Losräder, nämlich ein erstes und ein zweites Losrad auf, wobei das erste Losrad koaxial zur Getriebeausgangswelle und das zweite Losrad koaxial zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform steht dann das Festrad der ersten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle in Eingriff mit dem ersten Losrad der ersten Gangstufe, das auf der Getriebeausgangswelle angeordnet ist.
- Beiden Ausführungsformen ist jedoch im Wesentlichen wieder gemeinsam, dass das dritte Schaltelement die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle entweder mit dem Losrad der dritten Gangstufe oder mit dem Losrad der zweiten Gangstufe gekoppelt bzw. hiervon entkoppelt.
- Mit Hilfe des dritten Schaltelementes ist daher die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle entweder mit der zweiten oder mit der dritten Gangstufe koppelbar bzw. von dieser entkoppelbar.
- Im Ergebnis sind die eingangs genannten Nachteile vermieden und entsprechende Vorteile erzielt.
- Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Hybridantriebssystem bzw. den erfindungsgemäßen Hybridantriebsstrang in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden werden nun mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der nachfolgenden Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
-
1 in einer schematischen, vereinfachten Darstellung die wesentlichen Komponenten eines erfindungsgemäßen Hybridantriebssystems für ein Kraftfahrzeug bzw. deren Positionierung und/oder Anordnung (Topologie) in einer ersten bevorzugten Ausführungsform, und -
2 in einer schematischen, vereinfachten Darstellung die wesentlichen Komponenten einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebssystems für ein Kraftfahrzeug bzw. deren Positionierung und/oder Anordnung (Topologie). - Die
1 und die2 zeigen in einer sehr vereinfachten schematischen Darstellung jeweils ein Hybridantriebssystem1 bzw. einen Hybridantriebsstrang1a für ein nicht näher im Einzelnen dargestelltes Kraftfahrzeug. - Ferner zeigen die
1 und die2 , dass das Hybridantriebssystem1 bzw. der Hybridantriebsstrang1a eine Verbrennungskraftmaschine2 , eine erste Elektromaschine3 und eine zweite Elektromaschine4 aufweist. Weiterhin ist ein Getriebe5 vorgesehen. Das Getriebe5 ist hier insbesondere als ein Drei-Gang-Getriebe ausgebildet und weist dementsprechend eine erste GangstufeI , eine zweite GangstufeII und eine dritte GangstufeIII auf. Mit dem Begriff „Gangstufe“ ist insbesondere die Realisierung einer entsprechenden bestimmten Übersetzung gemeint. Bei den hier dargestellten bevorzugten Ausführungsformen des Hybridantriebsstranges1a entspricht die erste GangstufeI dem ersten Gang des Getriebes5 , die zweite GangstufeII dem zweiten Gang des Getriebes5 und die dritte GangstufeIII dem dritten Gang des Getriebes5 . Denkbar ist auch eine andere Ausbildung und/oder Zuordnung. - Die
1 und2 machen weiter deutlich, dass das Getriebe5 mehrere Getriebewellen aufweist. Insbesondere weist das Getriebe5 eine Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle2a zur Anbindung der Verbrennungskraftmaschine2 , eine erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle3a zur Anbindung der ersten Elektromaschine3 , eine zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle4a zur Anbindung der zweiten Elektromaschine4 und eine Getriebeausgangswelle6 auf. Die Getriebeausgangswelle6 ist drehwirksam mit einem hier nur schematisch dargestellten Differential7 über ein Differential-Antriebsrad7a verbunden. - Zur Realisierung bzw. Schaltung der einzelnen Gangstufen sind mehrere Schaltelemente, nämlich ein erstes Schaltelement
8 , ein zweites Schaltelement9 und ein drittes Schaltelement10 vorgesehen. - Bei der in
1 und2 gewählten Darstellung ist die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle2a insbesondere als Kurbelwelle ausgebildet. Die erste und die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle3a und4a sind insbesondere als Rotorwelle der jeweiligen Elektromaschine3 und4 ausgebildet. - Wie für die erste bevorzugte Ausführungsform des Hybridantriebsstrangs in der
1 dargestellt, ist die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle2a über das erste Schaltelement8 mit der ersten GangstufeI koppelbar oder über das erste Schaltelement8 mit der dritten GangstufeIII koppelbar bzw. von den zuvor genannten GangstufenI undIII entkoppelbar (wobei dies auch für die in2 gezeigte Ausführungsform gilt). Hierbei weist die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 3a ein auf dieser Welle angeordnetes Festrad11 auf, das mit dem Losrad12 die erste GangstufeI bildet. - Die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle
4a ist über das dritte Schaltelement10 mit der zweiten GangstufeII oder der dritten GangstufeIII koppelbar bzw. von den zuvor genannten GangstufenII undIII entkoppelbar. Dies gilt für beide in den1 und2 gezeigten Ausführungsformen des dortigen Hybridantriebssystems1 . - Wie aus der
1 ersichtlich, ist nun die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle3a koaxial zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle2a angeordnet. Insbesondere ist bei dem in1 dargestellten Hybridantriebsstrang1a die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle3a als Hohlwelle ausgeführt und koaxial zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle2a angeordnet. Die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle4a ist hierbei auch koaxial zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle2a und somit auch koaxial zur ersten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle3a angeordnet, insbesondere aber als Vollwelle ausgeführt. - Weiterhin wird aus den
1 und2 deutlich, dass eine besonders kompakte Bauform des Hybridantriebssystems1 bzw. des Hybridantriebsstranges1a realisierbar ist, weil das erste Schaltelement8 und das zweite Schaltelement9 im Wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet sind. - Im Folgenden dürfen die Anordnung und/oder die Positionierung der einzelnen Zahnräder der jeweiligen Gangstufen
I bisIII und die spezifische Ausführung / Anordnung des jeweiligen Zahnrades unter Berücksichtigung der beiden in den1 und2 gezeigten Ausführungsformen nochmals genauer erläutert werden: - Die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle
3a ist gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform (vgl.1 ) koaxial zu der Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle2a angeordnet und weist ein Festrad11 auf, das fest mit der ersten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle3a verbunden bzw. hier angeordnet ist. Das Festrad11 und das - erste - Losrad12 der Getriebeausgangwelle6 stehen miteinander in Eingriff und bilden die erste GangstufeI . - Auf der Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle
2a bzw. auf der zweiten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle4a ist ein Losrad13 vorgesehen bzw. angeordnet. Auf der Getriebeausgangwelle6 ist ein Festrad15 vorgesehen und/oder angeordnet. Das Losrad13 und das Festrad15 stehen miteinander in Eingriff. Dies gilt für beide in den1 und2 gezeigten Ausführungsformen. Das Losrad13 und das Festrad15 bilden hierbei die dritte GangstufeIII . - Die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle
4a weist ferner ein Losrad14 , und die Getriebeausgangswelle6 ein Festrad16 auf. Das Festrad16 und das Losrad14 stehen miteinander in Eingriff und bilden die zweite GangstufeII . Dies gilt auch für beide in den1 und2 gezeigten Ausführungsformen. - Wie aus
1 des Weiteren ersichtlich ist, ist die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle2a über das erste Schaltelement8 mit dem Festrad11 koppelbar oder mit dem Losrad13 koppelbar bzw. entsprechend entkoppelbar. Hierdurch ist diese Welle mit dem jeweiligen Zahnrad drehfest verbindbar. - Bei beiden Ausführungsformen der
1 und2 ist über das zweite Schaltelement9 die Getriebeausgangswelle6 mit dem - ersten - Losrad12 koppelbar und entsprechend entkoppelbar. Im gekoppelten Zustand ist die Getriebeausgangwelle6 dann mit dem - ersten - Losrad12 drehfest verbunden. Mittels des dritten Schaltelements10 ist die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle4a mit dem Losrad13 der dritten GangstufeIII oder mit dem Losrad14 der zweiten GangstufeII koppelbar und entsprechend entkoppelbar. Dies gilt im Wesentlichen auch für beide in den1 und2 gezeigten Ausführungsformen. - Das hier so entsprechend jeweils realisierte Getriebe
5 (vgl.1 und2 ) weist im Wesentlichen drei Gangstufen, nämlich eine erste GangstufeI , eine zweite Gangstufe II und eine dritte GangstufeIII auf. Bei den jeweiligen bevorzugten Ausführungsformen des Hybridantriebssystems1 bzw. Hybridantriebstrangs1a ist die erste GangstufeI als ein erster Gang, die zweite GangstufeII als zweiter Gang und die dritte GangstufeIII als dritter Gang des Getriebes5 ausgebildet. - Bei der Ausführungsform gemäß der
1 ist die erste GangstufeI bzw. der erste Gang durch das Festrad11 (auf der ersten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 3a) und das - erste - Losrad12 auf der Getriebeausgangswelle6 gebildet. Die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle2a ist bei der Schaltstellung des ersten Schaltelementes8 nach links daher wirksam mit der ersten GangstufeI verbindbar bzw. verbunden. Ferner ist auch das zweite Schaltelement9 in seiner linken Schaltstellung mit der ersten GangstufeI gekoppelt, so dass dann die Getriebeausgangswelle6 mit dem - ersten - Losrad12 drehfest verbunden ist. - Die dritte Gangstufe
III bzw. der dritte Gang wird durch das Losrad13 und das Festrad 15 gebildet. Die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle2a ist bei der Schaltstellung des ersten Schaltelementes8 nach rechts wirksam mit der dritten GangstufeIII koppelbar bzw. gekoppelt (dies gilt auch für beide Ausführungsformen). - Die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle
4a kann mittels des dritten Schaltelementes10 in der Schaltstellung links mit der dritten GangstufeIII gekoppelt werden (was auch für beide Ausführungsformen gilt). - Die zweite Gangstufe
II bzw. der zweite Gang wird insbesondere durch das auf der zweiten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle4a angeordnete Losrad14 und das auf der Getriebeausgangswelle6 angeordnete Festrad16 gebildet. Die zweite GangstufeII wird insbesondere realisiert durch die rechte Schaltstellung des dritten Schaltelementes10 . Hier ist dann die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 4a über das dritte Schaltelement10 mit der zweiten GangstufeII entsprechend gekoppelt (dies gilt auch für beide Ausführungsformen). - In der
2 wird die zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebssystem1 bzw. des Hybridantriebsstranges1a dargestellt, wobei auf der Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle2a ein zweites Losrad17 vorgesehen bzw. angeordnet und auf der Getriebeausgangwelle6 das erste Losrad12 vorgesehen und/oder angeordnet ist. Die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle3a weist ein Festrad11 auf, das fest mit der ersten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle3a verbunden ist. Das zweite Losrad17 und das erste Losrad12 stehen miteinander in Eingriff, wobei das erste Losrad12 mit dem Festrad11 in Eingriff steht. Die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle3a ist (im Unterschied zu der Ausführung aus der1 ) hier achsparallel beabstandet zu der Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle2a . In dieser Ausführungsform wird die Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle3a insbesondere auch als Vollwelle ausgeführt. Auf der Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle2a bzw. auf der zweiten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle4a ist ein Losrad13 vorgesehen bzw. angeordnet. Auf der Getriebeausgangwelle6 ist ein Festrad15 vorgesehen und/oder angeordnet. Das Losrad13 und das Festrad15 stehen miteinander in Eingriff und bilden die dritte GangstufeIII . Die Getriebeausgangswelle6 ist drehwirksam mit einem hier nur schematisch dargestellten Differential7 über ein Differential-Antriebsrad 7a, insbesondere über das Festrad15 verbunden. - Die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle
4a weist ein Losrad14 auf, wobei die Getriebeausgangswelle6 ein Festrad16 aufweist. Das Festrad16 und das Losrad 15 stehen miteinander in Eingriff und bilden die zweite GangstufeII (vgl.2 ). - Wie aus der
2 ferner ersichtlich ist, ist die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle2a über das erste Schaltelement8 mit dem zweiten Losrad17 koppelbar oder mit dem Losrad13 koppelbar bzw. entsprechend entkoppelbar. Hierdurch ist diese Welle mit dem jeweiligen Zahnrad drehfest verbindbar. Über das zweite Schaltelement9 ist die Getriebeausgangswelle6 mit dem ersten Losrad12 koppelbar und entsprechend entkoppelbar. Im gekoppelten Zustand ist die Getriebeausgangwelle6 dann mit dem ersten Losrad12 drehfest verbunden. Mittels dem dritten Schaltelement10 ist die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 4a mit dem Losrad13 der dritten GangstufeIII oder mit dem Losrad14 der zweiten GangstufeII koppelbar bzw. wirksam verbindbar. - Die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle
2a ist bei der Schaltstellung des ersten Schaltelementes8 nach links daher wirksam mit der ersten GangstufeI verbindbar bzw. verbunden. Ferner koppelt das zweite Schaltelement9 in seiner linken Schaltstellung die erste GangstufeI mit der Getriebeausgangswelle6 . Hierdurch ist auch die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle3a in den Kraftfluss der ersten GangstufeI eingebunden (vgl.2 ). - Die dritte Gangstufe
III bzw. der dritte Gang wird durch das Losrad13 und das Festrad 15 gebildet. Die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle2a ist bei der Schaltstellung des ersten Schaltelementes8 nach rechts wirksam mit der dritten GangstufeIII koppelbar bzw. gekoppelt. - Die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle
4a kann mittels des dritten Schaltelementes10 (Schaltstellung links) mit dem Losrad13 , welches mit dem Festrad 15 in Eingriff steht, mit der Getriebeausgangswelle6 in den Kraftfluss gebracht werden. Somit ist auch in der dritten GangstufeIII bzw. im dritten Gang ein elektromotorischer Antrieb neben dem Antrieb durch die Verbrennungskraftmaschine2 möglich. - Die zweite Gangstufe
II bzw. der zweite Gang wird insbesondere durch das auf der zweiten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle4a angeordnete Losrad14 und das auf der Getriebeausgangswelle6 angeordnete Festrad16 gebildet. Die zweite GangstufeII wird insbesondere realisiert durch die rechte Schaltstellung des dritten Schaltelementes10 . - Insbesondere sind die eingangs genannten Nachteile nun dadurch vermieden, dass die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle
4a über das dritte Schaltelement10 mit der zweiten GangstufeII koppelbar und von dieser entkoppelbar ist. - Insbesondere sind daher bei beiden in den
1 und2 gezeigten Ausführungsformen auch beide Elektromaschinen3 und4 , nämlich mit Hilfe des zweiten und dritten Schaltelementes9 und10 von der Getriebeausgangswelle6 einerseits entkoppelbar sowie insbesondere auch andererseits entkoppelbar von der Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle2a . Insbesondere nämlich bei der Schaltstellung des ersten Schaltelementes8 in seine Neutralstellung (oder nach rechts) bzw. des dritten Schaltelementes10 in seine Neutralstellung (oder nach rechts) und die Schaltstellung des zweiten Schaltelementes in seine Neutralstellung. - Aufgrund der durch die
1 und2 dargestellten und erläuterten Topologie der jeweiligen Ausführungsformen ist insbesondere bei höheren Fahrgeschwindigkeiten, insbesondere bei eingelegter dritter GangstufeIII einerseits die erste Elektromaschine 3 sowie auch die zweite Elektromaschine4 von der Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle2a abkoppelbar. Entsprechende Energieverluste durch das Mitschleppen einer Elektromaschine sind daher vermieden und der Kraftstoffverbrauch ist entsprechend verringert, wobei aufgrund der Topologie die Flexibilität von Schaltabläufen erhöht ist. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Hybridantriebssystem
- 1a
- Hybridantriebsstrang
- 2
- Verbrennungskraftmaschine
- 2a
- Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle
- 3
- erste Elektromaschine
- 3a
- erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle
- 4
- zweite Elektromaschine
- 4a
- zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle
- 5
- Getriebe
- 6
- Getriebeausgangswelle
- 7
- Differential
- 7a
- Differential-Antriebsrad
- 8
- erstes Schaltelement
- 9
- zweites Schaltelement
- 10
- drittes Schaltelement
- 11
- Festrad
- 12
- erstes Losrad
- 13
- Losrad
- 14
- Losrad
- 15
- Festrad
- 16
- Festrad
- 17
- zweites Losrad
- I
- erste Gangstufe / erster Gang
- II
- zweite Gangstufe / zweiter Gang
- III
- dritte Gangstufe / dritter Gang
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102010028026 A1 [0003]
Claims (10)
- Hybridantriebssystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine (2), mit einer ersten Elektromaschine (3), mit einer zweiten Elektromaschine (4) und mit einem Getriebe (5), insbesondere mit einem Dreiganggetriebe, wobei das Getriebe (5) eine erste Gangstufe (I), eine zweite Gangstufe (II) und eine dritte Gangstufe (III) aufweist, wobei jede Gangstufe (I,II,III) mindestens ein Losrad (12, 13, 14) aufweist, wobei das Getriebe (5) eine Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle (2a) zur Anbindung der Verbrennungskraftmaschine (2), eine erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (3a) zur Anbindung der ersten Elektromaschine (3), eine zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (4a) zur Anbindung der zweiten Elektromaschine (4), eine Getriebeausgangswelle (6), und mehrere Schaltelemente (8,9,10) aufweist, wobei die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle (2a) über ein erstes Schaltelement (8) mit der ersten Gangstufe (I) oder mit der dritten Gangstufe (III) koppelbar bzw. von der ersten Gangstufe (I) oder von der dritten Gangstufe (III) entkoppelbar ist, wobei die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (3a) mit der ersten Gangstufe (I) drehwirksam verbunden ist und wobei das mindestens eine - erste - Losrad (12) der ersten Gangstufe (I) über ein zweites Schaltelement (9) mit der Getriebeausgangwelle (6) wirksam koppelbar bzw. von dieser entkoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (4a) über ein drittes Schaltelement (10) mit der zweiten Gangstufe (II) koppelbar und von dieser entkoppelbar ist.
- Hybridantriebssystem nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (8) und das zweite Schaltelement (9) im Wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet sind. - Hybridantriebssystem nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass das Losrad (13) der dritten Gangstufe (III) im Wesentlichen koaxial zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle (2a) und koaxial zur zweiten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (4a) angeordnet ist und dass das Festrad (15) der dritten Gangstufe (III) auf der Getriebeausgangwelle (6) angeordnet ist. - Hybridantriebssystem nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass das Losrad (14) der zweiten Gangstufe (II) im Wesentlichen koaxial zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle (2a) und koaxial zur zweiten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (4a) angeordnet ist und dass das Festrad (16) der zweiten Gangstufe (II) auf der Getriebeausgangwelle (6) angeordnet ist. - Hybridantriebssystem nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (3a) ein Festrad (11) aufweist und das das Festrad (11) mit dem - ersten - Losrad (12) der ersten Gangstufe (I) im Eingriff steht. - Hybridantriebssystem nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des dritten Schaltelementes (10) die zweite Elektromaschine (4) vollständig vom Kraftfluss des Getriebes (5) abkoppelbar ist und/oder mit Hilfe des zweiten Schaltelementes (9) die erste Elektromaschine (3) von einem Kraftfluss der Getriebeausgangswelle (6) abkoppelbar ist, insbesondere sind beide Elektromaschinen (3, 4) von der Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle (2a) abkoppelbar. - Hybridantriebssystem nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass beide Elektromaschinen-Getriebeeingangswellen (3a, 4a) koaxial zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle (2a) angeordnet sind. - Hybridantriebssystem nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (3a) achsparallel zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle (2a) beabstandet angeordnet ist. - Hybridantriebssystem nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gangstufe (I) zwei Losräder (12,17), nämlich ein erstes Losrad (12) und ein zweites Losrad (17) aufweist, und dass das erste Losrad (12) koaxial zur Getriebeausgangswelle (6) und das zweite Losrad (17) koaxial zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle (2a) angeordnet ist. - Hybridantriebssystem nach einem
Ansprüche 1 bis9 , dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des dritten Schaltelementes (10) die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (4a) mit der zweiten oder mit der dritten Gangstufe (II oder III) koppelbar ist bzw. von dieser entkoppelbar ist.
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