DE102018132021A1 - Coaxial shaft hybrid for a hybrid transmission - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Koaxialwellenhybrid (1) für einen Hybrid-Getriebestrang (41), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:- eine elektrische Maschine (3) mit einer Verbrennerseite (4) und mit einer Getriebeseite (5), wobei die Verbrennerseite (4) koaxial mit einer Verbrennerwelle (6) einer Verbrennungskraftmaschine (7) drehmomentübertragend verbindbar ist;- ein Übersetzungsgetriebe (8) mit einer Getriebeeingangswelle (9) und mit einer Getriebeausgangswelle (10), wobei die Getriebeeingangswelle (9) koaxial angeordnet drehmomentübertragend mit der elektrischen Maschine (3) verbunden ist;- einen Abtriebsanschluss (11) mit einer Eingangsseite (12) und mit einer Ausgangsseite (13), wobei der Abtriebsanschluss (11) parallel zu der elektrischen Maschine (3) angeordnet ist, wobei die Eingangsseite (12) unmittelbar mit der Getriebeausgangswelle (10) drehmomentübertragend verbunden ist und die Ausgangsseite (13) unmittelbar mit einer Abtriebsdifferentialeinheit (14) drehmomentübertragend verbindbar ist. Der Koaxialwellenhybrid (1) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Abtriebsanschluss (11) axial-überlappend und/oder axial-verbrennerseitig der elektrischen Maschine (3) angeordnet ist.Mit dem hier vorgeschlagenen Koaxialwellenhybrid ist ein axial kompakter Aufbau und bevorzugt zudem ein radial kompakter Aufbau unter Sicherstellung eines hohen Freiheitsgrads hinsichtlich der Funktionen der koaxialen elektrischen Maschine vorgeschlagen.The invention relates to a coaxial shaft hybrid (1) for a hybrid transmission (41), comprising at least the following components: - an electrical machine (3) with a combustion side (4) and with a transmission side (5), the combustion side (4) A transmission gear (8) with a transmission input shaft (9) and with a transmission output shaft (10) can be connected coaxially with a combustion shaft (6) of an internal combustion engine (7); 3) is connected; - an output connection (11) with an input side (12) and with an output side (13), the output connection (11) being arranged parallel to the electrical machine (3), the input side (12) directly with the transmission output shaft (10) is connected in a torque-transmitting manner and the output side (13) is directly torque-transmitting with an output differential unit (14) is bearable. The coaxial shaft hybrid (1) is characterized in particular by the fact that the entire output connection (11) is arranged axially overlapping and / or axially on the combustion engine side of the electrical machine (3) radially compact structure proposed while ensuring a high degree of freedom with regard to the functions of the coaxial electrical machine.

Description

Die Erfindung betrifft einen Koaxialwellenhybrid für einen Hybrid-Getriebestrang, einen Hybrid-Getriebestrang für einen Hybrid-Antriebsstrang mit einem solchen Koaxialwellenhybrid als 3-Wellen-Konzept und als 2-Wellen-Konzept, einen Hybrid-Antriebsstrang mit einem solchen Hybrid-Getriebestrang, sowie ein Hybridfahrzeug mit einem solchen Hybrid-Antriebsstrang.The invention relates to a coaxial shaft hybrid for a hybrid transmission, a hybrid transmission for a hybrid drive train with such a coaxial hybrid as a 3-shaft concept and as a 2-shaft concept, a hybrid drive train with such a hybrid transmission, and a hybrid vehicle with such a hybrid drive train.

Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von unterschiedlichen Hybrid-Antriebssträngen für Hybridfahrzeuge bekannt. Eine Aufgabenstellung bei einem Hybrid-Antriebstrang ist, die deutlich gestiegene Anzahl von (Antriebs-) Komponenten auf einem möglichst geringen Bauraum unterzubringen. Beispielsweise aus der DE 10 2016 222 936 A1 ist ein Koaxialwellenhybrid mit einem CVT-Antriebsstrang bekannt, wobei CVT [engl.: continuous variable transmission] ein Umschlingungsgetriebe ist. Bei einem Koaxialwellenhybrid ist eine elektrische Maschine koaxial zu einer Verbrennerwelle angeordnet und dient dort zumindest einer der folgenden Aufgaben: Boosten, Anlassen, Anreißen (Kaltstart), Generatorbetrieb (nach Art einer Lichtmaschine), Rekuperation (Bremsenergierückgewinnung) und/oder rein-elektrisches Fahren. Die koaxiale elektrische Maschine und die Verbrennerwelle werden dabei über ein gemeinsames Getriebe mit einer Abtriebsdifferentialeinheit verbunden und so ein Drehmoment bedarfsgerecht auf Fahrzeugantriebsräder des Hybridfahrzeugs übertragen.A large number of different hybrid drive trains for hybrid vehicles are known from the prior art. One task with a hybrid drive train is to accommodate the significantly increased number of (drive) components in the smallest possible space. For example from the DE 10 2016 222 936 A1 a coaxial shaft hybrid with a CVT drive train is known, CVT (continuous variable transmission) being a belt transmission. In a coaxial shaft hybrid, an electrical machine is arranged coaxially with a combustion shaft and serves at least one of the following tasks: boosting, starting, starting (cold start), generator operation (in the manner of an alternator), recuperation (braking energy recovery) and / or purely electric driving. The coaxial electrical machine and the combustion shaft are connected to an output differential unit via a common gearbox and thus torque is transmitted to vehicle drive wheels of the hybrid vehicle as required.

Obwohl mit der DE 10 2016 222 936 A1 bereits eine sehr kompakte Ausführungsform eines Hybrid-Getriebestrangs gezeigt ist, wird kundenseitig, beispielsweise von OEM [engl.: original equipment manufacturer; darunter werden im Fahrzeugbau die kundenbekannten Markenhersteller verstanden], eine weitere Verkleinerung des Hybrid-Antriebsstrangs gewünscht.Although with the DE 10 2016 222 936 A1 A very compact embodiment of a hybrid transmission train is already shown by the customer, for example from OEM [original equipment manufacturer; in vehicle construction, this means the well-known brand manufacturers], a further downsizing of the hybrid drive train is desired.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.Proceeding from this, the present invention is based on the object of at least partially overcoming the disadvantages known from the prior art. The features according to the invention result from the independent claims, for which advantageous configurations are shown in the dependent claims. The features of the claims can be combined in any technically meaningful manner, with the explanations from the following description and features from the figures, which include supplementary embodiments of the invention, being able to be used for this purpose.

Die Erfindung betrifft einen Koaxialwellenhybrid für einen Hybrid-Getriebestrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

  • - eine elektrische Maschine mit einer Verbrennerseite und mit einer Getriebeseite, wobei die Verbrennerseite koaxial mit einer Verbrennerwelle einer Verbrennungskraftmaschine drehmomentübertragend verbindbar ist;
  • - ein Übersetzungsgetriebe mit einer Getriebeeingangswelle und mit einer Getriebeausgangswelle, wobei die Getriebeeingangswelle koaxial angeordnet drehmomentübertragend mit der elektrischen Maschine verbunden ist;
  • - einen Abtriebsanschluss mit einer Eingangsseite und mit einer Ausgangsseite, wobei der Abtriebsanschluss parallel zu der elektrischen Maschine angeordnet ist,
wobei die Eingangsseite unmittelbar mit der Getriebeausgangswelle drehmomentübertragend verbunden ist und die Ausgangsseite unmittelbar mit einer Abtriebsdifferentialeinheit drehmomentübertragend verbindbar ist.The invention relates to a coaxial shaft hybrid for a hybrid transmission train, comprising at least the following components:
  • - An electrical machine with a combustion side and with a transmission side, the combustion side being able to be connected coaxially to a combustion shaft of an internal combustion engine in a torque-transmitting manner;
  • - A transmission gear with a transmission input shaft and with a transmission output shaft, wherein the transmission input shaft is arranged coaxially and torque-connected to the electrical machine;
  • an output connection with an input side and with an output side, the output connection being arranged parallel to the electrical machine,
wherein the input side is directly connected to the transmission output shaft in a torque-transmitting manner and the output side can be connected in a torque-transmitting manner directly to an output differential unit.

Der Koaxialwellenhybrid ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Abtriebsanschluss axial-überlappend und/oder axial-verbrennerseitig der elektrischen Maschine angeordnet ist.The coaxial shaft hybrid is primarily characterized in that the entire output connection is arranged axially overlapping and / or axially on the burner side of the electrical machine.

Es wird im Folgenden auf die jeweils im Folgenden genannten (Rotations-) Achsen Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis eine axiale Richtung, radiale Richtung oder eine Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss. Wird von einer Untersetzung beziehungsweise einem Untersetzungsverhältnis, also einem Verringerungsverhältnis, gesprochen, so ist hier die Drehzahl gemeint, und damit (reziprok) eine Übersetzung des Drehmoments, also eine Vergrößerung des Drehmoments.In the following, reference is made to the (rotation) axes mentioned in the following if an axial direction, radial direction or a circumferential direction and corresponding terms are used without an explicitly different reference. Unless explicitly stated to the contrary, ordinal numbers used in the preceding and subsequent description serve only to clearly distinguish them and do not reflect the order or ranking of the components identified. An ordinal number greater than one does not necessarily mean that another such component must be present. If one speaks of a reduction or a reduction ratio, that is to say a reduction ratio, the speed is meant here, and thus (reciprocal) a translation of the torque, that is to say an increase in the torque.

Der hier vorgeschlagene Koaxialwellenhybrid ist für den Einsatz in einem Hybrid-Getriebestrang geeignet. Der Koaxialwellenhybrid umfasst eine elektrische Maschine, welche koaxial zu einer Verbrennerwelle, beispielsweise eine Kurbelwelle, angeordnet ist und mit der Verbrennerwelle drehmomentübertragend verbindbar ist, also im Einsatz dauerhaft verbunden ist oder (mittels Trennkupplung) trennbar verbunden ist. In einer Ausführungsform ist zumindest eine Vorrichtung zur Vergleichmäßigung des Verbrennerdrehmoments, beispielsweise ein Zweimassenschwungrad und/oder ein Fliehkraftpendel zwischen Verbrennerwelle und Verbrennerseite der elektrischen Maschine zwischengeschaltet. Über die drehmomentübertragende Verbindung mit der Verbrennerwelle ist von der elektrischen Maschine beispielsweise ein Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine in der elektrischen Maschine aufnehmbar (zum Beispiel im Generatorbetrieb), ein Drehmoment der Verbrennerwelle mit einem Drehmoment ergänzend unterstützbar (Boosten), oder ein Drehmoment an die Verbrennungskraftmaschine angebbar, also die Verbrennungskraftmaschine anlassbar (beispielsweise bei Start-Stopp-Automatik) oder sogar anreißbar (Kaltstart).The coaxial shaft hybrid proposed here is suitable for use in a hybrid transmission. The coaxial shaft hybrid comprises an electrical machine which is arranged coaxially with a combustion shaft, for example a crankshaft, and which can be connected to the combustion shaft in a torque-transmitting manner, that is to say is permanently connected in use or is separably connected (by means of a disconnect clutch). In one embodiment, at least one device for equalizing the combustion torque, for example a dual-mass flywheel and / or a centrifugal force pendulum, is interposed between the combustion shaft and the combustion engine side of the electrical machine. Via the torque-transmitting connection to the combustion shaft, the electric machine can, for example, record a torque from the internal combustion engine in the electrical machine (for example in generator operation), support the torque of the combustion shaft with additional torque (boost), or specify a torque to the combustion engine , that is, the internal combustion engine can be started (for example in the case of an automatic start-stop) or can even be started (cold start).

Weiterhin ist getriebeseitig der elektrischen Maschine ein Übersetzungsgetriebe vorgesehen, welches mit seiner Getriebeeingangswelle koaxial zu der elektrischen Maschine angeordnet ist und drehmomentübertragend mit der Getriebeseite der elektrischen Maschine verbunden ist, sowie (mittelbar oder unmittelbar) mit der Verbrennerwelle drehmomentübertragend verbindbar ist. Die Getriebeausgangswelle des Übersetzungsgetriebes ist mit der Eingangsseite eines Abtriebsanschlusses verbunden. Das Übersetzungsgetriebe ermöglicht die bedarfsgerechte Anpassung der Drehzahlen beziehungsweise des Drehmoments für den Verbraucher, welches von der elektrischen Maschine und/oder der Verbrennungskraftmaschine abgegeben wird. Ein Verbraucher ist beispielsweise zumindest ein Fahrzeugantriebsrad, bevorzugt eine Antriebsachse mit zumindest zwei Fahrzeugantriebsrädern.Furthermore, a transmission gear is provided on the transmission side of the electrical machine, which is arranged with its transmission input shaft coaxial with the electrical machine and is connected to the transmission side of the electrical machine in a torque-transmitting manner, and (indirectly or directly) can be connected to the combustion shaft in a torque-transmitting manner. The transmission output shaft of the transmission gear is connected to the input side of an output connection. The transmission gear enables the rotational speed or the torque to be adjusted as required for the consumer, which is emitted by the electrical machine and / or the internal combustion engine. A consumer is, for example, at least one vehicle drive wheel, preferably a drive axle with at least two vehicle drive wheels.

Der Abtriebsanschluss weist eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite auf, wobei der Abtriebsanschluss in seiner Gesamtheit parallel zu der elektrischen Maschine angeordnet ist. Dabei ist der Abtriebsanschluss in seiner Gesamtheit zu der elektrischen Maschine axial-überlappend und/oder axial-verbrennerseitig, also von dem Übersetzungsgetriebe gesehen hinter, der elektrischen Maschine angeordnet. Das bedeutet, dass der Abtriebsanschluss sich nicht in den Bereich des Übersetzungsgetriebes erstreckt und auch nicht zwischen dem Übersetzungsgetriebe axial zwischen dem Übersetzungsgetriebe und der elektrischen Maschine angeordnet ist. Der Abtriebsanschluss ist also hier mit seiner Eingangsseite unmittelbar, mit der Getriebeausgangswelle des Übersetzungsgetriebes verbunden. Die Ausgangsseite ist unmittelbar, also ohne weitere Drehmomentübertragungselement, mit einer Abtriebsdifferentialeinheit drehmomentübertragend verbindbar. Das bedeutet, dass dort jeweils kein Drehmomentübertragungselement zwischengeschaltet sind, also beispielsweise kein weiteres Zahnrad und keine Getriebekette vorgesehen sind.The output connection has an input side and an output side, the output connection being arranged in its entirety parallel to the electrical machine. The output connection in its entirety to the electrical machine is arranged axially overlapping and / or axially on the combustion side, that is to say seen behind the electrical machine from the transmission gear. This means that the output connection does not extend into the area of the transmission gear and is not arranged axially between the transmission gear between the transmission gear and the electrical machine. The output connection is therefore directly connected to its input side here, to the transmission output shaft of the transmission. The output side can be connected directly, that is to say without any further torque transmission element, to an output differential unit in a torque-transmitting manner. This means that no torque transmission element is interposed there, for example no further gearwheel and no transmission chain are provided.

Beispielsweise bei der DE 10 2016 222 936 A1 ist ein Differentialabtriebsrad (49) axial zwischen dem ausgangsseitigen Kegelscheibenpaar des Umschlingungsgetriebes und dem Stator der elektrischen Maschine angeordnet (vergleiche 1 der DE 10 2016 222 936 A1 ), sodass daraus resultierend das Umschlingungsgetriebe insgesamt axial weiter herausgeschoben werden muss und somit die axiale Baulänge deutlich größer ist. In der 2 der DE 10 2016 222 936 A1 ist zu erkennen, dass das Differentialabtriebsrad (49) nicht axial-überlappend mit der elektrischen Maschine (20) angeordnet werden kann. Das dort gezeigte Differentialabtriebsrad (49) ist das Rad, welches zwischen dem der Getriebeausgangswelle des Umschlingungsgetriebes und dem Differential das letzte differentialseitige Drehmomentübertragungselement bildet. Dieses Differentialabtriebsrad (49) entspricht somit einer Komponente des Abtriebsanschlusses gemäß obiger Definition.For example at the DE 10 2016 222 936 A1 is a differential driven gear ( 49 ) arranged axially between the pair of conical pulleys on the output side of the belt transmission and the stator of the electrical machine (cf. 1 of the DE 10 2016 222 936 A1 ), so that as a result the belt transmission must be pushed out axially further overall and the axial length is therefore significantly larger. In the 2nd of the DE 10 2016 222 936 A1 it can be seen that the differential driven gear ( 49 ) not axially overlapping with the electrical machine ( 20th ) can be arranged. The differential driven gear shown there ( 49 ) is the wheel that forms the last differential-side torque transmission element between that of the transmission output shaft of the belt transmission and the differential. This differential driven gear ( 49 ) corresponds to a component of the output connection as defined above.

In einer Ausführungsform ist die daraus resultierende axiale Verkürzungen durch eine vergrößerte radiale Beabstandung der Motorachse und der Getriebeausgangswelle, beziehungsweise deren (abtriebsseitige) Rotationsachse, erkauft.In one embodiment, the resulting axial shortening is purchased through an increased radial spacing of the motor axis and the transmission output shaft, or their (output-side) rotation axis.

In einer anderen Ausführungsform tritt keine Zunahme des radialen Bauraums auf oder ist sogar im Vergleich zu vorbekannten Lösungen der Bauraum reduziert, indem der benötigte radiale Bauraum für den Abtriebsanschluss verringert ist. Dies ist beispielsweise dadurch erreicht, dass eine verringerte Drehzahluntersetzung erzielt wird, also an der Ausgangsseite des Abtriebsanschlusses eine höhere Drehzahl anliegt als dies für die meisten Anwendungen im Fahrzeugbau üblich oder geeignet ist. Damit sind im Vergleich zu der DE 10 2016 222 936 A1 weniger Zahnräder und/oder kleinere Zahnräder einsetzbar. Die höhere Drehzahl ist, sofern unerwünscht, dadurch kompensierbar, dass die Abtriebsdifferentialeinheit eine weitere Untersetzungsstufe umfasst, besonders bevorzugt ein Planetengetriebe. Der dafür benötigte zusätzlich Bauraum ist gering oder an eine Stelle verlagerbar, welche weder zu einer radialen noch zu einer axialen Bauraumvergrößerung beziehungsweise im Vergleich zu vorbekannten Lösungen insgesamt zu einer Verringerung des benötigten radialen und/oder axialen Bauraums führt.In another embodiment, there is no increase in the radial installation space, or even the installation space is reduced in comparison to previously known solutions by reducing the required radial installation space for the output connection. This is achieved, for example, in that a reduced speed reduction is achieved, that is to say a higher speed is present on the output side of the output connection than is customary or suitable for most applications in vehicle construction. This is compared to the DE 10 2016 222 936 A1 fewer gears and / or smaller gears can be used. If undesirable, the higher speed can be compensated for by the fact that the output differential unit comprises a further reduction stage, particularly preferably a planetary gear. The additional installation space required for this is small or can be moved to a location which does not lead to a radial or to an axial increase in installation space or, overall, to a reduction in the required radial and / or axial installation space compared to previously known solutions.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Koaxialwellenhybrids vorgeschlagen, dass das Übersetzungsgetriebe eine veränderbare Übersetzung aufweist.It is further proposed in an advantageous embodiment of the coaxial shaft hybrid that the transmission gear has a variable transmission ratio.

Hier wird nun vorgeschlagen, dass es Übersetzungsgetriebe keine feste Übersetzungsstufe ist, sondern eine veränderbare Übersetzung aufweist. Beispielsweise ist das Übersetzungsgetriebe ein diskret schaltbares Übersetzungsgetriebe, beispielsweise ein sogenanntes Schaltgetriebe mit einer Mehrzahl diskreter (Stirnrad-) Getriebestufen. Ein solches Übersetzungsgetriebe ist automatisiert oder von Hand schaltbar, wobei für die meisten Hybrid-Anwendungen eine lediglich indirekte manuelle Schaltvorgabe sinnvoll ist, weil die Komplexität der verschiedenen Betriebszustände der elektrischen Maschine und der Verbrennungskraftmaschine sowie einer gegebenenfalls weiteren vorgesehenen elektrischen Antriebsmaschine einen Fahrzeugführer überfordert.It is now proposed here that it is not a fixed gear ratio, but instead has a variable gear ratio. For example, the transmission gear is a discretely switchable transmission gear, for example a so-called manual transmission with a plurality of discrete (spur gear) gear stages. Such a transmission gear is automated or switchable by hand, whereby for most hybrid applications it is only an indirect manual one Switching specification makes sense because the complexity of the various operating states of the electrical machine and the internal combustion engine, as well as any further provided electrical drive machine, overwhelm a vehicle driver.

Es wird in einer vorteilhaften Ausführungsform des Koaxialwellenhybrids vorgeschlagen, dass das Übersetzungsgetriebe als Umschlingungsgetriebe mit einem eingangsseitigen Kegelscheibenpaar an der einer Getriebeeingangswelle und mit einem ausgangsseitigen Kegelscheibenpaar an der einer Getriebeausgangswelle ausgeführt ist, wobei die beiden Kegelscheibenpaare mittels eines Umschlingungsmittels kontinuierlich veränderbar übersetzend drehmomentübertragend miteinander verbunden sind.It is proposed in an advantageous embodiment of the coaxial shaft hybrid that the transmission gear is designed as a belt transmission with an input-side cone pulley pair on the one transmission input shaft and with an output-side cone pulley pair on the gearbox output shaft, the two cone pulley pairs being connected to one another in a torque-transmitting manner by means of a belt means.

Hier ist nun vorgeschlagen, dass das Übersetzungsgetriebe als Umschlingungsgetriebe, also als CVT [engl.: continuous variable transmission], beispielsweise ein kontinuierlich variables Zugmittelgetriebe oder als Schubgliederbandgetriebe ausgeführt ist. Ein solches Umschlingungsgetriebe weist ein eingangsseitiges Kegelscheibenpaar auf, welches mit der Getriebeeingangswelle des Übersetzungsgetriebes drehmomentsteif verbunden ist. Bei einer Ausführungsform mit einem Planetengetriebe in der Abtriebsdifferentialeinheit ist es überraschenderweise ermöglicht ein verringertes Drehmomentuntersetzungsverhältnis, und bevorzugt zudem eine verringerte Spreizung zu erreichen, auch wenn (optional) das Untersetzungsverhältnis in dem Abtriebsanschluss verringert ist, um einen geringen radialen Abstand zwischen der Ausgangsseite des Abtriebsanschlusses und der Getriebeeingangswelle des Übersetzungsgetriebes zu erreichen. Dadurch ist eine Verringerung des Axialabstands zwischen der Eingangsseite des Abtriebsanschlusses und der Getriebeeingangswelle des Übersetzungsgetriebes ermöglicht. Es ist also ein geringerer Achsabstand zwischen den beiden Kegelscheibenpaaren möglich. Ein bevorzugtes Untersetzungsverhältnis liegt im Spreizungsbereich von 3,5 [drei Komma fünf] bis 4,5.It is now proposed here that the step-up transmission is designed as a belt transmission, ie as a CVT (continuous variable transmission), for example a continuously variable traction mechanism transmission or as a thrust link belt transmission. Such a belt transmission has a pair of conical pulleys on the input side, which is connected to the transmission input shaft of the transmission gear in a torque-resistant manner. In an embodiment with a planetary gear in the output differential unit, it is surprisingly possible to achieve a reduced torque reduction ratio, and preferably also to achieve a reduced spread, even if (optionally) the reduction ratio in the output connection is reduced by a small radial distance between the output side of the output connection and to reach the transmission input shaft of the transmission gear. This enables a reduction in the axial distance between the input side of the output connection and the transmission input shaft of the transmission gear. A smaller center distance between the two conical disk pairs is therefore possible. A preferred reduction ratio is in the range of 3.5 [three-point five] to 4.5.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Koaxialwellenhybrids vorgeschlagen, dass die Eingangsseite des Abtriebsanschlusses mittels einer (ersten) Trennkupplung mit der Getriebeausgangswelle trennbar drehmomentübertragend verbunden ist.It is further proposed in an advantageous embodiment of the coaxial shaft hybrid that the input side of the output connection is connected to the transmission output shaft in a separable torque-transmitting manner by means of a (first) separating clutch.

Bei dieser Ausführungsform ist der Abtriebsanschluss in seiner Gesamtheit dauerhaft mit der Abtriebsdifferentialeinheit mitrotierend ausgeführt beziehungsweise vollständig von der Drehmomentübertragung von der Verbrennungskraftmaschine und/oder der elektrischen Maschine entkoppelbar. Damit ist beispielsweise bei einem reinen Generatorbetrieb mit hohem Wirkungsgrad möglich. Ein reiner Generatorbetrieb ist die Verbrennungskraftmaschine von der Abtriebsdifferentialeinheit, und hier eben auch von dem Abtriebsanschluss, entkoppelt und wird zur Erzeugung elektrischer Energie mittels der koaxialen elektrischen Maschine betrieben. Der Abtriebsanschluss wird in seiner Gesamtheit nicht mitgeschleppt. Eine solche erste Trennkupplung ist besonders vorteilhaft, wenn eine weitere elektrische Antriebsmaschine vorgesehen ist, die über einen weiteren Eingang der Abtriebsdifferentialeinheit zur Drehmomentabgabe an die zumindest eine Abtriebswelle eingerichtet ist.In this embodiment, the output connection in its entirety is designed to rotate continuously with the output differential unit or can be completely decoupled from the torque transmission from the internal combustion engine and / or the electrical machine. This makes it possible, for example, for pure generator operation with high efficiency. Purely generator operation, the internal combustion engine is decoupled from the output differential unit, and here also from the output connection, and is operated to generate electrical energy by means of the coaxial electrical machine. The output connection is not dragged in its entirety. Such a first separating clutch is particularly advantageous if a further electric drive machine is provided, which is set up via a further input of the output differential unit for torque output to the at least one output shaft.

Es wird in einer vorteilhaften Ausführungsform des Koaxialwellenhybrids vorgeschlagen, dass die erste Trennkupplung formschlüssig drehmomentübertragend eingerichtet ist.In an advantageous embodiment of the coaxial shaft hybrid, it is proposed that the first separating clutch be set up to transmit torque in a positive manner.

Hier ist vorgeschlagen, dass die erste Trennkupplung eine formschlüssige Trennkupplung ist, beispielsweise eine Klauenkupplung oder eine sogenannte Wedge-Clutch. Eine Wedge-Clutch weist einen Nabenkonus und einen (abgerundet) polygonen Mitnehmerkonus auf, bevorzugt mit einem als Festkörperfeder ausgeführten korrespondierenden Aufnahmekonus ausgeführt. Bei einer solchen Wedge-Clutch sind Relativdrehzahlen von 20 U/min [zwanzig Umdrehungen pro Minute] bis 30 U/min schaltbar, weil der Eingriff nicht rein formschlüssig, sondern kraftschlüssig gebildet ist. Die elektrische Maschine wird bei einer formschlüssig schließbaren zweiten Trennkupplung beispielsweise erst bei laufender Verbrennungskraftmaschine mit der Verbrennerwelle synchronisiert. In diesem Fall ist ein separater Anlasser für die Verbrennungskraftmaschine vorgesehen.It is proposed here that the first disconnect clutch is a positive disconnect clutch, for example a claw clutch or a so-called wedge clutch. A wedge clutch has a hub cone and a (rounded) polygonal driver cone, preferably with a corresponding receiving cone designed as a solid body spring. With such a wedge clutch, relative speeds of 20 rpm [twenty revolutions per minute] to 30 rpm can be switched because the engagement is not purely form-fitting, but rather force-fitting. In the case of a positively lockable second separating clutch, the electrical machine is only synchronized with the combustion shaft, for example, only when the internal combustion engine is running. In this case, a separate starter for the internal combustion engine is provided.

Bei einer solchen formschlüssig schließbaren ersten Trennkupplung sind die Eingangsseite des Abtriebsanschlusses die Getriebeausgangswelle des Übersetzungsgetriebes nur bei ausreichend synchronisierter Drehzahl drehmomentübertragend miteinander verbindbar. Dies ist besonders einfach, wenn zusätzlich eine zweite Trennkupplung bei der Verbrennerseite der elektrischen Maschine hin zu der Verbrennerwelle vorgesehen ist, sodass eine Drehzahl-Synchronisation von der Getriebeausgangswelle mit der Eingangsseite des Abtriebsanschlusses einzig mit der koaxialen elektrischen Maschine vorgenommen werden muss. Die Verbrennungskraftmaschine ist gegebenenfalls mittels einer solchen als Reibkupplung ausgeführten zweiten Trennkupplung schlupfend drehmomentübertragend, also mechanisch geregelt, synchronisierbar und anschließbar.In such a form-fittingly lockable first separating clutch, the input side of the output connection, the transmission output shaft of the step-up transmission can only be connected to one another in a torque-transmitting manner at a sufficiently synchronized speed. This is particularly simple if, in addition, a second separating clutch is provided on the combustion side of the electrical machine towards the combustion shaft, so that speed synchronization from the transmission output shaft to the input side of the output connection only has to be carried out with the coaxial electrical machine. The internal combustion engine may be torque-transmitting, that is to say mechanically controlled, synchronizable and connectable by means of such a second separating clutch designed as a friction clutch.

Alternativ ist die erste Trennkupplung allein ausreichend und keine weitere, beispielsweise zweite, Trennkupplung in dem Koaxialwellenhybrid vorgesehen. In einer anderen Ausführungsform ist zumindest eine weitere oder einzig eine anders angeordnete Trennkupplung vorgesehen, beispielsweise eine Trennkupplung zwischen der Abtriebsdifferentialeinheit und der Ausgangsseite des Abtriebsansch lusses.Alternatively, the first separating clutch alone is sufficient and no further, for example second, separating clutch is provided in the coaxial shaft hybrid. In another embodiment, at least one other or only one is different Arranged clutch provided, for example, a clutch between the output differential unit and the output side of the Abtriebsansch connection.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Koaxialwellenhybrids vorgeschlagen, dass die Verbrennerseite der elektrischen Maschine mittels einer (zweiten) Trennkupplung mit einer Verbrennerwelle einer Verbrennungskraftmaschine drehmomentübertragend verbindbar ist, wobei die zweite Trennkupplung koaxial und axial-überlappend mit der elektrischen Maschine angeordnet ist.It is further proposed in an advantageous embodiment of the coaxial shaft hybrid that the combustion side of the electrical machine can be connected to a combustion shaft of an internal combustion engine by means of a (second) disconnect clutch, the second disconnect clutch being arranged coaxially and axially overlapping with the electrical machine.

Hier wird nun vorgeschlagen, dass die Verbrennerseite der elektrischen Maschine mittels einer (zweiten) Trennkupplung mit der Verbrennerwelle drehmomentübertragend verbindbar ist, sodass eine Drehmomentübertragung einerseits zwischen der elektrischen Maschine und der Verbrennerwelle unterbrechbar ist und andererseits eine Drehmomentübertragung zwischen der Verbrennerwelle und der Abtriebsdifferentialeinheit damit unterbrechbar ist. Die elektrische Maschine ist dabei bevorzugt dauerhaft mit der Getriebeeingangswelle mitlaufend drehmomentübertragend verbunden.It is now proposed here that the combustion side of the electrical machine can be connected to the combustion shaft by means of a (second) separating clutch so that torque transmission between the electrical machine and the combustion shaft can be interrupted on the one hand and torque transmission between the combustion shaft and the output differential unit can thus be interrupted . The electrical machine is preferably permanently connected to the transmission input shaft in a torque-transmitting manner.

Eine solche zweite Trennkupplung ist beispielsweise eine Reibkupplung, sodass ein schlupfender Betrieb möglich ist, wobei beispielsweise damit ein Anlassen oder sogar ein Anreißen, also ein Kaltstart bei niedrigen Temperaturen, der Verbrennungskraftmaschine einfach umsetzbar ist.Such a second separating clutch is, for example, a friction clutch, so that slipping operation is possible, it being possible, for example, for the internal combustion engine to be easily started or even started, that is to say a cold start at low temperatures.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Trennkupplung zentral innerhalb des Rotors der elektrischen Maschine angeordnet. Alternativ ist die zweite Trennkupplung radial außerhalb des Rotors, und gegebenenfalls des Stators, angeordnet.In a preferred embodiment, the second separating clutch is arranged centrally within the rotor of the electrical machine. Alternatively, the second separating clutch is arranged radially outside the rotor, and possibly the stator.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Koaxialwellenhybrids vorgeschlagen, dass die Verbrennerseite der elektrischen Maschine mittels eines Freilaufs mit einer Verbrennerwelle einer Verbrennungskraftmaschine drehmomentübertragend verbindbar ist, wobei der Freilauf koaxial und axial-überlappend mit der elektrischen Maschine angeordnet ist.It is further proposed in an advantageous embodiment of the coaxial shaft hybrid that the combustion side of the electrical machine can be connected to a combustion shaft of an internal combustion engine by means of a freewheel, the freewheel being arranged coaxially and axially overlapping with the electrical machine.

Bei einer Ausführungsform ist anstelle einer (zweiten) Trennkupplung ein Freilauf vorgesehen, sodass nur bei Drehmomentabgabe von der Verbrennungskraftmaschine eine Drehmomentübertragung auf die Getriebeeingangswelle möglich ist, und bei einem umgekehrten Drehmomentverlauf die Verbrennungskraftmaschine entkoppelt ist. Hierbei ist also ein separater Anlasser für die Verbrennungskraftmaschine vorzusehen.In one embodiment, a one-way clutch is provided instead of a (second) separating clutch, so that torque transmission to the transmission input shaft is only possible when the internal combustion engine is delivering torque, and the internal combustion engine is decoupled when the torque is reversed. A separate starter for the internal combustion engine must therefore be provided.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Freilauf zentral innerhalb des Rotors der elektrischen Maschine angeordnet. Alternativ ist der Freilauf radial außerhalb des Rotors, und gegebenenfalls des Stators, angeordnet.In a preferred embodiment, the freewheel is arranged centrally within the rotor of the electrical machine. Alternatively, the freewheel is arranged radially outside the rotor, and possibly the stator.

Es wird in einer vorteilhaften Ausführungsform des Koaxialwellenhybrids vorgeschlagen, dass die zweite Trennkupplung formschlüssig drehmomentübertragend eingerichtet ist.In an advantageous embodiment of the coaxial shaft hybrid, it is proposed that the second separating clutch be set up to transmit torque in a positive manner.

Hier ist vorgeschlagen, dass die zweite Trennkupplung eine formschlüssige Trennkupplung ist, beispielsweise eine Klauenkupplung oder eine sogenannte Wedge-Clutch.It is proposed here that the second clutch is a positive clutch, for example a claw clutch or a so-called wedge clutch.

Alternativ ist auch mit einer formschlüssig schließbaren zweiten Trennkupplung ein Anlassen oder Anreißen möglich, wobei dann eine geeignete Steuerungselektronik zum Steuern des abgegebenen Drehmoments sowie der abgegebenen Drehzahl der elektrischen Maschine eine Synchronisation auf Basis einer Drehzahlerfassung der Verbrennerwelle vornimmt. Bei dieser Ausführungsform ist die zweite Trennkupplung axial-überlappend und koaxial mit der elektrischen Maschine, sowie mit einem Teil der Getriebeeingangswelle angeordnet.Alternatively, starting or scribing is also possible with a positively lockable second separating clutch, in which case suitable control electronics for controlling the output torque and the output speed of the electrical machine then carry out synchronization on the basis of a speed detection of the combustion shaft. In this embodiment, the second separating clutch is axially overlapping and coaxial with the electrical machine and with a part of the transmission input shaft.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Hybrid-Getriebestrang für einen Hybrid-Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

  • - einen Koaxialwellenhybrid nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung; und
  • - eine Abtriebsdifferentialeinheit mit einer ersten Abtriebswelle und mit einer zweiten Abtriebswelle,
wobei der Abtriebsanschluss zumindest eine starre Zahnradstufe umfasst und die Getriebeausgangswelle des Übersetzungsgetriebes parallel zu zumindest einer der Abtriebswellen der Abtriebsdifferentialeinheit angeordnet sind.According to a further aspect, a hybrid transmission train for a hybrid drive train is proposed, comprising at least the following components:
  • a coaxial wave hybrid according to an embodiment as described above; and
  • an output differential unit with a first output shaft and with a second output shaft,
wherein the output connection comprises at least one rigid gear stage and the transmission output shaft of the transmission gear is arranged parallel to at least one of the output shafts of the output differential unit.

Hier ist nun ein Hybrid-Getriebestrang in einem 3-Wellenkonzept vorgeschlagen, bei welchem ein Koaxialwellenhybrid nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung umfasst ist.Here, a hybrid transmission train is now proposed in a 3-shaft concept, in which a coaxial shaft hybrid according to an embodiment as described above is included.

Weiterhin umfasst der Hybrid-Getriebestrang eine Abtriebsdifferentialeinheit, mittels welcher bedarfsgerecht das von der elektrischen Maschine und der Verbrennungskraftmaschine eingeleitete Drehmoment auf zumindest eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle einer gemeinsamen Abtriebsachse übertragbar ist. Die Abtriebswellen sind beispielsweise mit einem linken und mit einem rechten Fahrzeugantriebsrad drehmomentübertragend verbunden. Die Abtriebsdifferentialeinheit trägt dabei dem Bedarf unterschiedlicher Drehzahlen und Drehmomente Rechnung, beispielsweise bei einer Kurvenfahrt eines Hybridfahrzeugs, und verhindert ein Verspannen des Hybrid-Getriebestrangs oder seiner Komponenten beziehungsweise ein antriebsdrehmomentbedingtes Schlupfen zumindest eines der Fahrzeugantriebsräder.Furthermore, the hybrid transmission train comprises an output differential unit, by means of which the torque introduced by the electrical machine and the internal combustion engine can be transferred to at least one first output shaft and a second output shaft of a common output axis, as required. The output shafts are connected, for example, to a left and a right vehicle drive wheel to transmit torque. The output differential unit takes into account the need for different speeds and torques, for example when cornering a hybrid vehicle, and prevents tensioning of the hybrid transmission train or its components or slipping of at least one of the vehicle drive wheels due to drive torque.

Hier ist nun vorgeschlagen, dass der Abtriebsanschluss zumindest eine starre Zahnradstufe umfasst, wobei eine solche starre Zahnradstufe zumindest zwei Zahnräder, also zumindest eine Zahnradpaarung oder einen Kettentrieb, umfasst. Dies hat den Vorteil, dass eine weitere Untersetzung zuzüglich zu der Untersetzung mittels des Übersetzungsgetriebes des Koaxialwellenhybrids erreichbar ist. Indem zumindest einen Zahnradpaarung vorgesehen ist, ist die Getriebeausgangswelle radial beabstandet, also parallel versetzt, zu zumindest einer der Abtriebswellen der Abtriebsdifferentialeinheit angeordnet. Dadurch entsteht ein größerer radialer Abstand zwischen der Getriebeeingangswelle des Koaxialwellenhybrids und der Abtriebsdifferentialeinheit als bei dem nachfolgend beschriebenen 2-Wellenkonzept. In einer bevorzugten Ausführungsform sind lediglich zwei miteinander kämmende Zahnräder, also eine einzige Zahnradpaarung, von der Zahnradstufe umfasst beziehungsweise bilden die Zahnradstufe, wobei unter Umständen eine relativ hohe Ausgangsdrehzahl in Kauf genommen ist, welche mittels eines Untersetzungsgetriebes, bevorzugt einem Planetengetriebe, in der Abtriebsdifferentialeinheit ausgleichbar ist.It is now proposed here that the output connection comprises at least one rigid gear stage, such a rigid gear stage comprising at least two gears, that is to say at least one gear pair or a chain drive. This has the advantage that a further reduction in addition to the reduction can be achieved by means of the transmission gear of the coaxial shaft hybrid. By providing at least one gear pair, the transmission output shaft is radially spaced, that is offset in parallel, from at least one of the output shafts of the output differential unit. This creates a larger radial distance between the transmission input shaft of the coaxial shaft hybrid and the output differential unit than in the 2-shaft concept described below. In a preferred embodiment, only two meshing gears, i.e. a single gear pair, comprise or form the gear stage, whereby a relatively high output speed may be accepted, which can be compensated for in the output differential unit by means of a reduction gear, preferably a planetary gear is.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Hybrid-Getriebestrang für einen Hybrid-Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

  • - einen Koaxialwellenhybrid nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung; und
  • - eine Abtriebsdifferentialeinheit mit einer ersten Abtriebswelle und mit einer zweiten Abtriebswelle,
wobei der Abtriebsanschluss und die Getriebeausgangswelle des Übersetzungsgetriebes koaxial zu zumindest einer der Abtriebswellen der Abtriebsdifferentialeinheit angeordnet sind.According to a further aspect, a hybrid transmission train for a hybrid drive train is proposed, comprising at least the following components:
  • a coaxial wave hybrid according to an embodiment as described above; and
  • an output differential unit with a first output shaft and with a second output shaft,
wherein the output connection and the transmission output shaft of the transmission gear are arranged coaxially with at least one of the output shafts of the output differential unit.

Hier ist nun ein Hybrid-Getriebestrang in einem 2-Wellenkonzept vorgeschlagen, bei welchem ein Koaxialwellenhybrid nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung umfasst ist.Here, a hybrid transmission train is now proposed in a 2-shaft concept, in which a coaxial shaft hybrid according to one embodiment is included as described above.

Bei dieser Ausführungsform des Hybrid-Getriebestrangs ist die Getriebeausgangswelle koaxial zu zumindest einer der Abtriebswellen der Abtriebsdifferentialeinheit angeordnet, sodass also die Getriebeausgangswelle des Koaxialwellenhybrids als Durchgangswelle beziehungsweise Hohlwelle ausgeführt ist. Dadurch wird eine enorme Verringerung des radialen Abstands zwischen der Getriebeeingangswelle der Wellenachse in der zumindest ein Abtriebswelle der Abtriebsdifferentialeinheit erreicht. Weil hier nun eine weitere Untersetzung mittels einer Zahnradstufe entfällt, wie sie bei dem vorhergehenden 3-Wellenkonzept beschrieben ist, ist es vorteilhaft, die Abtriebsdifferentialeinheit mit einem untersetzenden Planetengetriebe auszuführen, welches die geringere Untersetzung für die meisten Anwendungsfälle eines solchen Hybrid-Getriebestrangs zumindest kompensieren kann.In this embodiment of the hybrid transmission, the transmission output shaft is arranged coaxially with at least one of the output shafts of the output differential unit, so that the transmission output shaft of the coaxial shaft hybrid is designed as a through shaft or a hollow shaft. An enormous reduction in the radial distance between the transmission input shaft of the shaft axis in the at least one output shaft of the output differential unit is thereby achieved. Because a further reduction by means of a gear stage, as described in the previous 3-shaft concept, is now omitted, it is advantageous to implement the output differential unit with a reduction planetary gear, which can at least compensate for the lower reduction for most applications of such a hybrid transmission .

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Getriebestrangs vorgeschlagen, dass die Abtriebsdifferentialeinheit hin zum Abtriebsanschluss ein Planetengetriebe zum Untersetzen einer Ausgangsdrehzahl des Umschlingungsgetriebes umfasst.It is further proposed in an advantageous embodiment of the hybrid transmission train that the output differential unit includes a planetary gear toward the output connection for reducing an output speed of the belt transmission.

Ein Planetengetriebe weist eine geringe (zusätzliche) axiale Baulänge auf, nämlich vergleichbar mit einer Zahnradstufe oder bei größerer Übersetzung mit einem gestaffelten Planetengetriebe einer entsprechenden Mehrzahl von axial zueinander angeordneten Zahnradstufen. Gleichzeitig weist ein Planetengetriebe auch nur eine (mit einer Zahnradpaarung gleichem Untersetzungsverhältnis verglichen) geringe radiale Ausdehnung auf. Beispielsweise weist das Planetengetriebe eine etwa gleiche radiale Ausdehnung aus wie das Differential der Abtriebsdifferentialeinheit auf.A planetary gear has a small (additional) axial length, namely comparable to a gear stage or, in the case of a larger ratio, with a staggered planetary gear of a corresponding plurality of gear stages arranged axially to one another. At the same time, a planetary gear has only a small radial expansion (compared with a gear pair having the same reduction ratio). For example, the planetary gear has approximately the same radial extent as the differential of the output differential unit.

Bei dieser Ausführungsform ist bevorzugt die Abtriebsdifferentialeinheit in axialer Überlappung mit der Verbrennungskraftmaschine und verbrennerseitig der elektrischen Maschine angeordnet, also von dem Übersetzungsgetriebe gesehen hinter der elektrischen Maschine. Dadurch ist eine zusätzliche Reduzierung des radialen Abstands zwischen der Getriebeeingangswelle des Koaxialwellenhybrids und der Wellenachse der zumindest einen Abtriebswelle der Abtriebsdifferentialeinheit erreicht.In this embodiment, the output differential unit is preferably arranged in an axial overlap with the internal combustion engine and on the combustion engine side of the electrical machine, that is, seen from the transmission gear, behind the electrical machine. An additional reduction in the radial distance between the transmission input shaft of the coaxial shaft hybrid and the shaft axis of the at least one output shaft of the output differential unit is thereby achieved.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Getriebestrangs vorgeschlagen, dass die Abtriebsdifferentialeinheit ein Stirnraddifferential umfasst.It is further proposed in an advantageous embodiment of the hybrid transmission train that the output differential unit comprises a spur gear differential.

Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Abtriebsdifferentialeinheit ein Stirnraddifferential, welches in seinem Aufbau und seinen Abmessungen einem zweistufigen Planetengetriebe ähnelt und einen etwa gleichen, oftmals radial etwas geringeren, Bauraum benötigt. Bei einer Ausführungsform eines Stirnraddifferentials bildet ein einziger Planetenträger den (gemeinsamen) Drehmomenteingang und zwei Sonnenräder jeweils zu einer Abtriebswelle den Drehmomentausgang. Die von dem umlaufenden Planetenträger gehaltenen Planetenräder sind derart aus zwei Sätzen von Planetenrädern ausgeführt, dass ein erster Satz mit dem ersten Sonnenrad der ersten Abtriebswelle und ein zweiter Satz mit dem zweiten Sonnenrad der zweiten Abtriebswelle drehmomentübertragend verbunden ist. Die Planetenräder der beiden Sätze sind zudem drehmomentübertragend miteinander verbunden. Bei einer Ausführungsform der Räder des Stirnraddifferentials als Zahnräder kämmen die drehmomentübertragend miteinander verbundenen Räder miteinander. Somit resultiert eine Drehzahlabnahme an der einen Abtriebswelle zu einer proportionalen Drehzahlzunahme an der anderen Abtriebswelle und umgekehrt. Ein solches Stirnraddifferential kennzeichnet sich durch seine Kompaktheit hinsichtlich des übertragbaren Drehmoments. Zudem ist ein solches Stirnraddifferential einfach mit einem vorgeschalteten Planetengetriebe verbindbar, und dies bei besonders geringem Bauraumbedarf.In this advantageous embodiment, the output differential unit comprises a spur gear differential which is similar in structure and dimensions to a two-stage planetary gear and requires approximately the same, often radially somewhat smaller, installation space. In one embodiment of a spur gear differential, a single planet carrier forms the (common) torque input and two sun gears each form an output shaft for the torque output. The one from that revolving planet carrier planet gears are designed from two sets of planet gears such that a first set with the first sun gear of the first output shaft and a second set with the second sun gear of the second output shaft is connected to transmit torque. The planet gears of the two sets are also connected to each other to transmit torque. In one embodiment of the wheels of the spur gear differential as gear wheels, the wheels which are connected to one another in a torque-transmitting manner mesh with one another. This results in a decrease in speed on one output shaft to a proportional increase in speed on the other output shaft and vice versa. Such a spur gear differential is characterized by its compactness with regard to the transmissible torque. In addition, such a spur gear differential can be easily connected to an upstream planetary gear, and this with a particularly small space requirement.

In einer Ausführungsform besteht das Abtriebsdifferential einzig aus einem Differential, bevorzugt einem Stirnraddifferential. In einer anderen Ausführungsform ist einzig zusätzlich ein einziges, bevorzugt ein einstufiges, Planentengetriebe vorgesehen.In one embodiment, the output differential consists solely of a differential, preferably a spur gear differential. In another embodiment, only a single, preferably a one-stage, planetary gear is additionally provided.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Hybrid-Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Verbrennerwelle, zumindest einen Verbraucher und einen Hybrid-Getriebestrang nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei die Verbrennerwelle zur Drehmomentübertragung mittels des Hybrid-Getriebestrangs mit dem zumindest einen Verbraucher mit veränderbarer Übersetzung, bevorzugt trennbar, verbunden ist.According to a further aspect, a hybrid drive train is proposed, comprising an internal combustion engine with a combustion shaft, at least one consumer and a hybrid transmission train according to an embodiment as described above, the combustion shaft for torque transmission by means of the hybrid transmission train with the at least one consumer changeable translation, preferably separable, is connected.

Der Hybrid-Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, ein von der Verbrennungskraftmaschine und/oder von der koaxialen elektrischen Maschine, bereitgestelltes Drehmoment für eine Nutzung bedarfsgerecht zu übertragen, also unter Berücksichtigung der benötigten Drehzahl und des benötigten Drehmoments. Die Verwendung des oben beschriebenen Umschlingungsgetriebes als Übersetzungsgetriebe ist besonders vorteilhaft, weil eine große Übersetzungsspreizung auf geringem Bauraum erzielbar beziehungsweise für eine geforderte Übersetzungsspreizung nur ein sehr geringer Bauraum erforderlich ist. Umgekehrt ist auch eine Aufnahme einer von zum Beispiel einem Fahrzeugantriebsrad eingebrachten Trägheitsenergie mittels des Umschlingungsgetriebes auf die koaxiale elektrische Maschine zur Rekuperation und/oder auf die Verbrennungskraftmaschine zum Motorbremsen mit einem entsprechend eingerichteten Hybrid-Antriebsstrang umsetzbar. Weiterhin ist in einer bevorzugten Ausführungsform zumindest eine weitere elektrische Antriebsmaschine vorgesehen, welche parallelgeschaltet beziehungsweise von dem Koaxialwellenhybrid entkoppelt betreibbar ist.The hybrid drive train is set up to transmit a torque provided by the internal combustion engine and / or by the coaxial electrical machine for use as required, that is to say taking into account the required speed and the required torque. The use of the above-described belt transmission as a transmission gear is particularly advantageous because a large transmission spread can be achieved in a small installation space or only a very small installation space is required for a required transmission spread. Conversely, a recording of an inertia energy introduced by a vehicle drive wheel, for example, can be implemented by means of the belt transmission on the coaxial electrical machine for recuperation and / or on the internal combustion engine for engine braking with a suitably configured hybrid drive train. Furthermore, in a preferred embodiment, at least one further electric drive machine is provided, which can be operated in parallel or decoupled from the coaxial shaft hybrid.

Der hier vorgeschlagene Hybrid-Antriebsstrang baut axial besonders kompakt und bevorzugt zudem radial besonders kompakt, wobei ein großer Freiheitsgrad hinsichtlich der Betriebszustände der Hybridmaschinen, also der Verbrennungskraftmaschine und der koaxialen elektrische Maschine, erreichbar ist.The hybrid drive train proposed here is particularly compact axially and preferably radially particularly compact, with a high degree of freedom in terms of the operating states of the hybrid machines, that is to say the internal combustion engine and the coaxial electrical machine, being achievable.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Hybridfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest ein Fahrzeugantriebsrad, welches mittels eines Hybrid-Antriebsstrangs nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung antreibbar ist.According to a further aspect, a hybrid vehicle is proposed, comprising at least one vehicle drive wheel which can be driven by means of a hybrid drive train according to an embodiment as described above.

Der axiale und/oder radiale Bauraum ist gerade bei Hybridfahrzeugen aufgrund der hohen Anzahl von Antriebskomponenten besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, einen Hybrid-Antriebsstrang, bevorzugt mit einem Umschlingungsgetriebe, kleiner Baugröße zu verwenden.The axial and / or radial installation space is particularly small, particularly in hybrid vehicles, because of the large number of drive components, and it is therefore particularly advantageous to use a hybrid drive train, preferably with a small-size belt transmission.

Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Bei dem hier vorgeschlagenen Hybridfahrzeug mit dem oben beschriebenen Hybrid-Antriebsstrang wird ein derart geringer Bauraum benötigt, dass der Hybrid-Antriebsstrang nicht nur hinsichtlich seines Platzbedarfs, sondern auch hinsichtlich seines Wirkungsgrads über den Gesamtdrehzahlbereich einen konventionellen Hybrid-Antriebsstrang übertrifft.This problem is exacerbated for passenger cars in the small car class according to European classification. The units used in a passenger car in the small car class are not significantly smaller than in passenger cars of larger car classes. Nevertheless, the space available for small cars is much smaller. In the hybrid vehicle proposed here with the hybrid drive train described above, such a small installation space is required that the hybrid drive train not only outperforms a conventional hybrid drive train in terms of its space requirement, but also in terms of its efficiency over the entire speed range.

Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo MiTo, Volkswagen Polo, Ford Ka+ oder Renault Clio. Bekannte Voll-Hybride in der Kleinwagenklasse sind der BMW i3, der Audi A3 e-tron oder der Toyota Yaris Hybrid.Passenger cars are assigned to a vehicle class according to, for example, size, price, weight and performance, whereby this definition is subject to constant change according to the needs of the market. In the US market, vehicles of the small car and subcompact class are classified according to the European classification of the subcompact car class and in the British market they correspond to the Supermini class and the City Car class. Examples of the smallest car class are a Volkswagen up! or a Renault Twingo. Examples of the small car class are an Alfa Romeo MiTo, Volkswagen Polo, Ford Ka + or Renault Clio. Well-known full hybrids in the small car class are the BMW i3, the Audi A3 e-tron or the Toyota Yaris Hybrid.

Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in

  • 1: eine Schnittansicht eines Hybrid-Getriebestrangs im 3-Wellenkonzept;
  • 2: ein Hybridfahrzeug mit vorderachsantreibendem Hybrid-Antriebsstrang; und
  • 3: ein Hybridfahrzeug mit hinterachsantreibendem Hybrid-Antriebsstrang.
The invention described above is described below against the relevant technical background with reference to the associated Drawings, which show preferred configurations, explained in detail. The invention is in no way limited by the purely schematic drawings, it being noted that the drawings are not true to size and are not suitable for defining size relationships. It is shown in
  • 1 : A sectional view of a hybrid transmission in the 3-shaft concept;
  • 2nd : a hybrid vehicle with a hybrid drive train that drives the front axle; and
  • 3rd : a hybrid vehicle with a hybrid drive train that drives the rear axle.

1 zeigt im Schnitt eine vorteilhaften Ausführungsform eines Koaxialwellenhybrids 1 und einer Abtriebsdifferentialeinheit 14 eines Hybrid-Getriebestrangs 41, bei welchem in der Darstellung links die Verbrennerseite 4 der koaxialen elektrische Maschine 3 als Welle mit Steckverzahnung mit einer Verbrennerwelle 6, bevorzugt mittels eines Zweimassenschwungrads 43, (vergleiche 2 oder 3) dauerhaft drehmomentübertragend verbindbar ist. Eine Drehmomentübertragung zu der Verbrennerwelle 6 ist in dieser Ausführungsform mittels einer zweiten Trennkupplung 42 unterbrechbar. Die Verbrennerwelle 6 ist einzig mittelbar über den Rotor 29 der elektrischen Maschine 3 und damit mit der Getriebeseite 5 der elektrischen Maschine 3 verbindbar. Die zweite Trennkupplung 42 ist hier als Reiblamellenkupplung ausgeführt, welche zentral innerhalb des Rotors 29 der elektrischen Maschine 3 angeordnet ist. Der Rotor 29 der elektrischen Maschine 3 wird von einem Stator 28 elektromagnetisch angetrieben und gibt sein Drehmoment unmittelbar über die Getriebeseite 5, beispielsweise über eine Steckverzahnung, auf die Getriebeeingangswelle 9 des Übersetzungsgetriebes 8 weiter, welches hier optional als Umschlingungsgetriebe 20 ausgeführt ist. 1 shows in section an advantageous embodiment of a coaxial wave hybrid 1 and an output differential unit 14 a hybrid transmission 41 , in which the combustion side is shown on the left 4th the coaxial electrical machine 3rd as a shaft with splines with a combustion shaft 6 , preferably by means of a dual mass flywheel 43 , (compare 2nd or 3rd ) can be permanently connected to transmit torque. A torque transmission to the combustion shaft 6 is in this embodiment by means of a second clutch 42 interruptible. The combustion shaft 6 is only indirectly via the rotor 29 of the electrical machine 3rd and thus with the transmission side 5 of the electrical machine 3rd connectable. The second clutch 42 is designed as a friction plate clutch, which is located centrally within the rotor 29 of the electrical machine 3rd is arranged. The rotor 29 of the electrical machine 3rd is made by a stator 28 Electromagnetically driven and gives its torque directly on the transmission side 5 , for example via a spline, on the transmission input shaft 9 of the transmission gear 8th further, which here optionally as a belt transmission 20th is executed.

Die Getriebeausgangswelle 10 des Übersetzungsgetriebes 8 ist hier (optional) über eine erste Trennkupplung 19 trennbar mit einer Eingangsseite 12 des Abtriebsanschlusses 11 verbunden, wobei die erste Trennkupplung 19 hier als Klauenkupplung oder als Wedge-Clutch ausgeführt ist. Die Darstellung zeigt (mit gestrichelten Linien angedeutet), dass die elektrische Maschine 3, also der Rotor 29 und der Stator 28 axial durchaus länger gebaut werden können, umso ein größeres Drehmoment und/oder ein Drehmoment effizienter abgeben zu können.The transmission output shaft 10th of the transmission gear 8th is here (optional) via a first clutch 19th separable with one input side 12 of the output connection 11 connected, the first clutch 19th is designed here as a claw clutch or as a wedge clutch. The illustration shows (indicated by dashed lines) that the electrical machine 3rd , so the rotor 29 and the stator 28 can be built axially quite longer, in order to be able to deliver a larger torque and / or a torque more efficiently.

Der Abtriebsanschluss 11 ist hier im 3-Wellenkonzept ausgeführt und weist eine Zahnradstufe 16 mit (optional) einer einzigen Zahnradpaarung auf, wobei also die Eingangsseite 12 von einem getriebeseitigen Stirnrad 34 gebildet ist, sowie die Ausgangsseite 13 von einem Wellenanschluss beziehungsweise einer Differentialeingangswelle 36, mit welcher ein abtriebsseitiges Stirnrad 35 drehmomentsteif verbunden ist, gebildet ist. Die Ausgangsseite 13 des Abtriebsanschlusses 11 ist hier mit der Abtriebsdifferentialeinheit 14 über ein Sonnenrad 40 über eine Mehrzahl von in einem umlaufenden Planetenträger 39 gehaltenen Planetenrädern 38, welche auf einem stehenden Hohlrad 37 ablaufen, und somit über den Planetenträger 39 untersetzt mit einem Differential verbunden, welches hier als Stirnraddifferential 24 ausgeführt ist. Das Stirnraddifferential 24 ist zur bedarfsgerechten Übertragung eines Drehmoments auf eine linke Abtriebswelle 17 und eine rechte Abtriebswelle 18 eingerichtet (hier nicht dargestellt vergleiche 2 oder 3).The output connection 11 is implemented here in the 3-shaft concept and has a gear stage 16 with (optional) a single gear pair, i.e. the input side 12 from a gear-side spur gear 34 is formed, as well as the output side 13 from a shaft connection or a differential input shaft 36 , with which an output-side spur gear 35 is connected rigidly, is formed. The exit side 13 of the output connection 11 is here with the output differential unit 14 via a sun gear 40 over a plurality of in a revolving planet carrier 39 held planet gears 38 standing on a standing ring gear 37 run, and thus over the planet carrier 39 stepped down with a differential, which here as a spur gear differential 24th is executed. The spur gear differential 24th is for the transmission of torque to a left output shaft as required 17th and a right output shaft 18th furnished (compare not shown here 2nd or 3rd ).

In der gezeigten Ausführungsform ist das das Übersetzungsgetriebe 8 bildende Umschlingungsgetriebe 20 mit einem verbrennerseitigen Kegelscheibenpaar 21 und einem abtriebsseitigen Kegelscheibenpaar 22 ausgeführt, welche mittels eines Umschlingungsmittels 23 mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung drehmomentübertragend miteinander verbunden sind. Das verbrennerseitige Kegelscheibenpaar 21 weist (links in der Darstellung) eine verbrennerseitige Wegscheibe 30 und (rechts in der Darstellung) eine verbrennerseitige Festscheibe 31 auf und mit umgekehrter Ausrichtung weist das abtriebsseitige Kegelscheibenpaar 22 eine abtriebsseitige Festscheibe 32 (in der Darstellung links) und eine abtriebsseitige Wegscheibe 33 (in der Darstellung rechts) auf. In der Darstellung sind die jeweils radial außenliegenden, also voneinander wegzeigenden, Anteile der Kegelscheibenpaare 21, 22 mit einer großen Drehzahluntersetzung mit der maximalen Drehzahluntersetzung dargestellt, sodass also dort der axiale Abstand zwischen der verbrennerseitigen Wegscheibe 30 und der verbrennerseitigen Festscheibe 31 maximal ist und zwischen der abtriebsseitigen Festscheibe 32 und abtriebsseitigen Wegscheibe 33 minimal ist. Jeweils auf der Innenseite, also auf der dem jeweils anderen Kegelscheibenpaar 21, 22 zugewandten Seite, ist die minimale Untersetzungsstellung gezeigt, sodass also hier der axiale Abstand zwischen der verbrennerseitigen Wegscheibe 30 und der verbrennerseitigen Festscheibe 31 minimal ist und zwischen der abtriebsseitigen Festscheibe 32 und der abtriebsseitigen Wegscheibe 33 maximal ist. Diese Darstellung dient einzig der besseren Anschaulichkeit und stellt keinen realen Betriebszustand dar. Beide Kegelscheibenpaare 21, 22 werden hier optional hydrostatisch betätigt, wobei optional für eine Rückfallsicherung bei Ausfall des hydrostatischen Drucks bei dem abtriebsseitigen Kegelscheibenpaar 22 ein Rückstellenergiespeicher 44, hier als Schraubendruckfeder ausgeführt, die maximale Untersetzung sicherstellt, wenn der hydrostatische Druck einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet.In the embodiment shown, this is the transmission gear 8th forming belt transmission 20th with a pair of conical pulleys on the burner side 21st and a pair of conical pulleys on the output side 22 executed, which by means of a belt 23 are connected to each other with a continuously variable transmission in a torque-transmitting manner. The pair of conical disks on the burner side 21st has (on the left in the illustration) a burner-side moving disk 30th and (on the right in the illustration) a burner-side fixed disk 31 the pair of conical pulleys on the output side faces and with the opposite orientation 22 a fixed disk on the output side 32 (in the illustration on the left) and a drive-side displacement disc 33 (in the illustration on the right). In the illustration, the radially outer portions of the conical disk pairs, that is to say pointing away from one another, are shown 21st , 22 shown with a large speed reduction with the maximum speed reduction, so that there there is the axial distance between the burner side disc 30th and the burner-side fixed disk 31 is maximum and between the fixed disk on the output side 32 and drive-side moving disk 33 is minimal. Each on the inside, i.e. on the other pair of conical disks 21st , 22 facing the side, the minimum reduction position is shown, so that here the axial distance between the burner side disc 30th and the burner-side fixed disk 31 is minimal and between the output-side fixed disk 32 and the drive-side washer 33 is maximum. This representation only serves for better clarity and does not represent a real operating state. Both conical disk pairs 21st , 22 are optionally operated here hydrostatically, whereby optionally for a fall-back protection in the event of failure of the hydrostatic pressure in the pair of conical disks on the output side 22 a reset energy store 44 , here designed as a helical compression spring, which ensures maximum reduction when the hydrostatic pressure falls below a predetermined limit.

In 2 ist ein Hybridfahrzeug 2 mit einem Hybrid-Antriebsstrang 25 umfassend einen Hybrid-Getriebestrang 41 im 2-Wellenkonzept gezeigt, welcher hier optional als Vorderachsantrieb eingerichtet ist. Vereinfacht sind hier die linke Abtriebswelle 17 und die rechte Abtriebswelle 18 zum Antreiben des linken Fahrzeugantriebsrads 26 beziehungsweise des rechten Fahrzeugantriebsrads 27 gezeigt, wobei dies üblicherweise gelenkte Räder sind, wobei das entsprechende Lenkgestänge wie auch andere Komponenten hier einzig der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist. Der Hybrid-Getriebestrang 41 umfasst hierbei ein Übersetzungsgetriebe 8, hier ausgeführt als Umschlingungsgetriebe 20, zudem eine Abtriebsdifferentialeinheit 14 umfassend einen Planetengetriebe 15 und ein Stirnraddifferential 24 sowie eine erste Trennkupplung 19, welche koaxial zu den Abtriebswellen 17, 18 angeordnet ist. Die Getriebeausgangswelle 10 des Übersetzungsgetriebes 8 ist als Durchgangswelle beziehungsweise Hohlwelle ausgeführt, sodass die rechte Abtriebswelle 18 zum rechten Fahrzeugantriebsrad 27 durch das abtriebsseitige Kegelscheibenpaar 22 hindurchgeführt ist. Die elektrische Maschine 3 ist mittels einer zweiten Trennkupplung 42, beispielsweise einer Reibkupplung, hier mittels eines Zweimassenschwungrads 43, mit der Verbrennerwelle 6 eines, hier als 2-Zylinder dargestellten, Verbrennungskraftmaschine 7 trennbar verbunden. Im Übrigen wird auf die Beschreibung der 1 verwiesen, welche einen Koaxialwellenhybrid 1 in einer Ausführungsform zeigt, welche abgesehen von der Ausführung des Abtriebsanschlusses 11 und der Getriebeausgangswelle 10 hier einsetzbar ist. In 2nd is a hybrid vehicle 2nd with a hybrid powertrain 25th comprising a hybrid transmission 41 shown in the 2-shaft concept, which is optionally set up as a front axle drive. The left output shaft is simplified here 17th and the right output shaft 18th for driving the left vehicle drive wheel 26 or the right vehicle drive wheel 27th shown, which are usually steered wheels, the corresponding steering linkage as well as other components is not shown here for the sake of clarity. The hybrid transmission 41 includes a transmission gear 8th , executed here as a belt transmission 20th , also an output differential unit 14 comprising a planetary gear 15 and a spur gear differential 24th and a first clutch 19th which are coaxial to the output shafts 17th , 18th is arranged. The transmission output shaft 10th of the transmission gear 8th is designed as a through shaft or hollow shaft, so that the right output shaft 18th to the right vehicle drive wheel 27th through the pair of conical pulleys on the output side 22 is passed through. The electrical machine 3rd is by means of a second clutch 42 , for example a friction clutch, here by means of a dual mass flywheel 43 , with the combustion shaft 6 one, shown here as a 2-cylinder internal combustion engine 7 separably connected. Incidentally, the description of the 1 referenced which a coaxial wave hybrid 1 in one embodiment, which shows apart from the design of the output connection 11 and the transmission output shaft 10th can be used here.

In 3 ist ein Hybridfahrzeug 2 mit einem Hybrid-Antriebsstrang 25 gezeigt, bei welchem der Hybrid-Getriebestrang 41 hier optional als Hinterachsantrieb eingerichtet ist. Es sei darauf hingewiesen, dass sowohl der in 3 gezeigte Hybrid-Getriebestrang 41 als auch der in 2 gezeigte Hybrid-Getriebestrang 41 jeweils als Vorderachsantrieb, sowie als Hinterachsantrieb einsetzbar ist. Bei dieser Ausführungsform ist nun also ein Hybrid-Getriebestrang 41 im 3-Wellenkonzept gezeigt, wobei sich eine erste Trennkupplung 19 vor der Eingangsseite 12 des Abtriebsanschlusses 11 befindet und der Abtriebsanschluss 11 eine (einzige) Zahnradstufe 16 umfasst, beispielsweise wie in 1 gezeigt. Das Übersetzungsgetriebe 8 ist hier rein optional ein diskret schaltbares Schaltgetriebe mit einer begrenzten Anzahl an Übersetzungsgängen. Im Übrigen ist der Hybrid-Getriebestrang 41 beispielsweise wie in 2 ausgeführt, sodass auf die dortige Beschreibung verwiesen wird.In 3rd is a hybrid vehicle 2nd with a hybrid powertrain 25th shown in which the hybrid transmission 41 is optionally set up here as a rear axle drive. It should be noted that both the in 3rd shown hybrid transmission 41 as well as the in 2nd shown hybrid transmission 41 can be used as a front axle drive and as a rear axle drive. In this embodiment there is now a hybrid transmission 41 shown in the 3-shaft concept, with a first clutch 19th in front of the entry page 12 of the output connection 11 and the output connection 11 a (single) gear stage 16 includes, for example as in 1 shown. The transmission gear 8th here is purely optional a discretely switchable manual transmission with a limited number of gear ratios. Incidentally, the hybrid transmission 41 for example as in 2nd executed, so that reference is made to the description there.

Mit dem hier vorgeschlagenen Koaxialwellenhybrid beziehungsweise Hybrid-Getriebestrang ist ein axial kompakter Aufbau und bevorzugt zudem ein radial kompakter Aufbau unter Sicherstellung eines hohen Freiheitsgrads hinsichtlich der Funktionen der koaxialen elektrischen Maschine vorgeschlagen.The coaxial shaft hybrid or hybrid transmission train proposed here proposes an axially compact structure and preferably also a radially compact structure while ensuring a high degree of freedom with regard to the functions of the coaxial electrical machine.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
KoaxialwellenhybridCoaxial wave hybrid
22nd
HybridfahrzeugHybrid vehicle
33rd
elektrische Maschineelectrical machine
44th
VerbrennerseiteCombustion side
55
GetriebeseiteTransmission side
66
VerbrennerwelleCombustion shaft
77
VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
88th
ÜbersetzungsgetriebeTransmission gear
99
GetriebeeingangswelleTransmission input shaft
1010th
GetriebeausgangswelleTransmission output shaft
1111
AbtriebsanschlussOutput connection
1212
EingangsseiteHome page
1313
AusgangsseiteExit side
1414
AbtriebsdifferentialeinheitOutput differential unit
1515
PlanetengetriebePlanetary gear
1616
ZahnradstufeGear stage
1717th
linke Abtriebswelleleft output shaft
1818th
rechte Abtriebswelleright output shaft
1919th
erste Trennkupplungfirst clutch
2020th
UmschlingungsgetriebeBelt transmission
2121st
verbrennerseitiges Kegelscheibenpaarpair of conical pulleys on the combustion side
2222
abtriebsseitiges Kegelscheibenpaarpair of driven pulleys on the output side
2323
UmschlingungsmittelStrap
2424th
StirnraddifferentialSpur gear differential
2525th
Hybrid-AntriebsstrangHybrid drivetrain
2626
linkes Fahrzeugantriebsradleft vehicle drive wheel
2727th
rechtes Fahrzeugantriebsradright vehicle drive wheel
2828
Statorstator
2929
Rotorrotor
3030th
verbrennerseitige Wegscheibedisc on the combustion side
3131
verbrennerseitige Festscheibefixed disk on the combustion side
3232
abtriebsseitige Festscheibefixed disk on the output side
3333
abtriebsseitige Wegscheibedrive-side displacement disk
3434
getriebeseitiges Stirnradgear-side spur gear
3535
abtriebsseitiges Stirnradoutput spur gear
3636
DifferentialeingangswelleDifferential input shaft
3737
HohlradRing gear
38 38
PlanetenradPlanet gear
3939
PlanetenträgerPlanet carrier
4040
SonnenradSun gear
4141
Hybrid-GetriebestrangHybrid gear train
4242
zweite Trennkupplungsecond clutch
4343
ZweimassenschwungradDual mass flywheel
4444
RückstellenergiespeicherReset energy storage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102016222936 A1 [0002, 0003, 0011, 0013]DE 102016222936 A1 [0002, 0003, 0011, 0013]

Claims (10)

Koaxialwellenhybrid (1) für einen Hybrid-Getriebestrang (41), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - eine elektrische Maschine (3) mit einer Verbrennerseite (4) und mit einer Getriebeseite (5), wobei die Verbrennerseite (4) koaxial mit einer Verbrennerwelle (6) einer Verbrennungskraftmaschine (7) drehmomentübertragend verbindbar ist; - ein Übersetzungsgetriebe (8) mit einer Getriebeeingangswelle (9) und mit einer Getriebeausgangswelle (10), wobei die Getriebeeingangswelle (9) koaxial angeordnet drehmomentübertragend mit der elektrischen Maschine (3) verbunden ist; - einen Abtriebsanschluss (11) mit einer Eingangsseite (12) und mit einer Ausgangsseite (13), wobei der Abtriebsanschluss (11) parallel zu der elektrischen Maschine (3) angeordnet ist, wobei die Eingangsseite (12) unmittelbar mit der Getriebeausgangswelle (10) drehmomentübertragend verbunden ist und die Ausgangsseite (13) unmittelbar mit einer Abtriebsdifferentialeinheit (14) drehmomentübertragend verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Abtriebsanschluss (11) axial-überlappend und/oder axial-verbrennerseitig der elektrischen Maschine (3) angeordnet ist.Coaxial shaft hybrid (1) for a hybrid transmission train (41), comprising at least the following components: - an electrical machine (3) with a combustion side (4) and with a transmission side (5), the combustion side (4) being coaxial with a combustion shaft (6) an internal combustion engine (7) can be connected to transmit torque; - A step-up gear (8) with a gear input shaft (9) and with a gear output shaft (10), the gear input shaft (9) being arranged coaxially and transmitting torque to the electrical machine (3); - An output connection (11) with an input side (12) and with an output side (13), the output connection (11) being arranged parallel to the electrical machine (3), the input side (12) directly with the transmission output shaft (10) is connected in a torque-transmitting manner and the output side (13) can be connected directly to an output differential unit (14) in a torque-transmitting manner, characterized in that the entire output connection (11) is arranged axially overlapping and / or axially on the combustion engine side of the electrical machine (3). Koaxialwellenhybrid (1) nach Anspruch 1, wobei das Übersetzungsgetriebe (8) eine veränderbare Übersetzung aufweist, bevorzugt ausgeführt als Umschlingungsgetriebe (20) mit einem eingangsseitigen Kegelscheibenpaar (21) an der Getriebeeingangswelle (9) und mit einem ausgangsseitigen Kegelscheibenpaar (22) an der Getriebeausgangswelle (10), wobei die beiden Kegelscheibenpaare (21,22) mittels eines Umschlingungsmittels (23) kontinuierlich veränderbar übersetzend drehmomentübertragend miteinander verbunden sind.Coaxial wave hybrid (1) Claim 1 , wherein the transmission gear (8) has a variable transmission ratio, preferably designed as a belt transmission (20) with an input-side cone pulley pair (21) on the transmission input shaft (9) and with an output-side cone pulley pair (22) on the transmission output shaft (10), the two Conical disk pairs (21, 22) are connected to one another by means of a belt means (23) in a continuously variable, torque-transmitting manner. Koaxialwellenhybrid (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Eingangsseite (12) des Abtriebsanschlusses (11) mittels einer ersten Trennkupplung (19) mit der Getriebeausgangswelle (10) trennbar drehmomentübertragend verbunden ist, wobei bevorzugt die erste Trennkupplung (19) formschlüssig drehmomentübertragend eingerichtet ist.Coaxial wave hybrid (1) Claim 1 or 2nd The input side (12) of the output connection (11) is connected to the transmission output shaft (10) so as to be torque-releasable by means of a first clutch (19), wherein the first clutch (19) is preferably designed to transmit torque. Koaxialwellenhybrid (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbrennerseite (4) der elektrischen Maschine (3) mittels einer zweiten Trennkupplung (42) und/oder mittels eines Freilaufs mit einer Verbrennerwelle (6) einer Verbrennungskraftmaschine (7) drehmomentübertragend verbindbar ist, wobei die zweite Trennkupplung (42) und/oder der Freilauf koaxial und axial-überlappend mit der elektrischen Maschine (3) angeordnet ist, wobei bevorzugt die zweite Trennkupplung (42) formschlüssig drehmomentübertragend eingerichtet ist.Coaxial shaft hybrid (1) according to one of the preceding claims, wherein the combustion side (4) of the electrical machine (3) can be connected to a combustion shaft (6) of an internal combustion engine (7) by means of a second separating clutch (42) and / or by means of a freewheel, the second separating clutch (42) and / or the freewheel being arranged coaxially and axially overlapping with the electrical machine (3), the second separating clutch (42) preferably being designed to transmit torque in a positive manner. Hybrid-Getriebestrang (41) für einen Hybrid-Antriebsstrang (25), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - einen Koaxialwellenhybrid (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und - eine Abtriebsdifferentialeinheit (14) mit einer ersten Abtriebswelle und mit einer zweiten Abtriebswelle, wobei der Abtriebsanschluss (11) zumindest eine starre Zahnradstufe (16) umfasst und die Getriebeausgangswelle (10) des Übersetzungsgetriebes (8) parallel zu zumindest einer der Abtriebswellen (17,18) der Abtriebsdifferentialeinheit (14) angeordnet sind.Hybrid gear train (41) for a hybrid drive train (25), comprising at least the following components: - A coaxial wave hybrid (1) according to one of the preceding claims; and - An output differential unit (14) with a first output shaft and with a second output shaft, the output connection (11) comprising at least one rigid gear stage (16) and the transmission output shaft (10) of the transmission gear (8) parallel to at least one of the output shafts (17, 18) of the output differential unit (14) are arranged. Hybrid-Getriebestrang (41) für einen Hybrid-Antriebsstrang (25), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - einen Koaxialwellenhybrid (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4; und - eine Abtriebsdifferentialeinheit (14) mit einer ersten Abtriebswelle und mit einer zweiten Abtriebswelle, wobei der Abtriebsanschluss (11) und die Getriebeausgangswelle (10) des Übersetzungsgetriebes (8) koaxial zu zumindest einer der Abtriebswellen (17,) der Abtriebsdifferentialeinheit (14) angeordnet sind.Hybrid gear train (41) for a hybrid drive train (25), comprising at least the following components: - a coaxial shaft hybrid (1) according to one of the Claims 1 to 4th ; and - an output differential unit (14) with a first output shaft and with a second output shaft, the output connection (11) and the transmission output shaft (10) of the transmission gear (8) being arranged coaxially with at least one of the output shafts (17,) of the output differential unit (14) are. Hybrid-Getriebestrang (41) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Abtriebsdifferentialeinheit (14) hin zum Abtriebsanschluss (11) ein Planetengetriebe (15) zum Untersetzen einer Ausgangsdrehzahl des Umschlingungsgetriebes (20) umfasst.Hybrid gear train (41) after Claim 5 or 6 , The output differential unit (14) toward the output connection (11) comprises a planetary gear (15) for reducing an output speed of the belt transmission (20). Hybrid-Getriebestrang (41) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Abtriebsdifferentialeinheit (14) ein Stirnraddifferential (24) umfasst.Hybrid gear train (41) according to one of the Claims 5 to 7 , wherein the output differential unit (14) comprises a spur gear differential (24). Hybrid-Antriebsstrang (25) aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine (7) mit einer Verbrennerwelle (6), zumindest einen Verbraucher (26,27) und einen Hybrid-Getriebestrang (41) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Verbrennerwelle (6) zur Drehmomentübertragung mittels des Hybrid-Getriebestrangs (41) mit dem zumindest einen Verbraucher (26,27) mit veränderbarer Übersetzung, bevorzugt trennbar, verbunden ist.Hybrid drive train (25) comprising an internal combustion engine (7) with a combustion shaft (6), at least one consumer (26, 27) and a hybrid transmission train (41) according to one of the Claims 5 to 8th The combustion shaft (6) is connected to the at least one consumer (26, 27) with a variable ratio, preferably separable, for the torque transmission by means of the hybrid transmission (41). Hybridfahrzeug (2), aufweisend zumindest ein Fahrzeugantriebsrad (26,27), welches mittels eines Hybrid-Antriebsstrangs (25) nach Anspruch 9 antreibbar ist.Hybrid vehicle (2), comprising at least one vehicle drive wheel (26, 27), which by means of a hybrid drive train (25) Claim 9 is drivable.
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