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Die Erfindung betrifft eine auch als dediziertes Hybridgetriebe bezeichnete (hybride / hybridisierte) Getriebeeinheit für ein hybrides / hybridisiertes Kraftfahrzeug, wie einen Pkw, Lkw, Bus oder ein sonstiges Nutzfahrzeug, mit einem einstufigen ersten Planetengetriebe, einem zweistufigen zweiten Planetengetriebe, einem als Generator eingesetzten ersten Elektromotor, einem als Antriebsmaschine eingesetzten zweiten Elektromotor sowie mehreren mit dem zweiten Planetengetriebe zusammenwirkenden, jeweils eine Bremse oder eine Kupplung bildenden und zwischen einer aktivierten Stellung und einer deaktivierten Stellung dem Schalten verschiedener Gänge des zweiten Planetengetriebes verstellbaren Schalteinrichtungen, wobei der zweite Elektromotor mit seinem Rotor derart drehfest mit einer Eingangswelle des zweiten Planetengetriebes verbunden ist, dass der zweite Elektromotor in einem ersten Antriebsmodus durch Umsetzen verschiedener Stellungen der Schalteinrichtungen über zumindest zwei unterschiedliche Vorwärtsgänge antreibend auf einen Ausgang des zweiten Planetengetriebes einwirkt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das mit dieser Getriebeeinheit ausgestattet ist.
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Gattungsgemäße Getriebeeinheiten sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Eine bekannte Ausführung eines automatischen Getriebes für Kraftfahrzeuge ist beispielsweise durch die
US 2016/0273650 A1 offenbart.
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Des Weiteren ist der Anmelderin interner Stand der Technik bekannt, der bereits unter dem Aktenzeichen
DE 10 2018 130 498.6 als deutsche Patentanmeldung beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereicht worden ist, und eine hybride Getriebeeinheit mit zwei Planetenradsätzen und mehreren Schalteinrichtungen offenbart.
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Als Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen ist jedoch zu nennen, dass die Getriebe häufig nur mit einem relativ großen Aufwand in unterschiedlich ausgestaltete Antriebsstränge verschiedener Fahrzeuge einsetzbar sind. Zudem besteht der Nachteil, dass bekannte Getriebe häufig nur für leichtere sowie schwächer motorisierte Fahrzeuge einsetzbar sind, da die Effizienz dieser bestehenden Getriebeeinheiten nicht für stärker motorisierte Fahrzeuge ausreicht.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Getriebeeinheit zur Verfügung zu stellen, die einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist sowie möglichst einfach in unterschiedliche Antriebsstränge einsetzbar ist.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor derart mit dem ersten Planetengetriebe gekoppelt sind, dass die Elektromotoren mit dem ersten Planetengetriebe in einem zweiten Antriebsmodus zwischen einem in einem Verbrennungsmotor koppelbaren Eingang des ersten Planetengetriebes und der Eingangswelle des zweiten Planetengetriebes ein stufenloses Getriebe ausbilden.
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Hiermit wird ein durch das zweite Planetengetriebe umgesetztes Mehrganggetriebe, etwa in Form eines Zwei- oder Vierganggetriebes, in Reihe zu dem das stufenlose Getriebe mit ausbildenden ersten Planetengetriebe angeordnet. Dadurch ergibt sich sowohl eine modulare sowie kompakte Getriebeeinheit, als auch eine effektive Leistungsverzweigung in den entsprechenden Gängen im Betrieb.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Nebenansprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Demnach ist es auch von Vorteil, wenn ein Rotor des ersten Elektromotors mit einem Sonnenrad des ersten Planetengetriebes drehfest verbunden ist. Dadurch ist der erste Elektromotor platzsparend axial neben dem ersten Planetengetriebe anordnenbar.
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Zweckmäßigerweise ist das zweite Planetengetriebe mit seinen Schalteinrichtungen gar derart ausgebildet, dass in dem ersten Antriebsmodus durch Umsetzen verschiedener Stellungen der Schalteinrichtungen der zweite Elektromotor über vier unterschiedliche Vorwärtsgänge antreibend auf einen Ausgang des zweiten Planetengetriebes einwirkt.
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Vorteilhafterweise entspricht die Anzahl an umsetzbaren Vorwärtsgängen des zweiten Planetengetriebes der Anzahl an Schalteinrichtungen.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn (zusätzlich zu dem Rotor des zweiten Elektromotors) ein Hohlrad des ersten Planetengetriebes drehfest mit der Eingangswelle des zweiten Planetengetriebes / dem Rotor des zweiten Elektromotors verbunden ist. Dadurch ist das erste Planetengetriebe kompakt und direkt an das zweite Planetengetriebe sowie den zweiten Elektromotor angebunden.
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Als platzsparend hat sich auch herausgestellt, wenn das erste Planetengetriebe mit seinem Sonnenrad, seinem Planetenradsatz sowie seinem Hohlrad axial zwischen den Rotoren der beiden Elektromotoren angeordnet ist.
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Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn ein einen Planetenradsatz aufnehmender Planetenträger des ersten Planetengetriebes mit dem als Welle umgesetzten Eingang des ersten Planetengetriebes drehfest verbunden ist oder diese den Eingang bildende Welle unmittelbar mit ausbildet. Auch dadurch wird eine kompakte Bauweise begünstigt.
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Von Vorteil ist es zudem, wenn die Eingangswelle mit einem einen ersten Planetenradsatz drehbar lagernden ersten Planetenträger des zweiten Planetengetriebes drehfest verbunden oder drehkoppelbar ist. Dadurch ergibt sich eine geschickte platzsparende Anbindung zwischen den beiden Planetengetrieben.
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Für eine möglichst einfache Ansteuerbarkeit des zweiten Planetengetriebes ist es zweckdienlich, wenn eine erste Schalteinrichtung und/oder eine zweite Schalteinrichtung als Kupplung ausgebildet sind/ist.
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Diesbezüglich ist es weiterhin zweckmäßig, wenn die erste Schalteinrichtung als eine zwischen der Eingangswelle und einem mit dem ersten Planetenradsatz in Zahneingriff stehenden ersten Sonnenrad (des zweiten Planetengetriebes) wirkende Kupplung ausgebildet ist, sodass in der aktivierten Stellung der ersten Schalteinrichtung eine Antriebsleistung zwischen der Eingangswelle und dem ersten Sonnenrad übertragbar ist und in der deaktivierten Stellung der ersten Schalteinrichtung keine Antriebsleistung zwischen der Eingangswelle und dem ersten Sonnenrad übertragbar ist.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die zweite Schalteinrichtung als eine zwischen der Eingangswelle und einem ersten Planetenträger des ersten Planetenradsatzes wirkende Kupplung ausgebildet ist, sodass in der aktivierten Stellung der zweiten Schalteinrichtung eine Antriebsleistung zwischen der Eingangswelle und dem ersten Planetenträger übertragbar ist und in der deaktivierten Stellung der zweiten Schalteinrichtung keine Antriebsleistung zwischen der Eingangswelle und dem ersten Planetenträger übertragbar ist.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn zusätzlich oder alternativ zu der ersten und/oder zweiten Schalteinrichtung eine dritte Schalteinrichtung und/oder eine vierte Schalteinrichtung als Bremse ausgebildet sind/ist.
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In diesem Zusammenhang ist es für eine platzsparende Anbringung vorteilhaft, wenn die dritte Schalteinrichtung als eine auf ein zweites Sonnenrad (des zweiten Planetengetriebes) einwirkende Bremse ausgebildet ist, wobei das zweite Sonnenrad mit einem zweiten Planetenradsatz des zweiten Planetengetriebes in Zahneingriff steht, sodass in der aktivierten Stellung der dritten Schalteinrichtung eine Rotation des zweiten Sonnenrades blockiert ist und in der deaktivierten Stellung der dritten Schalteinrichtung eine freie Rotation des zweiten Sonnenrades ermöglicht ist.
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Diesbezüglich ist es auch vorteilhaft, wenn die vierte Schalteinrichtung als eine auf das erste Sonnenrad einwirkende Bremse ausgebildet ist, sodass in der aktivierten Stellung der vierten Schalteinrichtung eine Rotation des ersten Sonnenrades blockiert ist und in der deaktivierten Stellung der vierten Schalteinrichtung eine freie Rotation des ersten Sonnenrades ermöglicht ist.
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Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer mit dem Eingang des ersten Planetengetriebes an eine Ausgangswelle des Verbrennungsmotors angeschlossenen oder anschließbaren erfindungsgemäßen Getriebeeinheit nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß ein dediziertes Hybridgetriebe in Form der Getriebeeinheit umgesetzt, welches Hybridgetriebe Planetenradsätze, eine Leistungsverzweigung sowie vier Gänge aufweist. Insbesondere weist das erfindungsgemäße dedizierte Hybridgetriebe einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz, einen dritten Planetenradsatz, einen ersten Elektromotor, einen zweiten Elektromotor sowie Schaltelemente (Schalteinrichtungen) auf. Der erste Elektromotor hat eine Generatorfunktion und der zweite Elektromotor eine Motorfunktion. In einem ersten Betriebsmodus / Antriebsmodus treibt der zweite Elektromotor eine Eingangswelle eines durch die beiden zweiten und dritten Planetenradsätze sowie die Schaltelemente bereitgestellten Getriebes (zweites Planetengetriebe) an und ermöglicht das Umsetzen einer bestimmten Anzahl an Vorwärtsgängen (korrespondierend mit einer Anzahl der Schaltelemente innerhalb des Getriebes). In einem zweiten Betriebsmodus treibt ein Verbrennungsmotor das Getriebe über ein (elektronisch gesteuertes) stufenloses Getriebe, das durch den ersten Planetenradsatz und den ersten und zweiten Elektromotor gebildet wird, an.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch unterschiedliche Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Getriebeeinheit nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei ein neben einem ersten Planetengetriebe vorhandenes zweites Planetengetriebe durch das Vorsehen vierer unterschiedlicher Schalteinrichtungen als ein Getriebe mit vier Vorwärtsgängen umgesetzt ist,
- 2 eine Schalttabelle zum Veranschaulichen der unterschiedlichen Betriebsmodi der Getriebeeinheit nach 1,
- 3 ein schematisch dargestelltes Kraftfahrzeug, in dem die Getriebeeinheit nach 1 eingesetzt ist,
- 4 eine schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Getriebeeinheit nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei nunmehr zwei in Form von Kupplungen ausgebildete Schalteinrichtungen vorhanden sind,
- 5 eine schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Getriebeeinheit nach einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei nunmehr zwei in Form von Bremsen ausgebildete Schalteinrichtungen vorhanden sind,
- 6 eine Schalttabelle zum Veranschaulichen der unterschiedlichen Betriebsmodi der Getriebeeinheit nach 4, sowie
- 7 eine Schalttabelle zum Veranschaulichen der unterschiedlichen Betriebsmodi der Getriebeeinheit nach 5.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen daher ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele prinzipiell frei miteinander kombiniert werden.
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In Verbindung mit 1 wird zunächst auf das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Getriebeeinheit 1 eingegangen, wobei die nachfolgend hinsichtlich der 4 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiele im Wesentlichen gleich diesem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut sind sowie funktionierend sind, sodass nachfolgend lediglich die Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben sind.
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Die erfindungsgemäße Getriebeeinheit 1 ist als ein dediziertes Hybridgetriebe umgesetzt. Die Getriebeeinheit 1 dient folglich zum Einsatz in einem hybridisierten Antriebsstrang eines (Hybrid-)Kraftfahrzeugs 2. Das Kraftfahrzeug 2 an sich ist schematisch in 3 gezeigt. Das Kraftfahrzeug 2 ist hier als ein Pkw dargestellt. Die Getriebeeinheit 1 ist in dieser Ausführung an einer Vorderachse 27 des Kraftfahrzeuges 2 eingesetzt. Die Getriebeeinheit 1 ist zwischen einem Verbrennungsmotor 14 und zwei mit Rädern 28 verbundenen Antriebswellen 29 eingesetzt. Die Getriebeeinheit 1 dient folglich auf typische Weise zum Schalten unterschiedlicher Gänge / Betriebsmodi, wie sie in 2 dargestellt sind, des Kraftfahrzeugs 2. Aufgrund der Anordnung der Getriebeeinheit 1 mit dem Verbrennungsmotor 14 an der Vorderachse 27 ist das hier dargestellte Kraftfahrzeug 2 als frontangetriebenes Fahrzeug realisiert. In weiteren Ausführungen ist jedoch auch ein heckangetriebenes Fahrzeug oder ein Allradfahrzeug umsetzbar.
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Zurückkommend auf 1 ist zu erkennen, dass die Getriebeeinheit 1 unmittelbar zwei Elektromotoren 5, 6 aufweist. Ein erster Elektromotor 5 ist überwiegend als Generator eingesetzt, während ein zweiter Elektromotor 6 als Antriebsmotor eingesetzt ist. Zudem weist die Getriebeeinheit 1 zwei Planetengetriebe 3, 4 auf. Ein erstes Planetengetriebe 3 ist als ein einstufiges Planetengetriebe umgesetzt, während ein zweites Planetengetriebe 4 als ein zweistufiges Planetengetriebe umgesetzt ist. Das zweite Planetengetriebe 4 ist mit mehreren Schalteinrichtungen 7, 8, 9, 10 ausgestattet, um die unterschiedlichen Gänge, hier umfassend vier verschiedene Vorwärtsgänge, zu schalten.
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In 1 ist ein Eingang 15 der Getriebeeinheit 1 unmittelbar durch einen Eingang 15 des ersten Planetengetriebes 3 realisiert. Der Eingang 15 ist mit einer Ausgangswelle 26 des Verbrennungsmotors 14 drehfest gekoppelt. Der Eingang 15 ist in dieser Ausführung direkt mit einem einen (dritten) Planetenradsatz 19 des ersten Planetengetriebes 3 aufnehmenden (dritten) Planetenträger 20 des ersten Planetengetriebes 3 drehfest verbunden. Mit den einzelnen Planetenrädern 34c des dritten Planetenradsatzes 19 befindet sich ein (drittes) Sonnenrad 17 des ersten Planetengetriebes 3 in Zahneingriff.
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Das dritte Sonnenrad 17 ist mit einem (ersten) Rotor 16 des ersten Elektromotors 5 unmittelbar drehfest weiter verbunden. Der erste Elektromotor 5 befindet sich auf einer dem zweiten Planetengetriebe 4 abgewandten axialen Seite des (dritten) Planetenradsatzes 19 des ersten Planetengetriebes 3.
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Ein ebenfalls mit den Planetenrädern 34c des (dritten) Planetenradsatzes 19 in Zahneingriff stehendes (drittes) Hohlrad 18 des ersten Planetengetriebes 3 ist direkt drehfest mit einem (zweiten) Rotor 11 des zweiten Elektromotors 6 drehfest verbunden. In dieser Ausführung geht das dritte Hohlrad 18 zudem in eine Eingangswelle 12 des zweiten Planetengetriebes 4 unmittelbar über. Der zweite Elektromotors 6 ist auf einer dem zweiten Planetengetriebe 4 zugewandten axialen Seite des (dritten) Planetenradsatzes 19 des ersten Planetengetriebes 3 angeordnet. Der zweite Elektromotor 6 ist folglich axial zwischen dem (dritten) Planetenradsatz 19 des ersten Planetengetriebes 3 und zwei Planetenradsätzen 21, 25 des zweiten Planetengetriebes 4 angeordnet.
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Das zweite Planetengetriebe 4 weist die in axialer Richtung zueinander beabstandeten Planetenradsätze 21, 25 auf. Ein erster Planetenradsatz 21 befindet sich mit seinen Planetenrädern 34a mit einem ersten Sonnenrad 23 sowie einem ersten Hohlrad 30 in Zahneingriff. Ein zweiter Planetenradsatz 25 befindet sich mit seinen Planetenrädern 34b mit einem zweiten Sonnenrad 24 und einem zweiten Hohlrad 31 in Zahneingriff.
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Ein den ersten Planetenradsatz 21 aufnehmender erster Planetenträger 22 ist über eine zweite Schalteinrichtung 8 in Form einer Kupplung wahlweise an die Eingangswelle 12 ankoppelbar. Auch das erste Sonnenrad 23 ist wahlweise mit einer ersten Schalteinrichtung 7 in Form einer Kupplung an die Eingangswelle 12 ankoppelbar.
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Der erste Planetenträger 22 ist zudem permanent mit dem zweiten Hohlrad 31 drehverbunden. Das erste Hohlrad 30 ist mit einem den zweiten Planetenradsatz 25 aufnehmenden zweiten Planetenträger 32 permanent drehfest verbunden.
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Das zweite Sonnenrad 24 ist über eine vierte Schalteinrichtung 10 in Form einer Bremse wahlweise an einem fahrzeugrahmenfesten Bereich 33 festlegbar oder von diesem entkoppelbar. Des Weiteren ist eine dritte Schalteinrichtung 9, ebenfalls in Form einer Bremse, mit dem ersten Sonnenrad 23 wirkverbunden.
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Ein Ausgang 13 des zweiten Planetengetriebes 4 bildet unmittelbar einen Ausgang 13 der Getriebeeinheit 1 aus und ist drehfest mit dem zweiten Planetenträger 32 / dem ersten Hohlrad 30 verbunden. Dieser Ausgang 13 ist auf typische Weise weiter mit den Antriebswellen 29 des Kraftfahrzeuges 2 gekoppelt, bspw. über weitere Getriebestufen, wie ein Differenzial.
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In Verbindung mit 2 sind die unterschiedlichen Betriebsmodi der Getriebeeinheit 1 nach 1 veranschaulicht. Hierbei ist prinzipiell zu erkennen, dass erfindungsgemäß die beiden Elektromotoren 5 und 6 zusammen mit dem ersten Planetengetriebe 3 ein elektrisch angesteuertes stufenloses Getriebe ausbilden. In einem ersten Antriebsmodus, vorzugsweise bei einem rein verbrennungsmotorischen Antrieb, werden die Schalteinrichtungen 7, 8, 9, 10 derart in ihre aktivierten und deaktivierten Stellungen verbracht, dass vier unterschiedliche Vorwärtsgänge (1. bis 4. Gang) umgesetzt werden können. In einem zweiten Antriebsmodus dienen die Elektromotoren 5, 6 zusammen mit dem ersten Planetengetriebe 3 als das stufenlose Getriebe und treiben beispielsweise zusammen mit dem Verbrennungsmotor 14 den weiteren Antriebsstrang an. Ein Rückwärtsgang (R-Gang) wird in einem weiteren Betriebsmodus durch den reinen Antrieb des zweiten Elektromotors 6 realisiert. Auch gibt es vier unterschiedliche Möglichkeiten, einen Standladevorgang umzusetzen (1. bis 4. Standladen).
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Hinsichtlich der Schalteinrichtungen 7, 8, 9, 10 wird in Bezug auf 1 nachfolgend auf deren Anordnung und Wirkweise detaillierter eingegangen. Die erste Schalteinrichtung 7 ist als eine Kupplung realisiert. Die erste Schalteinrichtung 7 ist zwischen der Eingangswelle 12 und dem ersten Sonnenrad 23 wirkend eingesetzt. Durch Ausbildung der ersten Schalteinrichtung 7 als Kupplung, ist die Eingangswelle 12, und somit im Betrieb des Kraftfahrzeuges 2 die Ausgangswelle 26 des Verbrennungsmotors 14, in einer aktivierten Stellung der ersten Schalteinrichtung 7 drehfest mit dem ersten Sonnenrad 23 gekoppelt und in einer deaktivierten Stellung der ersten Schalteinrichtung 7 von dem ersten Sonnenrad 23 drehentkoppelt, d. h. frei relativ zu diesem verdrehbar. Die aktivierte Stellung der ersten Schalteinrichtung 7 ist somit eine geschlossene Kupplungsstellung, wohingegen die deaktivierte Stellung eine geöffnete Kupplungsstellung ist.
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Die zweite Schalteinrichtung 8 ist ebenfalls als Kupplung realisiert. Die zweite Schalteinrichtung 8 ist zwischen der Eingangswelle 12 und dem ersten Planetenträger 22 wirkend eingesetzt. Demnach ist die Eingangswelle 12, und somit im Betrieb des Kraftfahrzeuges 2 die Ausgangswelle 26 des Verbrennungsmotors 14, in der aktivierten Stellung der zweiten Schalteinrichtung 8 drehfest mit dem ersten Planetenträger 22 verbunden und in einer deaktivierten Stellung der zweiten Schalteinrichtung 8 von dem ersten Planetenträger 22 drehentkoppelt, d. h. frei relativ zu diesem verdrehbar angeordnet. Somit ist die aktivierte Stellung der zweiten Schalteinrichtung 8 eine geschlossene Kupplungsstellung und die deaktivierte Stellung der zweiten Schalteinrichtung 8 eine geöffnete Kupplungsstellung.
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Die dritte Schalteinrichtung 9 und die vierte Schalteinrichtung 10 sind jeweils als Bremsen realisiert. Die dritte Schalteinrichtung 9 ist jene Bremse, die mit dem ersten Sonnenrad 23 zusammenwirkt. Die dritte Schalteinrichtung 9 ist somit fähig, das zweite Sonnenrad 24 gegenüber einem fahrzeugrahmenfesten Bereich 33 des Kraftfahrzeuges 2 abzubremsen / festzuhalten. In einer aktivierten Stellung der dritten Schalteinrichtung 9 wirkt die dritte Schalteinrichtung 9 derart auf das erste Sonnenrad 23, dass dieses in seiner Verdrehung relativ zu dem fahrzeugrahmenfesten Bereich 33 des Kraftfahrzeuges 2 blockiert ist; in einer deaktivierten Stellung der dritten Schalteinrichtung 9 ist die dritte Schalteinrichtung 9 derart angeordnet, dass sie eine freie Rotation des ersten Sonnenrades 23 relativ zu dem Bereich 33 freigibt / zulässt.
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Auf gleiche Weise wie die dritte Schalteinrichtung 9 wirkt im Wesentlichen die vierte Schalteinrichtung 10. Diese wirkt jedoch nicht auf das erste Sonnenrad 23, sondern auf das zweite Sonnenrad 24.
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Gemäß 2 ergeben sich in den jeweiligen Betriebsmodi / Gängen folgende Schaltzustände der Schalteinrichtungen 7 bis 10:
- In einem ersten Antriebsmodus treibt entweder ausschließlich der Verbrennungsmotor 14 oder der Verbrennungsmotor 14 unterstützt von dem zweiten Elektromotor 6 oder nur der zweite Elektromotor 6 die Antriebswellen 29 an. In 2 sind die unterschiedlichen vier Gänge / Getriebeübersetzungen (1. Gang, 2. Gang, 3. Gang, 4. Gang), wie sie mittels der vier Schalteinrichtungen 7, 8, 9, 10 umsetzbar sind veranschaulicht.
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In dem 1. Gang befindet sich die erste Schalteinrichtung 7 (K1) sowie die vierte Schalteinrichtung 10 (B2) in ihrer aktivierten Stellung, während sich die zweite Schalteinrichtung 8 (K2) und die dritte Schalteinrichtung 9 (B1) in ihren deaktivierten Stellungen befinden. Demnach kommt es zwischen der Eingangswelle 12 und dem Ausgang 13 zum Umsetzen einer ersten Getriebeübersetzung über die Eingangswelle 12, das erste Sonnenrad 23, den ersten Planetenradsatz 21, den ersten Planetenträger 22, das zweite Hohlrad 31, den zweiten Planetenradsatz 25, den zweiten Planetenträger 32 hin zu dem Ausgang 13.
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In dem 2. Gang befindet sich zum Umsetzen einer zweiten Getriebeübersetzung die zweite Schalteinrichtung 8 und die vierte Schalteinrichtung 10 in ihrer aktivierten Stellung, während die erste Schalteinrichtung 7 und die dritte Schalteinrichtung 9 in ihrer deaktivierten Stellung geschalten sind. Dabei kommt es zu einem Übertragen der Antriebsleistung von der Eingangswelle 12 über den ersten Planetenträger 22, das zweite Hohlrad 31, den zweiten Planetenradsatz 25 hin zu dem Ausgang 13.
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In dem 3. Gang ist eine dritte Getriebeübersetzung realisiert, wobei sich die erste Schalteinrichtung 7 und die zweite Schalteinrichtung 8 in ihrer aktivierten Stellung befinden und die dritte Schalteinrichtung 9 sowie die vierte Schalteinrichtung 10 sich in ihrer deaktivieren Stellung befinden. Die Antriebsleistung wird von der Eingangswelle 12 sowohl auf das erste Sonnenrad 23 als auch auf den ersten Planetenträger 22 übertragen. Von dort wird die Antriebsleistung über den ersten Planetenradsatz 21 und das erste Hohlrad 30 auf den Ausgang 13 übertragen.
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In dem 4. Gang befindet sich zum Umsetzen einer vierten Getriebeübersetzung die erste Schalteinrichtung 7 und die vierte Schalteinrichtung 10 in ihrer deaktivierten Stellung und die zweite Schalteinrichtung 8 sowie die und dritte Schalteinrichtung 9 in ihrer aktivierten Stellung. Somit wird Antriebsleistung von der Eingangswelle 12 über den ersten Planetenträger 22, den ersten Planetenradsatz 21 und das erste Hohlrad 30 auf den Ausgang 13 übertragen.
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Wie des Weiteren aus dem 2 ersichtlich, sind in dem zweiten Antriebsmodus, unter Umsetzen des stufenlosen Getriebes, ebenfalls jeder der vier Gänge schaltbar.
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Zudem ist ein Standladezustand (dritter Antriebsmodus / Betriebsmodus) des Antriebsstranges 25 veranschaulicht. Hierbei wird bei laufendem Verbrennungsmotor 14 eine Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 14 dem als Generator arbeitenden ersten Elektromotor 5 zugeführt und dort in eine elektrische Energie zur Speicherung in einer Batterie gewandelt. Auch für diesen Standladezustand sind vier verschiedene Gänge schaltbar.
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Gemäß 2 befindet sich in einem ersten Standladebetrieb (1. Standladen) die erste Schalteinrichtung 7 in ihrer deaktivierten Stellung, während die zweite Schalteinrichtung 8, die dritte Schalteinrichtung 9 sowie die vierte Schalteinrichtung 10 in ihrer aktivierten Stellung geschaltet sind.
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In einem zweiten Standladebetrieb (2. Standladen) befindet sich die zweite Schalteinrichtung 8 in ihrer deaktivierten Stellung. Die erste Schalteinrichtung 7, die dritte Schalteinrichtung 9 sowie die vierte Schalteinrichtung 10 befinden sich in ihrer aktivierten Stellung.
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In einem dritten Standladebetrieb (3. Standladen) befindet sich die dritte Schalteinrichtung 9 in ihrer deaktivierten Stellung. Die erste Schalteinrichtung 7, die zweite Schalteinrichtung 8 sowie die vierte Schalteinrichtung 10 befinden sich in ihrer aktivierten Stellung.
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In einem vierten Standladebetrieb (4. Standladen) befindet sich die vierte Schalteinrichtung 10 in ihrer deaktivierten Stellung. Die erste Schalteinrichtung 7, die zweite Schalteinrichtung 8 sowie die dritte Schalteinrichtung 9 befinden sich in ihrer aktivierten Stellung.
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Des Weiteren ist ein Rückwärtsgang (R-Gang in einem weiteren vierten Antriebsmodus / Betriebsmodus) durch einen rein elektrischen Antrieb (mittels des zweiten Elektromotors 6) möglich. In diesem Rückwärtsgang sind die erste Schalteinrichtung 7 sowie die vierte Schalteinrichtung 10 in ihrer aktivierten Stellung; während sich die zweite Schalteinrichtung 8 und die dritte Schalteinrichtung 9 in ihrer deaktivierten Stellung befinden.
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Mit den 4 und 6 ist dann ein zweites Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Dieses zweite Ausführungsbeispiel verzichtet nun im Wesentlichen auf die beiden dritten und vierten Schalteinrichtungen 9, 10 in Form der Bremsen. Das zweite Sonnenrad 24 ist hierbei permanent fest an dem rahmenfesten Bereich 33 abgestützt. Demnach ergeben sich durch die zwei vorhandenen Schalteinrichtung 9, 10 lediglich zwei Vorwärtsgänge (6).
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Mit den 5 und 7 ist ein drittes Ausführungsbeispiel realisiert, das gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel auf die beiden ersten und zweiten Schalteinrichtungen 7, 8 verzichtet und somit lediglich die beiden als Bremsen realisierten dritten und vierten Schalteinrichtungen 9, 10 aufweist. Demnach sind lediglich ebenfalls zwei Vorwärtsgänge realisierbar (7). Die Eingangswelle 12 ist zudem permanent drehfest mit dem zweiten Rotor 11 / dem dritten Hohlrad 18 verbunden.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß ein dediziertes Hybridgetriebe 1 vorgeschlagen. Es gibt im Wesentlichen zwei Betriebsarten: Einen ersten Modus, bei dem nur der Elektromotor 6 des ersten ECVT-Getriebes die Eingangswelle 12 des Vier-Gang-Getriebes 4 antreibt. In diesem Modus kann das Getriebe 4 einen Rückwärtsgang und vier Vorwärtsgänge durchführen. Das Fahrzeug 2 fährt rein elektrisch. Einen zweiten Modus, bei dem der Verbrennungsmotor 14 seine Leistung an das erste ECVT-Getriebe 3 abgibt. Diese Leistung wird über das ECVT-Getriebe 3 (das einen ersten kontinuierlichen Gangwechsel durchführt) auf das Vier-Gang-Getriebe 4 übertragen, das in diesem Modus vier zusätzliche feste Vorwärtsgänge ausführen kann. Es ist zu beachten, dass der Rückwärtsgang nur im rein elektrischen Betrieb möglich ist. Es gibt auch zwei oder vier Lademodi, wenn das Fahrzeug 2 im Stillstand ist (Standladen). Um den Generator 5 mit dem Verbrennungsmotor 14 antreiben zu können, ist das Hohlrad 18 des Planetenradsatzes 19 zu sperren. Dies wird durch die Betätigung von drei von vier Kupplungen (Schalteinrichtungen 7, 8, 9, 10) des Vier-Gang-Getriebes 4 erreicht. Auf dem gleichen Prinzip, sind in den bis weitere Hybridgetriebe 1 dargestellt, aber nur mit zwei Kupplungen und zwei Gängen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebeeinheit
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- erstes Planetengetriebe
- 4
- zweites Planetengetriebe
- 5
- erster Elektromotor
- 6
- zweiter Elektromotor
- 7
- erste Schalteinrichtung
- 8
- zweite Schalteinrichtung
- 9
- dritte Schalteinrichtung
- 10
- vierte Schalteinrichtung
- 11
- zweiter Rotor
- 12
- Eingangswelle
- 13
- Ausgang
- 14
- Verbrennungsmotor
- 15
- Eingang
- 16
- erster Rotor
- 17
- drittes Sonnenrad
- 18
- drittes Hohlrad
- 19
- dritte Planetenradsatz
- 20
- dritter Planetenträger
- 21
- erster Planetenradsatz
- 22
- erster Planetenträger
- 23
- erstes Sonnenrad
- 24
- zweites Sonnenrad
- 25
- zweiter Planetenradsatz
- 26
- Ausgangswelle
- 27
- Vorderachse
- 28
- Rad
- 29
- Antriebswelle
- 30
- erstes Hohlrad
- 31
- zweites Hohlrad
- 32
- zweiter Planetenträger
- 33
- Bereich
- 34a
- erstes Planetenrad
- 34b
- zweites Planetenrad
- 34c
- drittes Planetenrad
- 35
- Dämpfer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2016/0273650 A1 [0002]
- DE 102018130498 [0003]
