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Die Erfindung betrifft eine Hybridantriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche Hybridantriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, ist beispielsweise bereits der
DE 10 2011 014 703 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Hybridantriebseinrichtung umfasst eine auch als Verbrennungsmotor bezeichnete Verbrennungskraftmaschine und eine elektrische Maschine, welche einen Rotor aufweist. Außerdem ist ein auch als Achsgetriebe bezeichnetes Differentialgetriebe vorgesehen, welches ein um eine Differentialgetriebedrehachse relativ zu einem Gehäuse der Hybridantriebseinrichtung drehbares Eingangszahnrad, insbesondere Tellerrad, aufweist. Über das Tellerrad können Drehmomente in das Differentialgetriebe eingeleitet werden. Die Hybridantriebseinrichtung umfasst außerdem ein Hybridgetriebe, welches zumindest eine Vorgelegewelle und ein Planetengetriebe umfasst. Die Vorgelegewelle ist um eine Vorgelegewellendrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar, wobei die Vorgelegewellendrehachse relativ zu der Differentialgetriebedrehachse verläuft. Das Planetengetriebe umfasst genau einen einfachen Planetensatz, welcher an einem Planetenträger des Planetengetriebes drehbar gelagerte Planetenräder aufweist. Außerdem umfasst das Planetengetriebe ein Sonnenrad, welches um eine parallel zu der Vorgelegewellendrehachse und somit relativ zu der Diffentialgetriebedrehachse verlaufende Planetengetriebedrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Außerdem ist das Sonnenrad drehfest mit dem Rotor verbunden. Das Planetengetriebe umfasst außerdem ein Hohlrad. Die Hybridantriebseinrichtung umfasst des Weiteren ein Bremsschaltelement, mittels welchem das Hohlrad drehfest mit dem Gehäuse verbindbar ist. Der Planetenträger ist dabei derart mit der Vorgelegewelle gekoppelt, dass über den Planetenträger aus dem Planetensatz ausgeleitete Drehmomente in die Vorgelegewelle einleitbar sind. Des Weiteren umfasst die Hybridantriebseinrichtung ein drehfest mit der Vorgelegewelle verbundenes Antriebszahnrad, welches mit dem Eingangszahnrad des Differentialgetriebes, insbesondere direkt, kämmt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hybridantriebseinrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Hybridantriebseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Hybridantriebseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu verbessern, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Hybridantriebseinrichtung ein insbesondere zusätzlich zu dem Bremsschaltelement vorgesehenes, erstes Schaltelement aufweist, mittels welchem eine als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine, die über ihre Abtriebswelle Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann, mit dem Hohlrad des Planetengetriebes derart koppelbar ist, dass von der Verbrennungskraftmaschine über deren Kurbelwelle bereitgestellte Drehmomente, insbesondere zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, von der Kurbelwelle über das Hohlrad in das Hybridgetriebe, insbesondere unter Umgehung der Vorgelegewelle, einleitbar sind.
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Des Weiteren ist erfindungsgemäß ein zweites Schaltelement vorgesehen, welches insbesondere zusätzlich zu dem Bremsenschaltelement und zusätzlich zu dem ersten Schaltelement vorgesehen ist. Mittels des zweiten Schaltelements ist die Kurbelwelle mit dem Sonnenrad derart kuppelbar, dass von der Verbrennungskraftmaschine über deren Kurbelwelle bereitgestellte Drehmomente, insbesondere zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, von der Kurbelwelle über das Sonnenrad in das Hybridgetriebe, insbesondere unter Umgehung der Vorgelegewelle, einleitbar sind. Durch die Erfindung kann der insbesondere in axialer Richtung des Planetengetriebes und somit entlang der Planetengetriebedrehachse verlaufende, auch als axialer Bauraumbedarf bezeichnete Bauraumbedarf der Hybridantriebseinrichtung besonders gering gehalten werden. Außerdem kann auch ein zusätzliches, separates Anfahrelement vermieden werden, sodass die Teileanzahl, der Bauraumbedarf, das Gewicht und die Kosten der Hybridantriebseinrichtung in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können. Vorzugsweise ist der auch als Planetenradsatz bezeichnete Planetensatz der einzige Planetensatz des Hybridgetriebes, insbesondere der Hybridantriebseinrichtung, wobei der Planetenradsatz als einfacher Planetensatz ausgebildet ist. Der einfache Planetensatz zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass er genau ein Sonnenrad als das zuvor genannte Sonnenrad und genau ein Hohlrad als das zuvor genannte Hohlrad aufweist, wobei die Planetenräder gleichzeitig einerseits mit dem Sonnenrad und andererseits mit dem Hohlrad jeweils direkt kämmen. Insbesondere kann der axiale Bauraumbedarf dadurch besonders gering gehalten werden, dass das Hybridgetriebe, insbesondere die auch als Hybridantriebssystem bezeichnete Hybridantriebseinrichtung, nur den einen einzigen Planetenradsatz aufweist, welcher zudem als einfacher Planetenradsatz ausgebildet ist, und da das Differentialgetriebe über die Vorgelegewelle antreibbar ist, deren Vorgelegewellendrehachse parallel zur Planetengetriebedrehachse und parallel zur Differentialgetriebedrehachse verläuft und von der Planetengetriebedrehachse und von der Differentialgetriebedrehachse beabstandet ist. Somit eignet sich die Hybridantriebseinrichtung, welche die Verbrennungskraftmaschine umfassen kann, besonders vorteilhaft für einen sogenannten Quereinbau, bei dem die Planetengetriebedrehachse, die Vorgelegewellendrehachse und die Planetengetriebedrehachse in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) verlaufen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Hybridantriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen; und
- 2 eine Schalttabelle zum Veranschaulichen von Schaltzuständen der Hybridantriebseinrichtung.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine auch als Hybridantriebssystem bezeichnete Hybridantriebseinrichtung 10 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen. Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung miteinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnete Achsen auf, von denen eine eine Vorderachse und die andere eine Hinterachse ist. Die jeweilige Achse weist wenigstens oder genau zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Fahrzeugräder auf, welche auch einfach als Räder bezeichnet werden. Die Räder sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten an einem Boden abgestützt oder abstützbar ist. Beispielsweise ist die Hybridantriebseinrichtung 10 einer der Achsen zugeordnet, sodass mittels der Hybridantriebseinrichtung 10 die Räder dieser einen Achse, dem die Hybridantriebseinrichtung 10 zugeordnet ist, antreibbar sind. Die mittels der Hybridantriebseinrichtung 10 antreibbaren Räder der einen Achse werden im Folgenden auch als Antriebsräder bezeichnet. Durch Antreiben der Antriebsräder wird das beispielsweise als Hybridfahrzeug ausgebildete Kraftfahrzeug insgesamt angetrieben. Hierzu umfasst die Hybridantriebseinrichtung 10 eine in 1 besonders schematisch dargestellte und auch als Verbrennungsmotor bezeichnete Verbrennungskraftmaschine 12, welche eine als Kurbelwelle 14 ausgebildete Abtriebswelle aufweist. Die Kurbelwelle 14 ist um eine Kurbelwellendrehachse relativ zu einem in 1 besonders schematisch dargestellten Gehäuse 16 der Hybridantriebseinrichtung 10 drehbar.
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Die Hybridantriebseinrichtung 10 umfasst außerdem eine elektrische Maschine 18, welche einen Stator 20 und einen Rotor 22 aufweist. Der Rotor 22 ist von dem Stator 20 antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse 24 relativ zu dem Stator 20 und relativ zu dem Gehäuse 16 drehbar. Des Weiteren umfasst die Hybridantriebseinrichtung 10 ein einfach auch als Differential oder Achsgetriebe bezeichnetes Differentialgetriebe 26, welches um eine Differentialgetriebedrehachse 28 relativ zu dem Gehäuse 16 drehbar ist. Die Antriebsräder sind über das Differentialgetriebe 26 von der Verbrennungskraftmaschine 12 und von der elektrischen Maschine 18 antreibbar. Wie aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt ist, wird das Differentialgetriebe 26 dazu genutzt, Antriebsdrehmomente zum Antreiben der Antriebsräder auf die Antriebsräder zu übertragen, insbesondere zu verteilen beziehungsweise aufzuteilen, und bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Drehzahlen der Antriebsräder zuzulassen, insbesondere während die Antriebsräder von der Verbrennungskraftmaschine 12 und/oder von der elektrischen Maschine 18 angetrieben werden. Somit lässt das Differentialgetriebe 26 zu, dass sich bei der Kurvenfahrt das kurvenäußere Antriebsrad mit einer größeren Drehzahl als das kurveninnere Antriebsrad dreht.
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Das Differentialgetriebe 26 weist ein Eingangszahnrad 30 auf, welches um die Differentialgetriebedrehachse 28 relativ zu dem Gehäuse 16 drehbar ist. Das Eingangszahnrad 30 ist beispielsweise ein Tellerrad, über welches Drehmomente wie beispielsweise die zuvor genannten Antriebsdrehmomente in das Differentialgetriebe 26 einleitbar sind beziehungsweise eingeleitet werden. Das jeweilige Antriebsdrehmoment resultiert beispielsweise aus einem jeweiligen Drehmoment, welches von der Verbrennungskraftmaschine 12 über ihre Kurbelwelle 14 beziehungsweise von der elektrischen Maschine 18 über ihren Rotor 22 bereitgestellt wird und zum Antreiben der Antriebsräder vorgesehen ist.
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Die Hybridantriebseinrichtung 10 umfasst außerdem ein Hybridgetriebe 32, welches eine Vorgelegewelle 34 aufweist. Die Vorgelegewelle 34 ist über eine Vorgelegewellendrehachse 36 relativ zu dem Gehäuse 16 drehbar. Es ist denkbar, dass die Kurbelwellendrehachse und die Maschinendrehachse 24 parallel zueinander verlaufen und voneinander beabstandet sind. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel fallen die Kurbelwellendrehachse und die Maschinendrehachse 24 zusammen. Ferner ist erkennbar, dass die Vorgelegewellendrehachse 36 parallel zur Maschinendrehachse 24 verläuft und von der Maschinendrehachse 24 beabstandet ist. Außerdem verläuft die Differentialgetriebedrehachse 28 parallel zur Vorgelegewellendrehachse 36, parallel zur Maschinendrehachse 24 und parallel zur Kurbelwellendrehachse und ist von der Kurbelwellendrehachse, von der Maschinendrehachse 24 und von der Vorgelegewellendrehachse 36 beabstandet.
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Das Hybridgetriebe 32 umfasst außerdem ein Planetengetriebe 38, welches genau einen Planetensatz 40 aufweist, welcher als einfacher Planetensatz ausgebildet ist. Der einfache Planetensatz 40 wird auch als Planetenradsatz oder einfacher Planetenradsatz bezeichnet. Der Planetensatz 40 und somit das Planetengetriebe 38 weisen genau ein Sonnenrad 42, genau ein Hohlrad 44 und genau einen Planetenträger 46 auf. Außerdem umfasst der Planetensatz 40 Planetenräder 48, welche drehbar an dem Planetenträger 46 gelagert sind. Das Sonnenrad 42, das Hohlrad 44 und der Planetenträger 46 sind Getriebeelemente des Planetensatzes 40, wobei die Getriebeelemente des Planetensatzes 40 insbesondere dann, wenn sie nicht drehfest mit dem Gehäuse 16 verbunden sind, um eine Planetengetriebedrehachse 50 relativ zu dem Gehäuse 16 drehbar sind. Es ist erkennbar, dass die Planetengetriebedrehachse 50 vorliegend mit der Maschinendrehachse 24 zusammenfällt. Somit fällt die Planetengetriebedrehachse 50 mit der Kurbelwellendrehachse zusammen. Des Weiteren verläuft die Planetengetriebedrehachse 50 parallel zur Vorgelegewellendrehachse 36 und parallel zur Differentialgetriebedrehachse 28, wobei die Planetengetriebedrehachse 50 von der Vorgelegewellendrehachse 36 und von der Differentialgetriebedrehachse 28 beabstandet ist. Des Weiteren ist aus 1 erkennbar, dass das jeweilige Planetenrad 48 gleichzeitig einerseits mit dem Sonnenrad 42 und andererseits mit dem Hohlrad 44, jeweils direkt, kämmt. Das Sonnenrad 42 ist, insbesondere permanent drehfest, mit dem Rotor 22 verbunden. Unter dem Merkmal, dass das Sonnenrad 42 permanent drehfest mit dem Rotor 22 verbunden ist, ist insbesondere zu verstehen, dass keine Schalteinrichtung vorgesehen ist, welche zwischen einem das Sonnenrad 42 drehfest mit dem Rotor 22 verbindenden ersten Zustand und einem das Sonnenrad 42 von dem Rotor 22 entkoppelnden, zweiten Zustand umschaltbar wäre, sondern das Sonnenrad 42 ist stets drehfest mit dem Rotor 22 verbunden.
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Die Hybridantriebseinrichtung 10, insbesondere das Hybridgetriebe 32, weist ein Bremsenschaltelement B0 auf, mittels welchem das Hohlrad 44 drehfest mit dem Gehäuse 16 verbindbar ist. Dies bedeutet, dass das Bremsenschaltelement B0 zwischen einem ersten Koppelzustand und einem ersten Entkoppelzustand verstellbar oder umschaltbar ist. In dem ersten Koppelzustand ist das Hohlrad 44 mittels des Bremsenschaltelements B0 drehfest mit dem Gehäuse 16 verbunden, sodass mittels des Bremsenschaltelements B0 um die Planetengetriebedrehachse 50 verlaufende Relativdrehungen zwischen dem Gehäuse 16 und dem Hohlrad 44 vermieden sind. Mit anderen Worten kann sich in dem ersten Koppelzustand das Hohlrad 44 nicht um die Planetengetriebedrehachse 50 relativ zu dem Gehäuse 16 drehen, insbesondere auch dann nicht, wenn das Planetengetriebe 38 angetrieben wird, das heißt wenn Drehmomente in das Planetengetriebe 38 eingeleitet werden. In dem ersten Entkoppelzustand jedoch gibt das Bremsenschaltelement B0 das Hohlrad 44 für um die Planetengetriebedrehachse 50 und relativ zu dem Gehäuse 16 erfolgende Drehungen frei, sodass sich in dem ersten Entkoppelzustand das Hohlrad 44 um die Planetengetriebedrehachse 50 relativ zu dem Gehäuse 16 dreht beziehungsweise drehen kann, insbesondere dann, wenn das Planetengetriebe 38 angetrieben wird.
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Der Planetenträger 46 ist, insbesondere über ein Koppelelement 52, derart mit der Vorgelegewelle 34, insbesondere drehmomentübertragend, gekoppelt, dass über den Planetenträger 46 aus dem Planetensatz 40 und somit aus dem Planetengetriebe 38 ausgeleitete Drehmomente in die Vorgelegewelle 34 einleitbar, mithin auf die Vorgelegewelle 34 übertragbar sind. Somit bildet bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Planetenträger 46 einen auch als Ausgang bezeichneten Abtrieb des Planetensatzes 40, insbesondere des Planetengetriebes 38, wobei das Planetengetriebe 38 beziehungsweise der Planetensatz 40 über den Abtrieb Drehmomente bereitstellen, das heißt aus sich ausleiten kann, die beispielsweise aus Drehmomenten resultieren, die von der elektrischen Maschine 18 und/oder der Verbrennungskraftmaschine 12 bereitgestellt und in das Planetengetriebe 38 beziehungsweise in den Planetensatz 40 eingeleitet werden. Insbesondere ist es denkbar, dass der Planetenträger 46 als Abtrieb des Planetensatzes 40 permanent drehmomentübertragend mit der Vorgelegewelle 34 gekoppelt ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass keine Einrichtung vorgesehen ist, welche zwischen einem den Planetenträger 46 und die Vorgelegewelle 34 drehmomentübertragend koppelnden dritten Zustand und einem die Vorgelegewelle 34 von dem Planetenträger 46 entkoppelnden vierten Zustand umschaltbar wäre, sondern die Vorgelegewelle 34 ist vorzugsweise stets beziehungsweise permanent drehmomentübertragend mit dem Planetenträger 46 gekoppelt.
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Das Sonnenrad 42 und das Hohlrad 44 bilden beispielsweise einen Eingang des Planetensatzes 40 beziehungsweise sind an einem Eingang des Planetensatzes 40 angeordnet, über dessen Eingang die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über ihre Kurbelwelle 14 bereitgestellten Drehmomente in den Planetensatz 40 einleitbar sind beziehungsweise eingeleitet werden.
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Zur, insbesondere permanenten, drehmomentübertragenden Kopplung des Planetenträgers 46 mit der Vorgelegewelle 34 kann vorliegend vorgesehen sein, dass der Planetenträger 46 mit einem beispielsweise als Stirnrad ausgebildeten Zahnrad 54, insbesondere permanent, drehfest verbunden ist. Außerdem ist die Vorgelegewelle 34 beispielsweise mit einem insbesondere als Stirnrad ausgebildeten Zahnrad 56, insbesondere permanent, drehfest verbunden, wobei der Planetenträger 46 über die Zahnräder 54 und 56, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit der Vorgelegewelle 34 gekoppelt sein kann. Dies kann insbesondere derart erfolgen, dass die Zahnräder 54 und 56 über das Koppelelement 52, insbesondere permanent, drehmomentübertragend miteinander gekoppelt sind. Beispielsweise ist das Koppelelement 52 separat von den Zahnrädern 54 und 56 und/oder separat von dem Planetenträger 46 und/oder separat von der Vorgelegewelle 34 ausgebildet. Beispielsweise sind die Zahnräder 54 und 56 in axialer Richtung des Planetengetriebes 38 und somit entlang der Planetengetriebedrehachse 50 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, auf gleicher Höhe angeordnet, sodass beispielsweise das Zahnrad 54 in radialer Richtung des Zahnrads 54 nach außen hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch das Zahnrad 56 überdeckt ist. Außerdem ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Zahnräder 54 und 56 in axialer Richtung des Planetengetriebes 38, das heißt entlang der Planetengetriebedrehachse 50, in einem Bereich angeordnet sind, welcher in axialer Richtung des Planetengetriebes 38 zwischen der elektrischen Maschine 18 und dem Planetensatz 40 angeordnet ist.
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Die Hybridantriebseinrichtung 10 umfasst außerdem ein Antriebszahnrad 58, welches, insbesondere permanent, drehfest mit der Vorgelegewelle 34 verbunden ist. Dabei kämmt das Antriebszahnrad 58 direkt mit dem Eingangszahnrad 30, sodass das Differentialgetriebe 26 über dessen Eingangszahnrad 30 von dem Antriebszahnrad 58 und über dieses von der Vorgelegewelle 34 antreibbar ist. Somit können die von dem Abtrieb (Planetenträger 46) des Planetensatzes 40 auf die Vorgelegewelle 34 übertragenen Drehmomente oder daraus resultierende, weitere Drehmomente über das Antriebszahnrad 58 auf das Eingangszahnrad 30 übertragen und somit in das Differentialgetriebe 26 eingeleitet werden, wodurch das Differentialgetriebe 26 angetrieben und somit um die Differentialgetriebedrehachse 28 relativ zu dem Gehäuse 16 gedreht wird. Die in das Differentialgetriebe 26 eingeleiteten Drehmomente oder daraus resultierende, dritte Drehmomente können mittels des Differentialgetriebes 26 auf die Antriebsräder übertragen beziehungsweise verteilt oder aufgeteilt werden, wodurch die Antriebsräder über das Differentialgetriebe 26 angetrieben werden. Um nun den insbesondere in axialer Richtung des Planetengetriebes 38 verlaufenden Bauraumbedarf der Hybridantriebseinrichtung 10 besonders gering halten zu können, weist die Hybridantriebseinrichtung 10 ein erstes Schaltelement K1 auf, mittels welchem die Kurbelwelle 14 der Verbrennungskraftmaschine 12 mit dem Hohlrad 44 insbesondere unter Umgehung der übrigen Getriebeelemente des Planetengetriebes 38 derart koppelbar, insbesondere im Wesentlichen drehfest verbindbar, ist, dass von der Verbrennungskraftmaschine 12 über deren Kurbelwelle 14 bereitgestellte Drehmomente von der Kurbelwelle 14 über das Hohlrad 44 in das Hybridgetriebe 32, insbesondere in das Planetengetriebe 38 und ganz insbesondere in den Planetensatz 40, einleitbar sind. Dies bedeutet, dass dann die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über die Kurbelwelle 14 bereitgestellten Drehmomente bezogen auf die Getriebeelemente des Planetensatzes 40 beziehungsweise des Planetengetriebes 38 zuerst auf das Hohlrad 44 und gegebenenfalls erst danach auf wenigstens eines der übrigen, anderen Getriebeelemente des Planetengetriebes 38 beziehungsweise Planetensatzes 40 wirken, insbesondere dann, wenn das Schaltelement K1 geschlossen ist, während das Schaltelement K2 geöffnet ist. Vorzugsweise ist das Bremsenschaltelement B0 als Reibkupplung, insbesondere als Lamellenkupplung, ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist beispielsweise das Schaltelement K1 als Reibkupplung, insbesondere als Lamellenkupplung, ausgebildet.
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Vorteilhaft ist das Eingangszahnrad 30 axial überlappend zu dem Planetengetriebe 38 und/oder axial überlappend zu dem ersten Schaltelement K1 angeordnet. Das Eingangszahnrad 30 ist also vorteilhaft in einem axialen Bereich angeordnet, der von dem ersten Schaltelement (K1) bis zu dem Planetengetriebe 38 reicht. Besonders vorteilhaft sind der Verbrennungsmotor 12, ein Torsionsschwingungsdämpfer 60 und der genannte axiale Bereich in axialer Richtung gesehen in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet.
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Mit der axialen Richtung ist eine Richtung parallel zu der Planetengetriebedrehachse 50 gemeint. Mit einer axial überlappenden Anordnung zweier Elemente ist gemeint, dass die beiden Elemente zumindest jeweils teilweise in einem hinsichtlich der axialen Richtung gleichen Bereich angeordnet sind.
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Die Hybridantriebseinrichtung 10 umfasst außerdem ein zweites Schaltelement K2, mittels welchem die Kurbelwelle 14 mit dem Sonnenrad 42, insbesondere unter Umgehung der übrigen, anderen Getriebeelemente des Planetengetriebes 38, derart koppelbar ist, dass von der Verbrennungskraftmaschine 12 über deren Kurbelwelle 14 bereitgestellte Drehmomente von der Kurbelwelle 14 über das Sonnenrad 42 und insbesondere unter Umgehung der übrigen, anderen Getriebeelemente des Planetengetriebes 38, in das Hybridgetriebe 32, insbesondere in das Planetengetriebe 38 und ganz insbesondere in den Planetensatz 40, einleitbar sind. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass dann beispielsweise von der Verbrennungskraftmaschine 12 mit deren Kurbelwelle 14 bereitgestellte Drehmomente bezogen auf die Getriebeelemente des Planetengetriebes 38 zuerst auf das Sonnenrad 42 und gegebenenfalls erst danach auf zumindest eines der anderen Getriebeelemente oder auf die anderen Getriebeelemente des Planetengetriebes 38 wirken, insbesondere dann, wenn das Schaltelement K2 geschlossen ist, während das Schaltelement K1 geöffnet ist.
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Um den axialen Bauraumbedarf besonders gering halten zu können, sind zumindest jeweilige Teilbereiche des Bremsenschaltelements B0 und der Schaltelemente K1 und K2 in axialer Richtung des Planetengetriebes 38 auf gleicher Höhe angeordnet. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass eines der Schaltelemente K1 und K2 in radialer Richtung des Planetengetriebes 38 nach außen oder innen hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch das jeweils andere Schaltelement K2 beziehungsweise K1 und das Bremsenschaltelement B0 überdeckt beziehungsweise überlappt ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt sind die Schaltelemente K1 und K2 und das Bremsenschaltelement B0 allesamt axial zumindest teilweise überlappend angeordnet. Außerdem ist es bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Schaltelemente K1 und K2 und das Bremsenschaltelement B0 axial, das heißt in axialer Richtung des Planetengetriebes 38 zwischen dem Planetenradsatz und der Verbrennungskraftmaschine 12 angeordnet sind. Die Zahnräder 56 und 58 sind koaxial zueinander angeordnet und dabei in axialer Richtung der Vorgelegewelle 34 aufeinanderfolgend beziehungsweise hintereinander angeordnet und voneinander beabstandet. Außerdem sind der Rotor 22 und die Kurbelwelle 14 vorzugsweise koaxial zueinander angeordnet. Alternativ oder zusätzlich sind der Rotor 22 und die Getriebeelemente koaxial zueinander angeordnet und/oder die Kurbelwelle 14 und die Getriebeelemente des Planetengetriebes 38 sind koaxial zueinander angeordnet.
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Die Hybridantriebseinrichtung 10 umfasst außerdem den Torsionsschwingungsdämpfer 60, über welchen die von der Verbrennungskraftmaschine 12 über deren Kurbelwelle 14 bereitgestellten Drehmomente in das Planetengetriebe 38 einleitbar sind. Mittels des Torsionsschwingungsdämpfers 60 können Torsions- beziehungsweise Drehschwingungen der Kurbelwelle 14 gedämpft werden. Dabei ist vorzugsweise der Torsionsschwingungsdämpfer 60 koaxial zur Kurbelwelle 14 und/oder koaxial zu den Getriebeelementen und/oder koaxial zum Rotor 20 angeordnet.
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Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal, dass eine erste Komponente wie beispielsweise das Zahnrad 56 beziehungsweise 58 drehfest mit einer zweiten Komponente wie beispielsweise der Vorgelegewelle 34 verbunden ist, insbesondere folgendes zu verstehen: Unter einer drehfesten Verbindung zweier drehbar gelagerter Elemente miteinander ist zu verstehen, dass die beiden Elemente koaxial zueinander angeordnet und derart miteinander verbunden sind, dass sie sich mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, insbesondere um eine gemeinesame Drehachse und/oder relativ zu dem Gehäuse 16, drehen, insbesondere dann, wenn die Elemente beziehungsweise eines der Elemente angetrieben wird. Bei einem ersten der Elemente handelt es sich beispielsweise um das Zahnrad 56 beziehungsweise 58 oder um das Sonnenrad 42, wobei es sich bei dem zweiten, drehfest mit dem ersten Element verbundenen Element beispielsweise um die Vorgelegewelle 34 beziehungsweise den Rotor 22 handeln kann. Die Vorgelegewelle 34 ist beispielsweise in axialer Richtung des Planetengetriebes 38 derart angeordnet, dass der Planetensatz 40 in radialer Richtung nach außen hin zumindest teilweise durch die Vorgelegewelle 34 überdeckt ist. Das Differentialgetriebe 26 ist beispielsweise in axialer Richtung des Planetengetriebes 38 derart angeordnet, dass der Planetensatz 40 und/oder die Vorgelegewelle 34 in radialer Richtung nach außen hin jeweils zumindest teilweise durch das Differentialgetriebe 26 überdeckt ist.
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2 zeigt eine Schalttabelle zum Veranschaulichen von Schaltzuständen der Hybridantriebseinrichtung 10. Die Schalttabelle weist eine erste Zeile Z1 auf, in welche „VM“ und „EM“ eingetragen ist. Mit VM ist die Verbrennungskraftmaschine 12 bezeichnet, und mit EM ist die elektrische Maschine 18 bezeichnet. Die Schalttabelle weist eine zweite Zeile Z2 auf, in welcher die vorzugsweise als Lamellenkupplung ausgebildeten Schaltelemente K1 und K2 und das vorzugsweise als Lamellenkupplung ausgebildete Bremsenschaltelement B0 eingetragen sind. Außerdem sind in die zweite Zeile Z2 Schaltelemente S1 und S2 eingetragen, welche beispielsweise als formschlüssige Schaltelemente, insbesondere als Klauenkupplungen, ausgebildet sind. Des Weiteren weist die Schalttabelle eine Spalte S1 auf, wobei in die Zeile Z1 der Spalte S1 - wie zuvor beschrieben, „VM“ und „EM“ eingetragen sind. Die Schalttabelle weist weitere Zeilen Z3, Z4, Z5, Z6 und Z7 auf. In die Zeile Z3 der Spalte S1 ist „EVT“ eingetragen. Hiermit ist ein elektrisches stufenloses Getriebe mit einer kontinuierlich variablen Übersetzung „EVT - Electric Continuously Variable Transmission“ zu verstehen. In die Zeilen Z4-7 der Spalte S1 sind Schaltstufen G1, E1, G2, E2, G3, E3, G4 und E4 eingetragen. Außerdem sind in den Zeilen Z3-7 unter den in der Zeile Z2 genannten Schaltelementen K1, K2, S1, S2 und unter dem Bremsenschaltelement B0 XE eingetragen und hierdurch den Schaltelementen K1, K2, S1 und S2 und dem Bremsenschaltelement B0 entsprechend zugeordnet. Das Bremsenschaltelement B0 und die Schaltelemente K1, K2, S1 und S2 werden im Folgenden zusammenfassend auch als Schalteinrichtungen bezeichnet. Die Schalteinrichtung, unter der in der Schalttabelle in der jeweiligen Zeile Z3-7 ein X steht, ist geschlossen, mithin befindet sich in seinem Koppelzustand. Das Schaltelement, unter welchem in der jeweiligen Zeile Z3-7 kein X eingetragen ist, ist geöffnet, mithin befindet sich in seinem Entkoppelzustand. Dies bedeutet nun folgendes:
- Um das stufenlose Getriebe einzuschalten beziehungsweise das Hybridgetriebe 32 als stufenloses Getriebe, insbesondere als elektrisches Getriebe mit einer kontinuierlich variablen Übersetzung zu betreiben, sind die Schaltelemente K1 und S1 gleichzeitig geschlossen, während die übrigen Schalteinrichtungen, mithin die Schaltelemente K2 und S2 und das Bremsenschaltelement B0 geöffnet sind. Um die auch als Gangstufe bezeichnete Schaltstufe G1 beziehungsweise E1 einzulegen beziehungsweise zu aktivieren, sind die Schaltelemente K2 und S1 sowie das Bremsenschaltelement B0 gleichzeitig geschlossen, während die Schaltelemente K1 und S2 geöffnet sind. Um die auch als Gangstufe bezeichnete Schaltstufe G2 beziehungsweise E2 einzulegen beziehungsweise zu aktivieren, sind die Schaltelemente K1, K2 und S1 gleichzeitig geschlossen, während das Schaltelement S2 und das Bremsenschaltelemente B0 geöffnet ist. Um die auch als Gangstufe bezeichnete Schaltstufe G3 beziehungsweise E3 einzulegen, sind die Schaltelemente K2 und S2 und das Bremsenschaltelement B0 gleichzeitig geschlossen, während die Schaltelemente K1 und S1 geöffnet sind. Um schließlich die auch als Gangstufe bezeichnete Schaltstufe G4 beziehungsweise E4 zu aktivieren, das heißt einzulegen, sind die Schaltelemente K1 und K2 und S2 gleichzeitig geschlossen, während das Schaltelement S1 und das Bremsenschaltelement B0 geöffnet sind. Das mit EVT bezeichnete, stufenlose Getriebe und die Schaltstufen G1, E1, G2, E2, G3, E3, G4 und E4 sind somit Schaltzustände, die - wie in der Schalttabelle veranschaulicht - durch Einlegen beziehungsweise Schließen und durch Auslegen beziehungsweise Öffnen der Schaltelemente K1, K2, S1 und S2 und des Bremsenschaltelements B0 entsprechend eingelegt beziehungsweise aktiviert und ausgelegt beziehungsweise deaktiviert werden können.
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In einer weiteren, in den Fig. nicht dargestellten Ausführungsform ist es denkbar, dass die Kurbelwelle 14 über ein beispielsweise als Reibkupplung, insbesondere als Lamellenkupplung, ausgebildetes und mit K0 bezeichnetes Schaltelement mit einer Eingangswelle verbindbar ist, auf welcher beispielsweise ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad Losräder sind. Das erste Zahnrad ist Bestandteil eines ersten Zahnradpaars, insbesondere eines ersten Stirnradpaars, welches das erste Zahnrad und ein direkt mit dem ersten Zahnrad kämmendes drittes Zahnrad aufweist. Das zweite Zahnrad ist Bestandteil einer zweiten Zahnradpaarung, insbesondere einer zweiten Stirnradpaarung, welche das zweite Zahnrad und ein direkt mit dem zweiten Zahnrad kämmendes, viertes Zahnrad aufweist. Das dritte Zahnrad und das vierte Zahnrad sind beispielsweise, insbesondere permanent, drehfest mit einer Vorgelegewelle verbunden und dabei in axialer Richtung der Vorgelegewelle aufeinanderfolgend angeordnet. Dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad ist beispielsweise eine Koppeleinrichtung zugeordnet, welche zwischen einem ersten Zustand, einem zweiten Zustand und einem dritten Zustand umschaltbar ist. In dem ersten Zustand ist das erste Zahnrad über die Koppeleinrichtung drehfest mit der Eingangswelle verbunden, während das zweite Zahnrad von der Eingangswelle entkoppelt ist. In dem zweiten Zustand ist beispielsweise das zweite Zahnrad über die Koppeleinrichtung drehfest mit der Eingangswelle verbunden, während das erste Zahnrad von der Eingangswelle entkoppelt ist. In dem dritten Zustand sind beispielsweise das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad von der Eingangswelle entkoppelt. Dabei ist es denkbar, dass die Vorgelegewelle mit einem fünften Zahnrad, insbesondere permanent, drehfest verbunden ist, wobei das fünfte Zahnrad in axialer Richtung der Vorgelegewelle auf das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad folgt.
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Bei dieser weiteren Ausführungsform ist es denkbar, dass das Sonnenrad 42 des Planetengetriebes 38 beziehungsweise des Planetensatzes 40, insbesondere permanent, drehfest mit einem sechsten Zahnrad verbunden ist, welches, insbesondere direkt, mit dem fünften Zahnrad kämmt. Das fünfte Zahnrad und das sechste Zahnrad sind beispielsweise Stirnräder. Über das sechste Zahnrad können Drehmomente in den Planetensatz 40 eingeleitet werden. Über ein beispielsweise als formschlüssiges Schaltelement ausgebildetes Koppelelement kann beispielsweise das Hohlrad des Planetensatzes 40 insbesondere unter Umgehung der übrigen Getriebeelemente drehfest mit dem sechsten Zahnrad verbunden werden. Ferner ist es denkbar, dass das Hohlrad des Planetensatzes 40 mittels eines Bremselements drehfest mit dem Gehäuse 16 verbindbar ist. Bei dieser weiteren Ausführungsform ist der Planetenträger vorzugsweise auch der Abtrieb des Planetensatzes 40, sodass beispielsweise ein, insbesondere permanent, drehfest mit dem Planetenträger verbundenes Zahnrad mit dem Eingangszahnrad 30 des Differentialgetriebes 26, insbesondere direkt, kämmt. Aus 1 ist erkennbar, dass bezogen auf einen von der Kurbelwelle 14 zu dem Differentialgetriebe 26 verlaufenden Drehmomentenfluss der Planetensatz 40 stromauf der Vorgelegewelle 34 und die Vorgelegewelle 34 demzufolge stromab des Planetensatzes 40 und stromauf des Differentialgetriebes 26 angeordnet ist. Bei der zuvor genannten, in den Fig. nicht gezeigten, weiteren Ausführungsform ist bezogen auf diesen, von der Kurbelwelle 14 zu dem Differenzialgetriebe 26 verlaufenden Drehmomentenfluss die Eingangswelle stromauf der Vorgelegewelle und die Vorgelegewelle stromauf des Planetensatzes angeordnet, welcher demzufolge stromab der Vorgelegewelle und stromauf des Differentialgetriebes 26 angebunden ist. Dabei ist an den Abtrieb des Planetensatzes das Differentialgetriebe angebunden, und an den Eingang des Planetensatzes ist das sechste Zahnrad beziehungsweise die Vorgelegewelle angebunden. Während somit bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Abtrieb des Planetensatzes 40 an die Vorgelegewelle 34 und der Eingang des Planetensatzes 40 an die Kurbelwelle 14 angebunden beziehungsweise anbindbar ist, ist es bei der weiteren, in den Fig. nicht gezeigten Ausführungsform vorgesehen, dass der Eingang des Planetensatzes 40 an die Vorgelegewelle und der Abtrieb des Planetensatzes an das Differentialgetriebe 26 angebunden beziehungsweise anbindbar ist.
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Bei der zuvor genannten, in den Fig. nicht gezeigten, weiteren Ausführungsform ist es denkbar, dass der Rotor der elektrischen Maschine, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit der Vorgelegewelle gekoppelt ist, insbesondere unter Umgehung der Eingangswelle und/oder des ersten Zahnrads und/oder des zweiten Zahnrads. Beispielsweise ist der Rotor der elektrischen Maschine, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem vierten Zahnrad und somit über das vierte Zahnrad mit der Vorgelegewelle gekoppelt, insbesondere unter Umgehung des ersten Zahnrads, des zweiten Zahnrads und des dritten Zahnrads sowie des fünften Zahnrads und des sechsten Zahnrads und des Planetensatzes.
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Damit, dass die Kurbelwelle 14 „im Wesentlichen drehfest“ mit einem Element des Hybridgetriebes 32 verbunden ist, ist gemeint, dass die Kurbelwelle 14 koaxial zu dem Element angeordnet ist und derart mit dem Element verbunden ist, die Kurbelwelle 14 und das Element mit im Wesentlichen gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen, wobei leichte Abweichungen zwischen einer Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 14 und einer Winkelgeschwindigkeit des Elements lediglich durch einen Torsionsdämper, der eventuell zwischen der Kurbelwelle 14 und dem Element angeordnet ist, zustande kommen können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Hybridantriebseinrichtung
- 12
- Verbrennungskraftmaschine
- 14
- Kurbelwelle
- 16
- Gehäuse
- 18
- elektrische Maschine
- 20
- Stator
- 22
- Rotor
- 24
- Maschinendrehachse
- 26
- Differentialgetriebe
- 28
- Differentialgetriebedrehachse
- 30
- Eingangszahnrad
- 32
- Hybridgetriebe
- 34
- Vorgelegewelle
- 36
- Vorgelegewellendrehachse
- 38
- Planetengetriebe
- 40
- Planetensatz
- 42
- Sonnenrad
- 44
- Hohlrad
- 46
- Planetenträger
- 48
- Planetenrad
- 50
- Planetengetriebedrehachse
- 52
- Koppelelement
- 54
- Zahnrad
- 56
- Zahnrad
- 58
- Antriebszahnrad
- 60
- Torsionsschwingungsdämpfer
- B0
- Bremsenschaltelement
- K1
- Schaltelement
- K2
- Schaltelement
- S1
- Spalte
- Z1
- Zeile
- Z2
- Zeile
- Z3
- Zeile
- Z4
- Zeile
- Z5
- Zeile
- Z6
- Zeile
- Z7
- Zeile
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011014703 A1 [0002]
