DE102021205337A1 - Hybridgetriebevorrichtung und Kraftfahrzeug mit einer Hybridgetriebevorrichtung - Google Patents

Hybridgetriebevorrichtung und Kraftfahrzeug mit einer Hybridgetriebevorrichtung Download PDF

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Johannes Kaltenbach
Thomas Martin
Fabian Kutter
Martin Brehmer
Max Bachmann
Ingo Pfannkuchen
Christian Michel
Peter Ziemer
Mladjan Radic
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Abstract

Hybridgetriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, aufweisend zumindest eine erste Getriebeeingangswelle zur Anbindung einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, zumindest eine zweite Getriebeeingangswelle zur Anbindung eines Rotors einer Elektromaschine, genau einen Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Planetenträger, an dem mehrere Planetenräder drehbar gelagert sind, wobei der Planetenradsatz achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle und zur zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet ist, ein Gangwechselgetriebe mit einem ersten Stirnradpaar, einem zweiten Stirnradpaar sowie einem dritten Stirnradpaar und zumindest ein erstes Schaltelement zum Schalten eines ersten verbrennungsmotorischen Ganges, ein zweites Schaltelement zum Schalten eines zweiten verbrennungsmotorischen Ganges, und einem Schaltelement zum Verblocken des Planetenradsatzes und Schalten eines elektromotorischen Gangs, ein Differenzial mit einer ersten Seitenwelle und einer zweiten Seitenwelle, wobei das Differenzial koaxial zum Planetenradsatz angeordnet ist, wobei die Seitenwellen zur Anbindung eines jeweiligen Rades des Kraftfahrzeugs eingerichtet sind, eine Hauptabtriebswelle, die achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle, zur zweiten Getriebeeingangswelle und zum Differenzial angeordnet ist, wobei die Hauptabtriebswelle über eine Stirnradstufe mit dem Differenzial verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hybridgetriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Getriebeanordnung und wenigstens eine Elektromaschine, wobei die Getriebeanordnung einen Planetenradsatz, ein Gangwechselgetriebe und ein Differenzial aufweist. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Hybridgetriebevorrichtung.
  • Bei der Realisierung von Getrieben gibt es zwei unterschiedliche Ansätze. Zum einen können die Getriebe möglichst langbauend aber in radialer Richtung kurz für eine Heck-Längs-Anordnung im Fahrzeug ausgebildet werden. Alternativ ist es bekannt, für eine Front-Quer-Anordnung im Fahrzeug die Getriebe axial kurz aber in radialer Richtung länger auszubilden. Weiterhin ist es bekannt, Antriebsstränge dadurch zu hybridisieren, dass mindestens eine Elektromaschine im Fahrzeug vorgesehen ist, die ein Drehmoment über das Getriebe in den Antriebsstrang einleiten kann.
  • Beispielsweise offenbart die DE 10 2013 215 114 A1 einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, der einen Verbrennungsmotor mit einer Triebwelle, eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine mit einem Rotor, ein in Vorgelegebauweise ausgeführtes automatisiertes Schaltgetriebe mit einer Eingangswelle und mindestens einer Ausgangswelle, sowie ein in Planetenbauweise ausgebildetes Überlagerungsgetriebe mit zwei Eingangselementen und einem Ausgangselement aufweist. Bei diesem Hybridantrieb ist vorgesehen, dass das Überlagerungsgetriebe koaxial über einem freien Ende der Ausgangswelle angeordnet ist, und dass das erste Eingangselement des Überlagerungsgetriebes drehfest mit einer koaxial über der Ausgangswelle angeordneten Hohlwelle verbunden ist, die zur Ankopplung des Verbrennungsmotors über ein Koppelschaltelement drehfest mit einem Losrad der unmittelbar axial benachbarten Stirnradstufe des Schaltgetriebes sowie zur Überbrückung des Überlagerungsgetriebes über ein Überbrückungsschaltelement drehfest mit dem zweiten Eingangselement oder dem Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes verbindbar ist, dass das zweite Eingangselement des Überlagerungsgetriebes permanent mit dem Rotor der Elektromaschine in Triebverbindung steht, und dass das Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine alternative Hybridgetriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen. Insbesondere soll die Hybridgetriebevorrichtung kompakt ausgebildet sein und in einer Front-Quer-Anordnung im Kraftfahrzeug verbaut werden können. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der davon abhängigen Ansprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.
  • Eine erfindungsgemäße Hybridgetriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst zumindest eine erste Getriebeeingangswelle zur Anbindung einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, zumindest eine zweite Getriebeeingangswelle zur Anbindung eines Rotors einer Elektromaschine, genau einen Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Planetenträger, an dem mehrere Planetenräder drehbar gelagert sind, wobei der Planetenradsatz achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle und zur zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet ist, ein Gangwechselgetriebe mit einem ersten Stirnradpaar, einem zweiten Stirnradpaar sowie einem dritten Stirnradpaar und zumindest ein erstes Schaltelement zum Schalten eines ersten verbrennungsmotorischen Ganges, ein zweites Schaltelement zum Schalten eines zweiten verbrennungsmotorischen Ganges, und einem Schaltelement zum Verblocken des Planetenradsatzes und Schalten eines elektromotorischen Gangs, ein Differenzial mit einer ersten Seitenwelle und einer zweiten Seitenwelle, wobei das Differenzial koaxial zum Planetenradsatz angeordnet ist, wobei die Seitenwellen zur Anbindung eines jeweiligen Rades des Kraftfahrzeugs eingerichtet sind, eine Hauptabtriebswelle, die achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle, zur zweiten Getriebeeingangswelle und zum Differenzial angeordnet ist, wobei die Hauptabtriebswelle über eine Stirnradstufe mit dem Differenzial verbunden ist.
  • Vorzugsweise sind das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement und das Schaltelement zum Verblocken des Planetenradsatzes als formschlüssige Schaltelemente, insbesondere Klauenkupplungen ausgebildet sowie koaxial zum Planetenradsatz angeordnet.
  • Das Schaltelement zum Verblocken des Planetenradsatzes ermöglicht, dass der Planetenradsatz wie ein herkömmliches Doppelkupplungsgetriebe im Hinblick auf die Gangübersetzungen, also die Gangstufen, ausgelegt werden kann. Ist ein Planetenradsatz verblockt, so ist die Übersetzung unabhängig von der Zähnezahl seiner Elemente stets 1. Anders ausgedrückt läuft der Planetenradsatz als Block um. Im Verblockten Zustand verhält sich der Planetenradsatz so, als wäre kein Planetenradsatz vorhanden. Beispielsweise verbindet das Schaltelement zum Verblocken des Planetenradsatzes das Hohlrad und den Planetenträger drehfest miteinander. Gemäß eines alternativen Beispiels verbindet das Schaltelement zum Verblocken des Planetenradsatzes das Sonnenrad und den Planetenträger drehfest miteinander. Gemäß eines weiteren alternativen Beispiels verbindet das Schaltelement zum Verblocken des Planetenradsatzes das Sonnenrad und das Hohlrad drehfest miteinander. Ferner wird durch das Verblocken des Planetenradsatzes, also durch das Schließen des Schaltelements zum Verblocken des Planetenradsatzes und öffnen aller verbleibenden Schaltelemente der elektromotorische Gang realisiert, wobei lediglich die Elektromaschine das Kraftfahrzeug antreibt.
  • Unter einer Anbindung eines Bauteils oder einer Vorrichtung an einem anderen Bauteil oder an einer anderen Vorrichtung ist zu verstehen, dass diese Bauteile oder Vorrichtungen entweder unmittelbar miteinander verbunden sind oder über mindestens ein weiteres Bauteil miteinander verbunden sein können. Beispielsweise ist die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden. Beispielsweise ist der Rotor bzw. die Rotorwelle der Elektromaschine drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden. Unter einer drehfesten Verbindung ist eine nicht schaltbare Verbindung zwischen zwei Bauteilen zu verstehen, welche Drehzahl und Drehmoment überträgt. Durch drehfeste Verbindungen wird die Kompaktheit erhöht und das Gewicht der Hybridgetriebevorrichtung verringert.
  • Die vom Verbrennungsmotor und/oder der ersten Elektromaschine erzeugte Antriebsleistung wird im Planetenradsatz zusammengeführt bzw. überlagert und zumindest über die Hauptabtriebswelle auf das Differenzial übertragen, wobei die Antriebsleistung im Differenzial auf die beiden Seitenwellen aufgeteilt und an ein mit der jeweiligen Seitenwelle wirkverbundenes Antriebsrad des Kraftfahrzeugs übertragen wird. Der Planetenradsatz ist somit ein Überlagerungsgetriebe.
  • Die Hauptabtriebswelle ist insbesondere als Vollwelle ausgebildet. Vorzugsweise sind die Seitenwellen des Differenzials als Zentralwellen der Getriebeanordnung ausgebildet. Beispielsweise ist der Planetenträger als Ausgangswelle des Planetenradsatzes eingerichtet, wobei der Planetenträger über das dritte Stirnradpaar, bestehend aus einem drehfest mit dem Planetenträger verbundenem Zahnrad und einem drehfest mit der Hauptabtriebswelle verbundenem Zahnrad, der Hauptabtriebswelle und der Stirnradstufe, bestehend aus einem drehfest mit der Hauptabtriebswelle verbundenem Zahnrad und einem drehfest mit einer Welle des Differenzials verbundenem Zahnrad, mit dem Differenzial antriebswirksam verbunden ist. Beispielsweise ist das drehfest mit einer Welle des Differenzials verbundene Zahnrad als Verzahnungsabschnitt an einem Differentialkorb ausgebildet. Dadurch kann der Planetenradsatz vorteilhaft an die Differenzialachse positioniert werden, wobei die Hybridgetriebevorrichtung kompakter wird. Unter einem Stirnradpaar sind zwei achsparallel zueinander angeordnete sowie im Zahneingriff miteinander stehende Stirnräder zu verstehen. Mithin bildet ein Stirnradpaar eine Radsatzebene bzw. eine Stirnradstufe aus.
  • Beispielsweise ist das Differenzial axial angrenzend, insbesondere unmittelbar axial angrenzend an den Planetenradsatz angeordnet. Vorzugsweise befinden sich bis auf die zweite Seitenwelle, die sich beispielsweise von dem Differenzial durch den Planetenradsatz bis zu einem Rad des Fahrzeugs erstreckt, räumlich zwischen dem Differenzial und dem Planetenradsatz keine weiteren Bauteile. Der Planetenradsatz umgibt somit zumindest einen Teil der zweiten Seitenwelle in radialer Richtung. Die Begriffe axial und radial sind insbesondere auf die Hauptrotationsachse bezogen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die zweite Seitenwelle als Zentralwelle axial durch den Planetenradsatz und das gesamte Gangwechselgetriebe.
  • Das Differenzial kann beispielsweise als Kugeldifferenzial, Stirnraddifferenzial oder Planetenraddifferenzial ausgebildet sein. Die Seitenwellen sind gemeinsam auf einer Abtriebsachse des Kraftfahrzeugs, insbesondere der Hauptrotationsachse angeordnet, wobei die erste Getriebeeingangswelle und die zweite Getriebeeingangswelle achsparallel zur Abtriebsachse angeordnet sind. Somit sind das Differenzial und der Planetenradsatz koaxial zur Abtriebsachse angeordnet, wobei der Verbrennungsmotor und die erste Elektromaschine achsparallel zur Abtriebsachse angeordnet sind.
  • Durch die Kombination des Gangwechselgetriebes mit dem Planetenradsatz ergeben sich neben den verbrennungsmotorischen und elektromotorischen Fahrmodi weitere Funktionsmöglichkeiten für die Hybridgetriebevorrichtung, beispielsweise auch ein elektrodynamischer Anfahrmodus (EDA) und ein Fahrmodus Laden in Neutral (LiN). Der Planetenradsatz dient insbesondere als Summiergetriebe und ist bevorzugt als Minusplanetenradsatz ausgebildet. Ein Minusplanetenradsatz weist ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Planetenträger und mehrere Planetenräder auf, wobei jedes Planetenrad drehbar an dem Planetenträger angeordnet ist und mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmt.
  • Bevorzugt weist die Hybridgetriebevorrichtung genau drei formschlüssige Schaltelemente auf. Beispielsweise sind alle Schaltelemente als Klauenkupplungen ausgebildet und koaxial zum Planetenradsatz angeordnet. In einem verbrennungsmotorischen Gang befindet sich das Kraftfahrzeug in einem verbrennungsmotorischen Betrieb allein mittels Verbrennungsmotor oder in einem hybridischen Betrieb in Kombination von Verbrennungsmotor und Elektromaschine. Unter einem Schaltelement ist eine Vorrichtung zu verstehen, die zumindest einen geöffneten Zustand zum Trennen einer rotatorischen Verbindung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere Wellen und zumindest einen geschlossenen Zustand zum Übertragen eines Drehmoments und einer Drehzahl zwischen zwei Bauteilen, insbesondere Wellen aufweist.
  • Beispielsweise werden zur antriebswirksamen Verbindung des Verbrennungsmotors mit dem Planetenradsatz genau zwei formschlüssige Schaltelemente geschlossen. Bevorzugt ist das Schaltelement zum Verblocken des Planetenradsatzes geschlossen, wenn der Verbrennungsmotor mit dem Planetenradsatz antriebswirksam verbunden ist, also ein verbrennungsmotorischer Gang vorliegt. Unter einem formschlüssigen Schaltelement ist ein Schaltelement zu verstehen, das zur Verbindung zweier Bauteile, insbesondere Wellen eine Verzahnung und/oder Klauen aufweist, die zur Herstellung der drehfesten Verbindung formschlüssig ineinandergreifen, wobei eine Übertragung eines Leistungsflusses in einem vollständig geschlossenen Zustand hauptsächlich durch einen Formschluss erfolgt.
  • Vorteilhafterweise weist der Planetenradsatz genau ein Standübersetzungsverhältnis auf. Bevorzugt ist die erste Getriebeeingangswelle als Vollwelle ausgebildet. Bevorzugt ist die zweite Getriebeeingangswelle als Vollwelle ausgebildet. Unter einer Getriebeeingangswelle ist ein Getriebeelement zu verstehen, das zur drehfesten Anbindung an eine jeweilige Antriebsmaschine, insbesondere an eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors oder einem Rotor der Elektromaschine, eingerichtet ist.
  • Unter einer Hauptabtriebswelle ist ein Getriebeelement zu verstehen, das zur Anbindung des Achsantriebs, also des Differenzials, vorgesehen ist. Die Hauptabtriebswelle ist achsparallel zu den als Ausgangswellen ausgebildeten Seitenwellen des Differenzials, angeordnet. Wenn ein Bauteil oder einer Vorrichtung für eine Funktion oder Verbindung vorgesehen ist, ist zu verstehen, dass dieses Bauteil oder diese Vorrichtung speziell dafür ausgelegt und/oder speziell dafür ausgestattet ist, wobei im vorliegenden Fall die Anbindung zwischen Differenzial und Hauptabtriebswelle über die Stirnradstufe realisiert ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Gangwechselgetriebe ein drittes Schaltelement zum Schalten eines dritten verbrennungsmotorischen Ganges auf, wobei das drittes Schaltelement koaxial zur Hauptabtriebswelle angeordnet ist. Vorzugsweise ist das dritte Schaltelement achsparallel zum Planetenradsatz angeordnet. Insbesondere ist das dritte Schaltelement radial zwischen dem Verbrennungsmotor und der zweiten Seitenwelle des Differenzials angeordnet. Vorzugsweise ist das dritte Schaltelement axial zwischen dem ersten Stirnradpaar und dem zweiten Stirnradpaar angeordnet
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist jedem der verbrennungsmotorischen Gänge eine Getriebeausgangswelle des Gangwechselgetriebes zugeordnet. Mit anderen Worten weist das Gangwechselgetriebe genauso viele Getriebeausgangswellen wie verbrennungsmotorische Gänge auf. Beispielsweise weist das Gangwechselgetriebe genau zwei Getriebeausgangswellen sowie genau zwei verbrennungsmotorische Gänge auf. Bevorzugt weist das Gangwechselgetriebe genau drei Getriebeausgangswellen sowie genau drei verbrennungsmotorische Gänge auf.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist bei geschlossenem ersten Schaltelement eine erste Getriebeausgangswelle drehfest mit dem Hohlrad verbunden, wobei bei geschlossenem zweiten Schaltelement eine zweite Getriebeausgangswelle drehfest mit dem Sonnenrad verbunden ist. Vorzugsweise ist bei geschlossenem dritten Schaltelement eine dritte Getriebeausgangswelle drehfest mit der Hauptabtriebswelle verbunden. Mithin sind das Hohlrad und das Sonnenrad Eingangswellen des Planetenradsatzes, wobei der Planetenträger als Ausgangswelle des Planetenradsatzes ausgebildet ist. Durch Schließen genau eines dieser drei Schaltelemente und des Schaltelements zum Verblocken des Planetenradsatzes wird ein verbrennungsmotorischer Gang realisiert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist bei geschlossenem ersten Schaltelement eine erste Getriebeausgangswelle drehfest mit dem Sonnenrad verbunden, wobei bei geschlossenem zweiten Schaltelement eine zweite Getriebeausgangswelle drehfest mit dem Hohlrad verbunden ist. Vorzugsweise ist bei geschlossenem dritten Schaltelement eine dritte Getriebeausgangswelle drehfest mit der Hauptabtriebswelle verbunden. Mithin sind das Hohlrad und das Sonnenrad Eingangswellen des Planetenradsatzes, wobei der Planetenträger als Ausgangswelle des Planetenradsatzes ausgebildet ist. Durch Schließen genau eines dieser drei Schaltelemente und des Schaltelements zum Verblocken des Planetenradsatzes wird ein verbrennungsmotorischer Gang realisiert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein viertes Schaltelement zur drehfesten Verbindung des Hohlrades mit einem Gehäuse der Hybridgetriebevorrichtung eingerichtet. Durch die drehfesten Verbindung des Hohlrades des Planetenradsatzes mit dem Gehäuse wird ein weiterer elektromotorischer Gang gebildet. Das Schließen des vierten Schaltelements setzt das Hohlrad des Planetenradsatzes am Gehäuse fest, wodurch eine kurze Übersetzung für die Elektromaschine realisier wird. Beispielsweise kann der dadurch geschaffene weitere elektromotorische Gang zum Rückwärtsfahren eingesetzt werden. Beim Rückwärtsfahren ist auf diese Weise ein hohes Achsmoment in einem seriellen Antriebsmodus möglich und durch die geringeren Anforderungen an die maximale Fahrgeschwindigkeit beim Rückwärtsfahren ist eine Schaltung in einen längeren elektromotorischen Gang nicht nötig. Insbesondere kann der weitere elektromotorische Gang bei Vorwärts- und Rückwärtsfahrt als elektrischer Kriechgang verwendet werden, beispielsweise in einem Parkhaus, wo nur begrenzte Geschwindigkeiten auftreten und ein verbrennungsmotorischer Betrieb des Fahrzeugs nicht erwünscht ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das erste Schaltelement und das vierte Schaltelement zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst ausgebildet. Das Doppelschaltelement weist insbesondere eine einzige Schaltgabel und einen einzigen Aktor zum Schalten der beiden Schaltelemente auf. Dadurch werden Bauraum, Gewicht und Getriebebauteile eingespart. Bevorzugt ist das Doppelschaltelement koaxial zum Differenzial ausgebildet, wobei sich die zweite Seitenwelle axial durch das Doppelschaltelement erstreckt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind auf der Hauptabtriebswelle genau zwei Festräder und eine Losradanordnung, bestehend aus zwei drehfest miteinander verbundenen Zahnrädern, angeordnet. Insbesondere ist eins der beiden Festräder Teil der Stirnradstufe, die die Hauptabtriebswelle mit dem achsparallel dazu angeordneten Differenzial verbindet. Das andere Festrad ist beispielsweise Teil des dritten Stirnradpaares, das die Hauptabtriebswelle mit einer achsparallel dazu angeordneten Abtriebswelle des Planetenradsatzes, insbesondere mit dem Planetenträger verbindet. Ferner ist eins der beiden Zahnräder der Losradanordnung Teil des ersten Stirnradpaares, wobei das andere der beiden Zahnräder der Losradanordnung Teil des zweiten Stirnradpaares ist. Beispielsweise weisen die beiden Zahnräder der Losradanordnung unterschiedliche Durchmesser und Zähnezahlen auf. Insbesondere ist die Losradanordnung als gestuftes Zahnrad, das drehbar auf der Hauptabtriebswelle gelagert ist, ausgebildet, wobei über das dritte Schaltelement die Losradanordnung, also das gestufte Zahnrad, drehfest mit der Hauptabtriebswelle verbindbar ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor zumindest über ein Zugmittel und/oder über mindestens ein Zahnrad mit dem Gangwechselgetriebe wirkverbunden. Unter dem Begriff wirkverbunden ist eine nicht schaltbare Verbindung zwischen zwei Bauteilen zu verstehen, welche zu einer permanenten Übertragung einer Drehzahl und/oder eines Drehmoments vorgesehen ist. Die Verbindung kann dabei sowohl direkt oder über eine Festübersetzung erfolgen. Die Verbindung kann beispielsweise über eine feste Welle, eine Verzahnung, insbesondere eine Stirnradverzahnung, und/oder ein Umschlingungsmittel erfolgen. Beispielsweise ist das Zugmittel als Kette oder Riemen ausgebildet. Insbesondere umschlingt das Zugmittel einen ersten Verzahnungsabschnitt, der koaxial zur ersten Getriebeeingangswelle angeordnet ist, und einen zweiten Verzahnungsabschnitt, der koaxial zum Differenzial angeordnet ist. Alternativ kann der Verbrennungsmotor über eine Räderkette mit dem Gangwechselgetriebe verbunden sein. Beispielsweise bilden mehrere Zahnräder eine Räderkette.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Elektromaschine zumindest über ein Zugmittel und/oder über mindestens ein Zahnrad mit dem Planetenradsatz, insbesondere mit dem Sonnenrad oder dem Hohlrad des Planetenradsatzes wirkverbunden. Die Verbindung kann beispielsweise über eine feste Welle, eine Verzahnung, insbesondere eine Stirnradverzahnung, und/oder ein Umschlingungsmittel erfolgen. Beispielsweise ist das Zugmittel als Kette oder Riemen ausgebildet. Insbesondere umschlingt das Zugmittel einen ersten Verzahnungsabschnitt, der koaxial zur zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet ist, und einen zweiten Verzahnungsabschnitt, der koaxial zum Planetenradsatz angeordnet ist. Alternativ kann die Elektromaschine über eine Räderkette mit dem Planetenradsatz verbunden sein. Beispielsweise bilden mehrere Zahnräder eine Räderkette.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind alle Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet. Insbesondere sind alle Schaltelemente als Klauenkupplungen ausgebildet. Beispielsweise sind zwei Schaltelemente zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst ausgebildet, wobei die verbleibenden Schaltelemente als Einzelschaltelemente ausgebildet sind. Alternativ sind alle Schaltelemente als Einzelschaltelemente ausgebildet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine zweite Elektromaschine zumindest mittelbar mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden oder über ein weiteres Schaltelement, insbesondere über eine Trennkupplung verbindbar. Beispielsweise ist koaxial zur ersten Getriebeeingangswelle ein als Trennkupplung ausgebildetes Schaltelement angeordnet, wobei die Trennkupplung dazu eingerichtet ist, den Verbrennungsmotor von der zweiten Elektromaschine abzukoppeln. Die Trennkupplung kann sowohl als reibschlüssiges, als auch als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein. Die zweite Elektromaschine kann analog zum Verbrennungsmotor über eine als Festübersetzung ausgebildete Übersetzungsstufe, umfassend ein Zugmittel und/oder mindestens ein Zahnrad, an der ersten Getriebeeingangswelle angebunden sein. Dazu kann an der ersten Getriebeeingangswelle ein Festrad angeordnet sein, welches mit dem Zugmittel bzw. dem Zahnrad wirkverbunden ist. Die zweite Elektromaschine ist bevorzugt als Startergenerator, insbesondere als Hochvolt-Startergenerator ausgebildet. Beispielsweise ist die zweite Elektromaschine achsparallel zum Verbrennungsmotor sowie zur Elektromaschine angeordnet. Alternativ ist die zweite Elektromaschine koaxial zum Verbrennungsmotor und achsparallel zur Elektromaschine angeordnet. Insbesondere ist der Verbrennungsmotor über ein Schaltelement trennbar oder permanent mit der zweiten Elektromaschine verbunden. Bevorzugt erfolgt über die zweite Elektromaschine ein Start des Verbrennungsmotors aus einem elektromotorischen Fahrmodus. Ferner ist die zweite Elektromaschine für die Stromversorgung des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Auch ein serielles Kriechen, insbesondere Vorwärts- oder Rückwärtsfahren des Kraftfahrzeugs ist über die zweite Elektromaschine vorteilhaft. Die zweite Elektromaschine kann auch vorteilhaft zur Unterstützung einer Drehzahlregelung des Verbrennungsmotors beim Ankoppeln und bei Gangschaltungen dienen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Verbrennungsmotor und der Getriebeanordnung eine Dämpfungseinrichtung angeordnet. Die Dämpfungseinrichtung kann einen Torsionsdämpfer und/oder einen Tilger und/oder eine Rutschkupplung aufweisen. Der Torsionsdämpfer kann als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein. Der Tilger kann als drehzahladaptiver Tilger ausgebildet sein.
  • Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor und eine erfindungsgemäße Hybridgetriebevorrichtung, wobei der Verbrennungsmotor achsparallel zur Elektromaschine der Hybridgetriebevorrichtung angeordnet ist.
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt:
    • 1a eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
    • 1 b eine Schaltmatrix zu der Hybridgetriebevorrichtung nach 1a,
    • 2 eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
    • 3 eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform,
    • 4 eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform,
    • 5 eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform,
    • 6 eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform,
    • 7 ein Fahrzeug mit einer Hybridgetriebevorrichtung gemäß 1a.
  • 1a zeigt eine Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Diese Hybridgetriebevorrichtung 1 ist gemäß 7 stark vereinfacht in einem Kraftfahrzeug 100 verbaut dargestellt.
  • 7 zeigt das Kraftfahrzeug 100 mit zwei Achsen und vier Rädern 101, 102, 103, 104, wobei die Hybridgetriebevorrichtung 1 an der Front-Achse des Kraftfahrzeugs 100 quer angeordnet ist. Ein Verbrennungsmotor 3 ist achsparallel zur Hybridgetriebevorrichtung 1 angeordnet und über eine erste Getriebeeingangswelle 2, die koaxial zum Verbrennungsmotor 3 angeordnet ist, antriebswirksam mit dieser verbunden. Die Hybridgetriebevorrichtung 1 weist eine Getriebeanordnung 15 mit einem Differenzial 8 und einer Elektromaschine 5 auf, wobei die Elektromaschine 5 achsparallel zum Differenzial 8 sowie achsparallel zum Verbrennungsmotor 3 angeordnet ist, und wobei die Elektromaschine 5 über eine zweite Getriebeeingangswelle 4, die koaxial zur Elektromaschine 5 angeordnet ist, antriebswirksam mit dieser verbunden ist. Über zwei Seitenwellen 9a, 9b des Differenzials 8 wird die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 3 und/oder der Elektromaschine 5 auf die Antriebsräder 101, 102 der Front-Achse verteilt. An der Heck-Achse des Kraftfahrzeugs 100 können eine weitere Elektromaschine und ein weiteres Differenzial angeordnet sein, die vorliegend nicht näher dargestellt sind, wobei die weitere Elektromaschine zum elektrischen Antrieb der Heck-Achse vorgesehen ist. Alternativ kann der Antrieb an der Heck-Achse des Kraftfahrzeugs 100, wie vorliegend dargestellt, entfallen.
  • Gemäß 1a umfasst die Hybridgetriebevorrichtung 1 die Getriebeanordnung 15 und die Elektromaschine 5. Die Getriebeanordnung 15 weist genau einen Planetenradsatz 40, ein Gangwechselgetriebe 7 und das Differenzial 8 auf. Vorliegend ist die Elektromaschine 5 Teil der Hybridgetriebevorrichtung 1, insbesondere in die Hybridgetriebevorrichtung 1 integriert. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich, wobei dann die erste Elektromaschine 5 von der eigentlichen Getriebeanordnung 15 auch beabstandet verbaut sein kann und mit dieser antriebswirksam verbunden sein kann. Ferner umfasst die Getriebeanordnung 15 die erste Getriebeeingangswelle 2 und die zweite Getriebeeingangswelle 4, wobei die erste Getriebeeingangswelle 2 zur Anbindung einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 3 eingerichtet ist, und wobei die zweite Getriebeeingangswelle 4 zur Anbindung eines Rotors der Elektromaschine 5 eingerichtet ist. Die erste Getriebeeingangswelle 2 ist koaxial zur Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 3 angeordnet sowie drehfest damit verbunden. Die zweite Getriebeeingangswelle 4 ist koaxial zur Rotorwelle der Elektromaschine 5 angeordnet sowie drehfest damit verbunden. Ferner ist die erste Getriebeeingangswelle 2 achsparallel zur zweiten Getriebeeingangswelle 4 angeordnet, wobei die beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 achsparallel zum Differenzial 8 angeordnet sind. Das Gangwechselgetriebe 7, der Planetenradsatz 40 und das Differenzial 8 sind räumlich, insbesondere radial zwischen den beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 angeordnet.
  • Das Differenzial 8 und der Planetenradsatz 40 sind koaxial zueinander angeordnet, wobei die beiden Seitenwellen 9a, 9b des Differenzials 8 auf einer gemeinsamen Achse, der Hauptrotationsachse angeordnet sind, die radial zwischen dem Verbrennungsmotor 3 und der Elektromaschine 5 angeordnet ist. Die zweite Seitenwelle 9b erstreckt sich axial durch den Planetenradsatz 40 und das Gangwechselgetriebe 7. Ferner umfasst die Getriebeanordnung 15 eine Hauptabtriebswelle 10, die achsparallel zu den beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 und zu den beiden Seitenwellen 9a, 9b des Differenzials 8 angeordnet ist. Mithin ist die Hauptabtriebswelle 10 auch achsparallel zum Verbrennungsmotor 3, zur Elektromaschine 5 und zum Planetenradsatz 40 angeordnet. Der Planetenradsatz 40 weist ein Sonnenrad 41, ein Hohlrad 42 und einen Planetenträger 43 mit jeweiligen Planetenrädern 44 auf. Der Planetenradsatz 40 ist als Minusplanetenradsatz ausgebildet, wobei jedes Planetenrad 44 drehbar an dem Planetenträger 43 angeordnet ist und mit dem Sonnenrad 41 und dem Hohlrad 42 kämmt.
  • Das Gangwechselgetriebe 7 umfasst ein erstes Stirnradpaar ST1, ein zweites Stirnradpaar ST2 sowie einem drittes Stirnradpaar ST3 und ein erstes Schaltelement A zum Schalten eines ersten verbrennungsmotorischen Ganges H1, ein zweites Schaltelement B zum Schalten eines zweiten verbrennungsmotorischen Ganges H2, ein drittes Schaltelement C zum Schalten eines dritten verbrennungsmotorischen Ganges H3, ein viertes Schaltelement F zur drehfesten Verbindung des Hohlrades 42 mit einem Gehäuse G der Hybridgetriebevorrichtung 1, und ein Schaltelement E zum Verblocken des Planetenradsatzes 40 und Schalten eines elektromotorischen Gangs E2. Das drittes Schaltelement C ist koaxial zur Hauptabtriebswelle 10 angeordnet, wobei die restlichen vier Schaltelemente A, B, E, F koaxial zum Planetenradsatz 40 angeordnet sind. Das erste Schaltelement A und das vierte Schaltelement F sind zu einem Doppelschaltelement DS zusammengefasst ausgebildet. Alle Schaltelemente A, B, C, E, F sind als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet. Jedem der verbrennungsmotorischen Gänge H1, H2, H3 ist eine Getriebeausgangswelle 11, 12, 13 des Gangwechselgetriebes 7 zugeordnet.
  • Wenn das erste Schaltelement A geschlossen ist, ist eine erste Getriebeausgangswelle 11 des Gangwechselgetriebes 7 drehfest mit dem Hohlrad 42 verbunden. Eine Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 3 wird dann über die erste Getriebeeingangswelle 2 und das erste und zweite Stirnradpaar ST1, ST2 auf die erste Getriebeausgangswelle 11 und das Hohlrad 42 des Planetenradsatzes 40 geleitet. Wenn das zweite Schaltelement B geschlossen ist, ist eine zweite Getriebeausgangswelle 12 des Gangwechselgetriebes 7 drehfest mit dem Sonnenrad 41 verbunden. Eine Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 3 wird dann über die erste Getriebeeingangswelle 2 auf die zweite Getriebeausgangswelle 12 und das Sonnenrad 41 des Planetenradsatzes 40 geleitet. Der Planetenträger 43 des Planetenradsatzes 40 ist mit einem Zahnrad 32 drehfest verbunden, wobei das Zahnrad 32 mit einem Zahnrad 22, das drehfest mit der Hauptabtriebswelle 10 verbunden ist, kämmt. Die beiden Zahnräder 22 und 32 bilden das dritte Stirnradpaar ST3. Mithin sind das Sonnenrad 41 und das Hohlrad 42 Eingangswellen des Planetenradsatzes 40, wobei der Planetenträger 43 als Ausgangswelle des Planetenradsatzes 40 ausgebildet ist. Wenn das Schaltelement E zum Verblocken des Planetenradsatzes 40 geschlossen ist, sind das Sonnenrad 41 und der Planetenträger 43 drehfest miteinander verbunden. Wenn das dritte Schaltelement C geschlossen ist, ist eine dritte Getriebeausgangswelle 13 des Gangwechselgetriebes 7 drehfest mit der Hauptabtriebswelle 10 verbunden. Eine Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 3 wird dann über die erste Getriebeeingangswelle 2 und das erste Stirnradpaar ST1 auf die dritte Getriebeausgangswelle 13 und die Hauptabtriebswelle 10 geleitet.
  • Die Elektromaschine 5 ist über ein vorzugsweise als Kette ausgebildetes Zugmittel 50 mit dem Planetenradsatz 40 antriebswirksam verbunden. Dazu ist an der zweiten Getriebeeingangswelle 4 ein Zahnrad 51 drehfest angeordnet, wobei ein weiteres Zahnrad 52 mit dem Sonnenrad 41 bzw. der Sonnenradwelle des Planetenradsatzes 40 drehfest verbunden ist, und wobei das Zugmittel 50 die beiden Zahnräder 51, 52 umschlingt und somit antriebswirksam verbindet. Mithin wird über das Sonnenrad 41 die Antriebsleistung der Elektromaschine 5 in den Planetenradsatz 40 eingeleitet.
  • Der Verbrennungsmotor 3 ist über ein vorzugsweise als Kette ausgebildetes Zugmittel 60 mit dem Gangwechselgetriebe 7 antriebswirksam verbunden. Dazu ist ein Zahnrad 61 über eine Dämpfungseinrichtung 17 mit der ersten Getriebeeingangswelle 2 drehfest verbunden, wobei ein weiteres Zahnrad 62 drehfest mit einer Hohlwelle 16 verbunden ist, wobei die Hohlwelle 16 koaxial zum Planetenradsatz 40 angeordnet ist, und wobei sich die zweite Seitenwelle 9b axial durch die Hohlwelle 16 erstreckt. Das Zugmittel 60 umschlingt die beiden Zahnräder 61, 62 und verbindet diese antriebswirksam miteinander. Auf der Hohlwelle 16 ist neben dem Zahnrad 62 ein Zahnrad 33 drehfest angeordnet, wobei das Zahnrad 33 zusammen mit einem Zahnrad 23, das koaxial zur Hauptabtriebswelle 10 angeordnet ist, eine erstes Stirnradpaar ST1 bildet. Das Zahnrad 23 ist drehfest mit der dritten Getriebeausgangswelle 13 verbunden, wobei ferner ein Zahnrad 24 auch drehfest mit der dritten Getriebeausgangswelle 13 des Gangwechselgetriebes 7 verbunden ist. Dieses beiden drehfest miteinander verbundenen Zahnräder 23, 24 bilden eine Losradanordnung 14 auf der Hauptabtriebswelle 10, wobei die Losradanordnung, also die beiden drehfest miteinander verbundenen Zahnräder 23, 24, über das dritte Schaltelement C drehfest mit der Hauptabtriebswelle 10 verbindbar ist. Das Zahnrad 24 kämmt mit einem Zahnrad 34, das koaxial zur ersten Getriebeausgangswelle 11 des Gangwechselgetriebes 7 angeordnet ist. Das Zahnrad 24 bildet zusammen mit dem Zahnrad 34 das zweite Stirnradpaar ST2. Insbesondere ist das Zahnrad 34 als Losrad an der ersten Getriebeausgangswelle 11 ausgebildet und über das erste Schaltelement A mit der ersten Getriebeausgangswelle 11 des Gangwechselgetriebes 7 drehfest verbindbar.
  • Auf der Hauptabtriebswelle 10 sind somit genau zwei Festräder 21, 22 und die Losradanordnung 14, bestehend aus den beiden drehfest miteinander verbundenen Zahnrädern 23, 24, angeordnet. Das Festrad 21 bildet zusammen mit dem Festrad 31, das vorliegend als Verzahnungsabschnitt an einem Differenzialkorb des Differenzials 8 ausgebildet ist, eine Stirnradstufe 6. Mithin ist die Hauptabtriebswelle 10 über die Stirnradstufe 6 mit dem Differenzial 8 verbunden.
  • Das Differenzial 8 und die radial daran angrenzende Stirnradstufe 6 sind in einem ersten axialen Endabschnitt der Getriebeanordnung 12 angeordnet und das zweite Stirnradpaar ST2 sowie das Doppelschaltelement DS sind in einem zum ersten axialen Endabschnitt entgegengesetzten zweiten Endabschnitt der Getriebeanordnung 12 angeordnet. Gemäß einer axialen Reihenfolge auf der Hauptrotationsachse, insbesondere entlang der zweiten Seitenwelle 9b von dem ersten axialen Endabschnitt der Getriebeanordnung 12 bis zum zweiten axialen Endabschnitt der Getriebeanordnung 12 ist zunächst das Differenzial 8, daran angrenzend der Planetenradsatz 40, daran angrenzend das dritte Stirnradpaar ST3, daran angrenzend das Schaltelement E zum Verblocken des Planetenradsatzes 40, daran angrenzend die Anbindung der zweiten Getriebeeingangswelle 4, daran angrenzend das vierte Schaltelement B, daran angrenzend das erste Stirnradpaar ST1, daran angrenzend die Anbindung der ersten Getriebeeingangswelle 2, daran angrenzend das zweite Stirnradpaar ST2 und daran angrenzend das Doppelschaltelement DS angeordnet. Die Hybridgetriebevorrichtung 1 ist axial besonders kompakt ausgebildet und weist mehrere Fahrmodi auf.
  • Die vom Verbrennungsmotor 3 und/oder der ersten Elektromaschine 5 erzeugte Antriebsleistung wird an dem Planetenradsatz 40 zusammengeführt und über die Hauptabtriebswelle 10 auf das Differenzial 8 übertragen, wobei die Antriebsleistung im Differenzial 8 auf die beiden Seitenwellen 9a, 9b aufgeteilt und an das jeweilige Antriebsrad 101, 102 des Kraftfahrzeugs 100 übertragen wird. Die Hauptabtriebswelle 10 ist als Vollwelle ausgebildet. Der Planetenradsatz 40 ist durch diese Anordnung und Ausbildung der Hauptabtriebswelle 10 vorteilhaft an das Differenzial 8 positioniert sowie angebunden, wobei die Hybridgetriebevorrichtung 1 dadurch axial kompakter wird. Vorliegend ist das Differenzial 8 als Kugeldifferenzial ausgebildet, wobei die Hauptabtriebswelle 10 über die Stirnradstufe 6 mit dem Differenzialkorb antriebswirksam verbunden ist. Alternativ kann das Differenzial 8 als Stirnraddifferenzial oder Planetenraddifferenzial ausgebildet sein.
  • Die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 1a weist mehrere Fahrmodi auf, die in der Schaltmatrix gemäß 1b dargestellt sind, wobei in den Spalten der Schaltmatrix die jeweiligen Schaltelemente A, B, C, E, F aufgeführt sind, und wobei in den Zeilen der Schaltmatrix die jeweiligen Fahrmodi EDA, H1, H2, H3, E1, E2, LiN des Kraftfahrzeugs 100 aufgeführt sind. Durch den Eintrag eines Kreuzes in einem jeweiligen Kästchen der Schaltmatrix wird ein geschlossener Zustand des jeweiligen Schaltelements A, B, C, E, F dargestellt, wobei kein Eintrag einen geöffneten Zustand des jeweiligen Schaltelements A, B, C, E, F anzeigt. Mittels der fünf formschlüssigen Schaltelemente A, B, C, E, F werden drei verbrennungsmotorische Gänge bzw. hybridische Fahrmodi H1, H2, H3, zwei rein elektromotorische Gänge bzw. elektromotorische Fahrmodi E1, E2, ein elektrodynamischer Anfahrmodus EDA und der Fahrmodus Laden in Neutral LiN realisiert.
  • Das Anfahren des Fahrzeugs 1 erfolgt über den Planetenradsatz 40 mittels des sogenannten elektrodynamischen Anfahrens (EDA), wobei über den Planetenradsatz 40 eine variable Übersetzung bereitgestellt wird. Im elektrodynamischen Anfahrmodus EDA ist das erste Schaltelement A geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente B, C, E, F geöffnet sind. Dadurch kann über eine Kombination der Antriebsleistung der Elektromaschine 5 und der Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 3 das abgegebene Drehmoment und die abgegebene Drehzahl beliebig aufsummiert werden. Mithin ist der Verbrennungsmotor 3 mit dem Hohlrad 42 des Planetenradsatzes 40 verbunden, wobei die Elektromaschine 5 am Sonnenrad 41 des Planetenradsatzes 40 das Drehmoment des Verbrennungsmotors 3 abstützt, und wobei der Planetenträger 43 des Planetenradsatzes 40 mit der Hauptabtriebswelle 10 und dem Differential 8 verbunden ist.
  • In einem ersten hybridischen Fahrmodus H1 sind das erste Schaltelement A und das Schaltelement E zum Verblocken des Planetenradsatzes 40 geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente B, C, F geöffnet sind. Dadurch ist die erste Getriebeausgangswelle 11 drehfest mit dem Hohlrad 42 verbunden, wobei der Planetenradsatz 40 durch die drehfeste Verbindung von Sonnenrad 41 und Planetenträger 43 verblockt ist.
  • In einem zweiten hybridischen Fahrmodus H2 sind das zweite Schaltelement B und das Schaltelement E zum Verblocken des Planetenradsatzes 40 geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente A, C, F geöffnet sind. Dadurch ist die zweite Getriebeausgangswelle 12 drehfest mit dem Sonnenrad 41 verbunden, wobei der Planetenradsatz 40 durch die drehfeste Verbindung von Sonnenrad 41 und Planetenträger 43 verblockt ist.
  • In einem dritten hybridischen Fahrmodus H3 sind das dritte Schaltelement C und das Schaltelement E zum Verblocken des Planetenradsatzes 40 geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente A, B, F geöffnet sind. Dadurch ist die dritte Getriebeausgangswelle 13 drehfest mit der Hauptabtriebswelle 10 verbunden, wobei der Planetenradsatz 40 durch die drehfeste Verbindung von Sonnenrad 41 und Planetenträger 43 verblockt ist.
  • In den hybridischen Fahrmodi H1, H2 und H3 ist der Verbrennungsmotor 3 stets am Antrieb des Fahrzeugs 100 beteiligt, wobei die erste Elektromaschine 5 den Antrieb unterstützt, und wobei das Schaltelement E zum Verblocken des Planetenradsatzes 40 dazu geschlossen ist. Vorzugsweise kann in allen hybridischen Fahrmodi H1, H2, H3, insbesondere im hybridischen Fahrmodus H3 die Elektromaschine 5 auf Grund von Effizienzvorteilen auch abgekoppelt werden, wobei dann das Schaltelement E zum Verblocken des Planetenradsatzes 40 geöffnet wird, und wobei dann der Verbrennungsmotor 3 allein zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 100 vorgesehen ist.
  • Mittels der Elektromaschine 5 wird der elektromotorische Fahrmodus E2 realisiert, indem nur das Schaltelement E zum Verblocken des Planetenradsatzes 40 geschlossen ist und alle anderen Schaltelemente A, B, C, F geöffnet sind. Ein weiterer optionaler elektromotorischer Fahrmodus E1 ergibt sich, wenn nur das vierte Schaltelement F geschlossen ist und alle anderen Schaltelemente A, B, C, E geöffnet sind, wobei dann das Hohlrad 42 des Planetenradsatzes 40 am Gehäuse G festgesetzt ist, also drehfest mit dem Gehäuse G verbunden ist. Dieser elektromotorische Fahrmodus E1 hat eine kürzere Übersetzung als der elektromotorische Fahrmodus E2 und ist deswegen vorzugsweise für einen Rückwärtsbetrieb des Kraftfahrzeugs 100 vorgesehen, wobei der elektromotorische Fahrmodus E2 vorzugsweise für einen Vorwärtsbetrieb des Kraftfahrzeugs 100 vorgesehen ist. Vorteilhaft ist, dass aus Sicht der Elektromaschine 5 stets eine hohe Übersetzung im Vorwärtsbetrieb des Kraftfahrzeugs 100 gegeben ist. In den Fahrmodi E1 und E2 erfolgt der Antrieb des Fahrzeugs 100 ausschließlich über die Elektromaschine 5, wobei der Verbrennungsmotor 3 vom Antrieb entkoppelt ist.
  • Der Fahrmodus LiN steht für Laden in Neutral und erlaubt einen Generatorbetrieb der Elektromaschine 5 zur Erzeugung von elektrischer Energie. In dem Fahrmodus LiN ist nur das zweite Schaltelement B geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente A, C, E, F geöffnet sind. Dadurch ist die zweite Getriebeausgangswelle 12 drehfest mit dem Hohlrad 42 verbunden. Der Verbrennungsmotor 3 ist mit der Elektromaschine 5 antriebswirksam verbunden und vom Abtrieb, insbesondere von der Hauptabtriebswelle 10 abgekoppelt, wobei durch Antrieb der Elektromaschine 5 mittels des Verbrennungsmotors 3 elektrischer Energie erzeugt wird.
  • 2 zeigt eine zweite Ausgestaltung einer Hybridgetriebevorrichtung 1, die im Wesentlichen auf die Ausgestaltung der Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 1a beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass das dritte Schaltelement C entfällt. Mit anderen Worten ist die Losradanordnung 14 nicht drehfest mit der Hauptabtriebswelle 10 verbindbar, sondern stets drehbar auf der Hauptabtriebswelle 10 gelagert. Dadurch entfällt auch der dritte hybridische Fahrmodus H3. Die Schaltmatrix gemäß 1 b gilt auch für die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 2, wobei das dritte Schaltelement C und der hybridische Fahrmodus H3 entfallen.
  • 3 zeigt eine dritte Ausgestaltung einer Hybridgetriebevorrichtung 1, die im Wesentlichen auf die Ausgestaltung der Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 1a beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass das vierte Schaltelement F und somit auch das Doppelschaltelement DS entfallen, wobei dadurch das erste Schaltelement A als Einzelschaltelement ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist das Hohlrad 42 des Planetenradsatzes 40 nicht stationär festlegbar, sondern über das erste Schaltelement A mit dem Losrad 34 drehfest verbindbar. Dadurch entfällt auch der elektromotorische Fahrmodus E1. Die Schaltmatrix gemäß 1b gilt auch für die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 3, wobei das vierte Schaltelement F und der elektromotorische Fahrmodus E1 entfallen.
  • 4 zeigt eine vierte Ausgestaltung einer Hybridgetriebevorrichtung 1, die im Wesentlichen auf die Ausgestaltung der Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 3 beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 3 und 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 4 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 dadurch, dass das dritte Schaltelement C entfällt. Mit anderen Worten ist die Losradanordnung 14 nicht drehfest mit der Hauptabtriebswelle 10 verbindbar, sondern stets drehbar auf der Hauptabtriebswelle 10 gelagert. Dadurch entfällt auch der dritte hybridische Fahrmodus H3. Die Schaltmatrix gemäß 1b gilt auch für die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 4, wobei das dritte Schaltelement C und der hybridische Fahrmodus H3 ebenso wie das vierte Schaltelement F und der elektromotorische Fahrmodus E1 entfallen.
  • 5 zeigt eine fünfte Ausgestaltung einer Hybridgetriebevorrichtung 1, die im Wesentlichen auf die Ausgestaltung der Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 3 beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 3 und 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 5 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 dadurch, dass der Planetenradsatz 40 axial zwischen dem dritten Stirnradpaar ST3 und der Anbindung der Elektromaschine 5 angeordnet ist sowie eine alternative Anbindung seiner Elemente Sonnenrad 41 und Hohlrad 42 aufweist. Vorliegend ist bei geschlossenem ersten Schaltelement A die erste Getriebeausgangswelle 11 drehfest mit dem Sonnenrad 41 verbunden, wobei bei geschlossenem zweiten Schaltelement B die zweite Getriebeausgangswelle 12 drehfest mit dem Hohlrad 42 verbunden ist. Die Elektromaschine 5 ist über die Zahnräder 51, 52 und das Zugmittel an dem Hohlrad 42 des Planetenradsatzes 40 angebunden, wobei der Verbrennungsmotor 3 über das erste und zweite Stirnradpaar ST1, ST2 an das Sonnenrad 41 des Planetenradsatzes 40 angebunden ist. Vorteilhaft ist, dass die Elektromaschine 5 eine geringere Ausgleichsdrehzahl im Fahrmodus EDA oder bei einer elektrodynamischen Schaltung erzeugt. Das Schaltelement E zum Verblocken des Planetenradsatzes 40 ist axial angrenzend am Differenzial 8 angeordnet und verbindet in einem geschlossenen Zustand den Planetenträger 43 drehfest mit dem Sonnenrad 41. Die Schaltmatrix gemäß 1b gilt auch für die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 5, wobei das vierte Schaltelement F und der elektromotorische Fahrmodus E1 entfallen.
  • 6 zeigt eine sechste Ausgestaltung einer Hybridgetriebevorrichtung 1, die im Wesentlichen auf die Ausgestaltung der Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 5 beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 5, 3 und 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 6 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 dadurch, dass das dritte Schaltelement C entfällt. Mit anderen Worten ist die Losradanordnung 14 nicht drehfest mit der Hauptabtriebswelle 10 verbindbar, sondern stets drehbar auf der Hauptabtriebswelle 10 gelagert. Dadurch entfällt auch der dritte hybridische Fahrmodus H3. Die Schaltmatrix gemäß 1b gilt auch für die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 4, wobei das dritte Schaltelement C und der hybridische Fahrmodus H3 ebenso wie das vierte Schaltelement F und der elektromotorische Fahrmodus E1 entfallen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hybridgetriebevorrichtung
    2
    erste Getriebeeingangswelle
    3
    Verbrennungsmotor
    4
    zweite Getriebeeingangswelle
    5
    Elektromaschine
    6
    Stirnradstufe
    7
    Gangwechselgetriebe
    8
    Differenzial
    9a
    erste Seitenwelle
    9b
    zweite Seitenwelle
    10
    Hauptabtriebswelle
    11
    erste Getriebeausgangswelle
    12
    zweite Getriebeausgangswelle
    13
    dritte Getriebeausgangswelle
    14
    Losradanordnung
    15
    Getriebeanordnung
    16
    Hohlwelle
    17
    Dämpfungseinrichtung
    21
    Festrad
    22
    Festrad
    23
    Zahnrad
    24
    Zahnrad
    31
    Zahnrad
    32
    Zahnrad
    33
    Zahnrad
    34
    Zahnrad
    40
    Planetenradsatz
    41
    Sonnenrad
    42
    Hohlrad
    43
    Planetenträger
    44
    Planetenrad
    50
    Zugmittel
    51
    Zahnrad
    52
    Zahnrad
    60
    Zugmittel
    61
    Zahnrad
    62
    Zahnrad
    G
    Gehäuse
    ST1
    erstes Stirnradpaar
    ST2
    zweites Stirnradpaar
    ST3
    drittes Stirnradpaar
    DS
    Doppelschaltelement
    A
    erstes Schaltelement
    B
    zweites Schaltelement
    C
    drittes Schaltelement
    F
    viertes Schaltelement
    E
    Schaltelement zum Verblocken des Planetenradsatzes
    H1
    erster verbrennungsmotorischer Gang
    H2
    zweiter verbrennungsmotorischer Gang
    H3
    dritter verbrennungsmotorischer Gang
    E1
    elektromotorischer Gang
    E2
    elektromotorischer Gang
    EDA
    elektrodynamischer Anfahrmodus
    Lin
    Fahrmodus Laden in Neutral
    100
    Kraftfahrzeug
    101
    Rad
    102
    Rad
    103
    Rad
    104
    Rad
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013215114 A1 [0003]

Claims (15)

  1. Hybridgetriebevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug (100), aufweisend • zumindest eine erste Getriebeeingangswelle (2) zur Anbindung einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors (3), • zumindest eine zweite Getriebeeingangswelle (4) zur Anbindung eines Rotors einer Elektromaschine (5), • genau einen Planetenradsatz (40) mit einem Sonnenrad (41), einem Hohlrad (42) und einem Planetenträger (43), an dem mehrere Planetenräder (44) drehbar gelagert sind, wobei der Planetenradsatz (40) achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle (2) und zur zweiten Getriebeeingangswelle (4) angeordnet ist, • ein Gangwechselgetriebe (7) mit einem ersten Stirnradpaar (ST1), einem zweiten Stirnradpaar (ST2) sowie einem dritten Stirnradpaar (ST3) und zumindest ein erstes Schaltelement (A) zum Schalten eines ersten verbrennungsmotorischen Ganges (H1), ein zweites Schaltelement (B) zum Schalten eines zweiten verbrennungsmotorischen Ganges (H2), und einem Schaltelement (E) zum Verblocken des Planetenradsatzes (40) und Schalten eines elektromotorischen Gangs (E2), • ein Differenzial (8) mit einer ersten Seitenwelle (9a) und einer zweiten Seitenwelle (9b), wobei das Differenzial (8) koaxial zum Planetenradsatz (40) angeordnet ist, wobei die Seitenwellen (9a, 9b) zur Anbindung eines jeweiligen Rades des Kraftfahrzeugs (100) eingerichtet sind, • eine Hauptabtriebswelle (10), die achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle (2), zur zweiten Getriebeeingangswelle (4) und zum Differenzial (8) angeordnet ist, wobei die Hauptabtriebswelle (10) über eine Stirnradstufe (6) mit dem Differenzial (8) verbunden ist.
  2. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Gangwechselgetriebe (7) ein drittes Schaltelement (C) zum Schalten eines dritten verbrennungsmotorischen Ganges (H3) aufweist, wobei das drittes Schaltelement (C) koaxial zur Hauptabtriebswelle (10) angeordnet ist.
  3. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei jedem der verbrennungsmotorischen Gänge (H1, H2, H3) eine Getriebeausgangswelle (11, 12, 13) des Gangwechselgetriebes (7) zugeordnet ist.
  4. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei geschlossenem ersten Schaltelement (A) eine erste Getriebeausgangswelle (11) drehfest mit dem Hohlrad (42) verbunden ist, wobei bei geschlossenem zweiten Schaltelement (B) eine zweite Getriebeausgangswelle (12) drehfest mit dem Sonnenrad (41) verbunden ist.
  5. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Differenzial (8) axial angrenzend an den Planetenradsatz (40) angeordnet ist.
  6. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei bei geschlossenem ersten Schaltelement (A) eine erste Getriebeausgangswelle (11) drehfest mit dem Sonnenrad (41) verbunden ist, wobei bei geschlossenem zweiten Schaltelement (B) eine zweite Getriebeausgangswelle (12) drehfest mit dem Hohlrad (42) verbunden ist.
  7. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei bei geschlossenem dritten Schaltelement (C) eine dritte Getriebeausgangswelle (13) drehfest mit der Hauptabtriebswelle (10) verbunden ist.
  8. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein viertes Schaltelement (F) zur drehfesten Verbindung des Hohlrades (42) mit einem Gehäuse (G) der Hybridgetriebevorrichtung (1) eingerichtet ist.
  9. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei das erste Schaltelement (A) und das vierte Schaltelement (F) zu einem Doppelschaltelement (DS) zusammengefasst ausgebildet sind.
  10. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auf der Hauptabtriebswelle (10) genau zwei Festräder (21, 22) und eine Losradanordnung (14), bestehend aus zwei drehfest miteinander verbundenen Zahnrädern (23, 24), angeordnet sind.
  11. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor (3) zumindest über ein Zugmittel (60) und/oder über mindestens ein Zahnrad (61) mit dem Gangwechselgetriebe (7) wirkverbunden ist.
  12. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Elektromaschine (5) zumindest über ein Zugmittel (50) und/oder über mindestens ein Zahnrad (51) mit dem Planetenradsatz (40) wirkverbunden ist.
  13. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich die zweite Seitenwelle (9b) axial durch den Planetenradsatz (40) und das Gangwechselgetriebe (7) erstreckt.
  14. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei alle Schaltelemente (A, B, C, E, F) als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet sind.
  15. Kraftfahrzeug (100) mit einem Verbrennungsmotor (3) und einer Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Verbrennungsmotor (3) achsparallel zur Elektromaschine (5) der Hybridgetriebevorrichtung (1) angeordnet ist.
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