DE102021208019A1 - Hybridgetriebevorrichtung und Kraftfahrzeug mit einer Hybridgetriebevorrichtung - Google Patents

Hybridgetriebevorrichtung und Kraftfahrzeug mit einer Hybridgetriebevorrichtung Download PDF

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Johannes Kaltenbach
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Martin Brehmer
Ingo Pfannkuchen
Max Bachmann
Christian Michel
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Mladjan Radic
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hybridgetriebevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug (100), aufweisend eine Getriebeanordnung (2) und wenigstens eine Elektromaschine (8), wobei die Getriebeanordnung (2) als Gangwechselgetriebe ausgebildet ist und wenigstens einen Planetenradsatz (3) sowie wenigstens ein Stirnradgetriebe mit einem ersten Teilgetriebe und einem zweiten Teilgetriebe aufweist, wobei das Stirnradgetriebe eine erste Getriebeeingangswelle (4) zur Anbindung eines Verbrennungsmotors (9), eine zweite Getriebeeingangswelle (5) zur Anbindung der Elektromaschine (8) und eine Getriebeausgangswelle (6) zur Anbindung eines Differenzials (7) aufweist, wobei die erste Getriebeeingangswelle (4) achsparallel zur zweiten Getriebeeingangswelle (5) angeordnet ist, wobei der Planetenradsatz (3) ein Sonnenrad (31), ein Hohlrad (32) sowie einen Planetenträger (33) mit mehreren daran angeordneten Planetenrädern (34) aufweist und achsparallel zu den beiden Getriebeeingangswellen (4, 5) angeordnet ist, wobei das erste Teilgetriebe zumindest eine erste Stirnradstufe (V1) und eine dritte Stirnradstufe (V3) aufweist, die im Leistungsfluss zwischen der ersten Getriebeeingangswelle (4) und der Getriebeausgangswelle (6) angeordnet sind, wobei das zweite Teilgetriebe zumindest eine zweite Stirnradstufe (V2) aufweist, die im Leistungsfluss zwischen dem Planetenträger (32) und der Getriebeausgangswelle (6) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hybridgetriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Getriebeanordnung und wenigstens eine Elektromaschine, wobei die Getriebeanordnung als Gangwechselgetriebe ausgebildet ist und wenigstens einen Planetenradsatz sowie wenigstens ein Stirnradgetriebe aufweist. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Hybridgetriebevorrichtung.
  • Es sind grundsätzlich eine Vielzahl an Getriebetypen bekannt. Neben reinen Planetengetrieben und reinen Stirnradgetrieben gibt es auch Mischgetriebe. Als Mischgetriebe wird in der vorliegenden Anmeldung ein Getriebe angesehen, bei dem unterschiedliche Gangstufen mit einem Planetengetriebe bzw. einem Planetenradsatz oder einem Stirnradgetriebe realisiert sind. Ein Mischgetriebe liegt nicht bereits dann vor, wenn nach einem Planetengetriebe zur Realisierung der unterschiedlichen Gangstufen eine Stirnradstufe als Konstantübersetzung zu einem Differenzial verwendet wird.
  • 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 nachfolgenden Beschreibung sowie der Figuren.
  • Eine erfindungsgemäße Hybridgetriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Getriebeanordnung und wenigstens eine Elektromaschine, wobei die Getriebeanordnung als Gangwechselgetriebe ausgebildet ist und wenigstens einen Planetenradsatz sowie wenigstens ein Stirnradgetriebe mit einem ersten Teilgetriebe und einem zweiten Teilgetriebe aufweist, wobei das Stirnradgetriebe eine erste Getriebeeingangswelle zur Anbindung eines Verbrennungsmotors, eine zweite Getriebeeingangswelle zur Anbindung der Elektromaschine und eine Getriebeausgangswelle zur Anbindung eines Differenzials aufweist, wobei die erste Getriebeeingangswelle achsparallel zur zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet ist, wobei der Planetenradsatz ein Sonnenrad, ein Hohlrad sowie einen Planetenträger mit mehreren daran angeordneten Planetenrädern aufweist und achsparallel zu den beiden Getriebeeingangswellen angeordnet ist, wobei das erste Teilgetriebe zumindest eine erste Stirnradstufe und eine dritte Stirnradstufe aufweist, die im Leistungsfluss zwischen der ersten Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle angeordnet sind, wobei das zweite Teilgetriebe zumindest eine zweite Stirnradstufe aufweist, die im Leistungsfluss zwischen dem Planetenträger und der Getriebeausgangswelle angeordnet ist.
  • Durch die Kombination des Stirnradgetriebes mit dem Planetenradsatz ergeben sich eine Vielzahl von Funktionsmöglichkeiten. Insbesondere ergeben sich neben verbrennungsmotorischen und elektromotorischen Fahrmodi weitere Funktionsmöglichkeiten für die Hybridgetriebevorrichtung, beispielsweise auch ein elektrodynamischer Anfahrmodus (EDA). 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. Vorzugsweise weist die Getriebeanordnung genau einen Planetenradsatz auf, der als Minusplanetenradsatz ausgebildet ist. Dadurch wird die Hybridgetriebevorrichtung kompakter. Die vom Verbrennungsmotor und/oder von der Elektromaschine erzeugte Antriebsleistung wird im Planetenradsatz zusammengeführt bzw. überlagert und zumindest über die Getriebeausgangswelle, welche als Hauptabtriebswelle eingerichtet ist, auf das Differenzial übertragen. Der Planetenradsatz ist somit ein Überlagerungsgetriebe.
  • Bevorzugt ist die erste Getriebeeingangswelle als Vollwelle ausgebildet. Bevorzugt ist die zweite Getriebeeingangswelle als Vollwelle ausgebildet. Bevorzugt ist die Getriebeausgangswelle als Vollwelle ausgebildet. Insbesondere ist die Getriebeausgangswelle achsparallel zu den beiden Getriebeeingangswellen angeordnet. Mithin ist die erste Getriebeeingangswelle auf einer ersten Achse angeordnet, wobei der Verbrennungsmotor koaxial zur ersten Getriebeeingangswelle angeordnet ist, die zweite Getriebeeingangswelle ist auf einer zweiten Achse angeordnet, wobei die Elektromaschine koaxial zur zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet ist, die Getriebeausgangswelle ist auf einer dritten Achse angeordnet, und der Planetenradsatz ist auf einer vierten Achse angeordnet, wobei alle vier Achsen achsparallel zueinander ausgebildet sind. Dadurch wird insbesondere ein mehrgängiges Hybridgetriebe in Mischbauweise geschaffen, das in axialer Richtung besonders kompaktbauend ist.
  • 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 eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden. Beispielsweise ist ein Rotor bzw. eine Rotorwelle der Elektromaschine drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden. Unter einer drehfesten Verbindung ist eine nicht schaltbare Verbindung zwischen zwei Bauteilen zu verstehen, wobei diese Verbindung eine Drehzahl und ein Drehmoment überträgt. Durch drehfeste Verbindungen wird die Kompaktheit erhöht und das Gewicht der Hybridgetriebevorrichtung verringert.
  • Unter einer Stirnradstufe sind zwei achsparallel zueinander angeordnete sowie im Zahneingriff miteinander stehende Zahnräder, insbesondere Stirnräder zu verstehen. Mithin bildet eine Stirnradstufe ein Stirnradpaar bzw. eine Radsatzebene aus. Insbesondere ist ein jeweiliges Zahnrad der mindestens zwei Stirnradstufen des ersten Teilgetriebes mit dem Sonnenrad des Planetenradsatzes drehfest verbunden, wobei ein jeweiliges Zahnrad der mindestens einen Stirnradstufe des zweiten Teilgetriebes mit dem Planetenträger des Planetenradsatzes drehfest verbunden ist. Insbesondere ist die Elektromaschine über die zweite Getriebeeingangswelle an dem Hohlrad des Planetenradsatzes angebunden, wobei der Verbrennungsmotor über die erste Getriebeeingangswelle an das Sonnenrad des Planetenradsatzes angebunden ist, und wobei das Differenzial über die Getriebeausgangswelle an den Planetenträger des Planetenradsatzes angebunden ist. Diese Anbindung ergibt am Planetenradsatz eine sogenannte inverse EDA-Anbindung, wobei Sonnenrad und Hohlrad als Antriebswellen des Planetenradsatzes eingerichtet sind, und wobei der Planetenträger als Abtriebswelle des Planetenradsatzes eingerichtet ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Getriebeausgangswelle über eine weitere Stirnradstufe mit dem Differenzial, das eine erste Seitenwelle und eine zweite Seitenwelle aufweist, verbunden, wobei das Differenzial koaxial zum Planetenradsatz angeordnet ist, und wobei sich die zweite Seitenwelle axial durch den Planetenradsatz erstreckt. Somit ist die weitere Stirnradstufe unmittelbar an dem Differenzial angeordnet und als Getriebeabtriebsstirnradstufe eingerichtet, wobei die Getriebeabtriebsstirnradstufe eine Endübersetzung in Form einer Stirnradstufe bildet. Vorzugsweise liegt die Getriebeabtriebsstirnradstufe in einer gemeinsamen Ebene mit dem Differenzial, wodurch das Getriebe axial kompakter wird. Ein erstes Zahnrad dieser Getriebeabtriebsstirnradstufe ist mit der Getriebeausgangswelle drehfest verbunden, wobei ein zweites Zahnrad dieser Getriebeabtriebsstirnradstufe mit einem Bauteil des Differenzials, insbesondere mit einer Welle oder mit einem Differenzialkorb drehfest verbunden ist. Das Differenzial und der Planetenradsatz sind auf einer gemeinsamen Achse, nämlich der Abtriebsachse des Kraftfahrzeugs angeordnet. Die beiden Seitenwellen sind zur Anbindung eines jeweiligen Rades des Kraftfahrzeugs eingerichtet, wobei die Antriebsleistung zumindest einer Antriebsmaschine, vorzugsweise beider Antriebsmaschinen im Differenzial auf die beiden Seitenwellen aufgeteilt und an das mit der jeweiligen Seitenwelle wirkverbundenes Antriebsrad des Kraftfahrzeugs übertragen wird. Insbesondere sind die beiden Seitenwellen des Differenzials als Zentralwellen der Getriebeanordnung ausgebildet, wobei sich die zweite Seitenwelle axial durch den Planetenradsatz erstreckt. Der Planetenradsatz umgibt somit zumindest einen Teil der zweiten Seitenwelle in radialer Richtung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die zweite Seitenwelle als Zentralwelle axial durch den Planetenradsatz und das Gangwechselgetriebe. Die Begriffe axial und radial sind insbesondere auf die Hauptrotationsachse, insbesondere der Abtriebsachse des Kraftfahrzeugs bezogen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Differenzial als Kugeldifferenzial ausgebildet. Alternativ kann das Differenzial als Stirnraddifferenzial oder Planetenraddifferenzial ausgebildet sein. Welche Vorteile hat das Kugeldifferenzial gegenüber den anderen Differenzialformen?
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Hybridgetriebevorrichtung zumindest drei formschlüssige Schaltelemente, wobei das erste formschlüssige Schaltelement in einem geschlossenen Zustand ein Zahnrad der ersten Stirnradstufe mit der Getriebeausgangswelle drehfest verbindet, wobei das zweite formschlüssige Schaltelement in einem geschlossenen Zustand ein Zahnrad der zweiten Stirnradstufe mit der Getriebeausgangswelle drehfest verbindet, und wobei das dritte formschlüssige Schaltelement in einem geschlossenen Zustand ein Zahnrad der dritten Stirnradstufe mit der Getriebeausgangswelle drehfest verbindet.
  • Beispielsweise ist ein erstes Zahnrad der ersten Stirnradstufe als Losrad ausgebildet und drehbar an der Getriebeausgangswelle angeordnet, wobei ein zweites Zahnrad der ersten Stirnradstufe mit dem Sonnenrad des Planetenradsatzes drehfest verbunden ist. Wenn das erste Schaltelement geschlossen wird, ist das erste Zahnrad der ersten Stirnradstufe drehfest mit der Getriebeausgangswelle verbunden, wobei eine Leistung über die erste Stirnradstufe zwischen Sonnenrad und Getriebeausgangswelle übertragen wird.
  • Beispielsweise ist ein erstes Zahnrad der zweiten Stirnradstufe als Losrad ausgebildet und drehbar an der Getriebeausgangswelle angeordnet, wobei ein zweites Zahnrad der zweiten Stirnradstufe mit dem Sonnenrad des Planetenradsatzes drehfest verbunden ist. Wenn das zweite Schaltelement geschlossen wird, ist das erste Zahnrad der zweiten Stirnradstufe drehfest mit der Getriebeausgangswelle verbunden, wobei eine Leistung über die zweite Stirnradstufe zwischen Sonnenrad und Getriebeausgangswelle übertragen wird. Insbesondere weist die erste Stirnradstufe eine andere Übersetzung als die zweite Stirnradstufe auf. Beispielsweise weist das erste Zahnrad der ersten Stirnradstufe einen größeren Durchmesser auf als das erste Zahnrad der dritten Stirnradstufe. Alternativ weist das erste Zahnrad der ersten Stirnradstufe einen kleineren Durchmesser auf als das erste Zahnrad der dritten Stirnradstufe.
  • Beispielsweise ist ein erstes Zahnrad der dritten Stirnradstufe als Losrad ausgebildet und drehbar an der Getriebeausgangswelle angeordnet, wobei ein zweites Zahnrad der dritten Stirnradstufe mit dem Planetenträger des Planetenradsatzes drehfest verbunden ist. Wenn das dritte Schaltelement geschlossen wird, ist das erste Zahnrad der dritten Stirnradstufe drehfest mit der Getriebeausgangswelle verbunden, wobei eine Leistung über die dritte Stirnradstufe zwischen Planetenträger und Getriebeausgangswelle übertragen wird.
  • Das erste Schaltelement ist insbesondere zum Schalten eines ersten verbrennungsmotorischen bzw. hybridischen Ganges eingerichtet, wobei das zweite Schaltelement zum Schalten eines zweiten verbrennungsmotorischen bzw. hybridischen Ganges eingerichtet ist, und wobei das dritte Schaltelement zum Schalten eines dritten verbrennungsmotorischen bzw. hybridischen Ganges eingerichtet ist. 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 sind die formschlüssigen Schaltelemente als Klauenkupplungen ausgebildet. Insbesondere sind alle Schaltelemente der Hybridgetriebevorrichtung als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das erste Schaltelement und das dritte Schaltelement zu einem ersten Doppelschaltelement zusammengefasst ausgebildet. Das erste Doppelschaltelement weist insbesondere eine einzige Schaltgabel und einen einzigen Aktuator zum Schalten der beiden Schaltelemente auf. Dadurch werden Bauraum, Gewicht und Getriebebauteile eingespart. Bevorzugt ist das erste Doppelschaltelement koaxial zur Getriebeausgangswelle angeordnet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das zweite Teilgetriebe eine vierte Stirnradstufe und ein viertes formschlüssiges Schaltelement auf, wobei das vierte formschlüssige Schaltelement in einem geschlossenen Zustand ein Zahnrad der vierten Stirnradstufe mit der Getriebeausgangswelle drehfest verbindet. Beispielsweise ist ein erstes Zahnrad der vierten Stirnradstufe als Losrad ausgebildet und drehbar an der Getriebeausgangswelle angeordnet, wobei ein zweites Zahnrad der vierten Stirnradstufe mit dem Planetenträger des Planetenradsatzes drehfest verbunden ist. Wenn das vierte Schaltelement geschlossen wird, ist das erste Zahnrad der vierten Stirnradstufe drehfest mit der Getriebeausgangswelle verbunden. Das vierte Schaltelement ist insbesondere zum Schalten eines vierten verbrennungsmotorischen bzw. hybridischen Ganges eingerichtet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das zweite Schaltelement und das vierte Schaltelement zu einem zweiten Doppelschaltelement zusammengefasst ausgebildet. Das zweite Doppelschaltelement weist insbesondere eine einzige Schaltgabel und einen einzigen Aktuator zum Schalten der beiden Schaltelemente auf. Dadurch werden Bauraum, Gewicht und Getriebebauteile eingespart. Bevorzugt ist das zweite Doppelschaltelement koaxial zur Getriebeausgangswelle angeordnet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein fünftes formschlüssiges Schaltelement koaxial zum Planetenradsatz angeordnet, wobei das fünfte formschlüssige Schaltelement im geschlossenen Zustand das Sonnenrad mit der ersten Getriebeeingangswelle drehfest verbindet. Insbesondere ist das fünfte formschlüssige Schaltelement in einem elektrischen Gang dazu eingerichtet den Verbrennungsmotor abzukoppeln, wobei durch die Abkopplung des Verbrennungsmotors bei geöffnetem fünften Schaltelement ein elektrisches Fahren ermöglicht wird. Somit wirkt das fünfte formschlüssige Schaltelement in einem elektrischen Gang als Trennkupplung für den Verbrennungsmotor.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein sechstes formschlüssiges Schaltelement koaxial zum Planetenradsatz angeordnet, wobei das sechste formschlüssige Schaltelement in einem geschlossenen Zustand das Sonnenrad mit einem Gehäuse der Getriebeanordnung drehfest verbindet, und wobei das fünfte Schaltelement und das sechste Schaltelement zu einem dritten Doppelschaltelement zusammengefasst ausgebildet sind. Durch die drehfeste Verbindung des Sonnenrades des Planetenradsatzes mit dem Gehäuse wird ein weiterer elektromotorischer Gang gebildet. Das Schließen des sechsten Schaltelements setzt das Sonnenrad des Planetenradsatzes am Gehäuse fest, wodurch eine kurze Übersetzung für die Elektromaschine realisier wird. Das dritte Doppelschaltelement weist insbesondere eine einzige Schaltgabel und einen einzigen Aktuator zum Schalten der beiden Schaltelemente auf. Dadurch werden Bauraum, Gewicht und Getriebebauteile eingespart. Bevorzugt ist das dritte Doppelschaltelement koaxial zum Differenzial ausgebildet, wobei sich die zweite Seitenwelle axial durch das dritte Doppelschaltelement erstreckt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein formschlüssiges Schaltelement zum Verblocken des Planetenradsatzes koaxial zum Planetenradsatz angeordnet. Das formschlüssiges 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 Sonnenrad und den Planetenträger drehfest miteinander. Gemäß eines alternativen Beispiels verbindet das Schaltelement zum Verblocken des Planetenradsatzes das Sonnenrad und das Hohlrad drehfest miteinander. Gemäß eines weiteren alternativen Beispiels verbindet das Schaltelement zum Verblocken des Planetenradsatzes den Planetenträger und das Hohlrad drehfest miteinander. Ferner wird durch das Schließen des Schaltelements zum Verblocken des Planetenradsatzes und öffnen aller verbleibenden Schaltelemente ein Aufladen einer Batterie des Hybridsystems, insbesondere der Fahrmodus Laden in Neutral (LiN) über die Elektromaschine realisiert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Trennkupplung zum Abkoppeln des Verbrennungsmotors koaxial zu der ersten Getriebeeingangswelle angeordnet. Mithin ist die Trennkupplung im Leistungsfluss zwischen der ersten Getriebeeingangswelle und dem Verbrennungsmotor angeordnet und zum Abkoppeln des Verbrennungsmotors eingerichtet. Die Trennkupplung kann entweder als reibschlüssiges Schaltelement, beispielsweise als Lammelenkupplung, oder als formschlüssiges Schaltelement, beispielsweise als Klauenkupplung, ausgebildet sein. Die Trennkupplung erhöht nicht nur die Funktionssicherheit der Hybridgetriebevorrichtung, sondern ermöglich auch alle verbrennungsmotorischen bzw. hybriden Gänge rein elektrisch zu nutzen, also ein rein elektrisches Fahren mit einer Antriebsleistung, die ausschließlich von der Elektromaschine bereitgestellt wird. Ferner bevorzugt 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. Bevorzugt ist die Trennkupplung im Leistungsfluss zwischen einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und der Dämpfungseinrichtung angeordnet.
  • 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,
    • 1b 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 eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform,
    • 8a eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform,
    • 8b eine Schaltmatrix zu der Hybridgetriebevorrichtung nach 8a,
    • 9 eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform,
    • 10 eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer zehnte Ausführungsform,
    • 11 a eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform,
    • 11 b eine Schaltmatrix zu der Hybridgetriebevorrichtung nach 11 a,
    • 12 eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer zwölften Ausführungsform,
    • 13 eine Hybridgetriebevorrichtung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform, und
    • 14 ein Kraftfahrzeug mit einer Hybridgetriebevorrichtung gemäß 1a.
  • 1a zeigt eine Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Diese Hybridgetriebevorrichtung 1 ist gemäß 14 stark vereinfacht in einem Kraftfahrzeug 100 verbaut dargestellt.
  • 14 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 9 ist achsparallel zur Hybridgetriebevorrichtung 1 angeordnet und über eine erste Getriebeeingangswelle 4, die koaxial zum Verbrennungsmotor 9 angeordnet ist, antriebswirksam mit dieser verbunden. Die Hybridgetriebevorrichtung 1 weist eine Getriebeanordnung 2 mit einem Differenzial 7 und einer Elektromaschine 8 auf, wobei die Elektromaschine 8 achsparallel zum Differenzial 7 sowie achsparallel zum Verbrennungsmotor 9 angeordnet ist, und wobei die Elektromaschine 8 über eine zweite Getriebeeingangswelle 5, die koaxial zur Elektromaschine 8 angeordnet ist, antriebswirksam mit dieser verbunden ist. Über zwei Seitenwellen 7a, 7b des Differenzials 7 wird die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 9 und/oder der Elektromaschine 8 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 2 und die Elektromaschine 8. Die Getriebeanordnung 2 ist als Gangwechselgetriebe ausgebildet und weist genau einen Planetenradsatz 3, ein Stirnradgetriebe und das Differenzial 7 auf. Vorliegend ist die Elektromaschine 8 Teil der Hybridgetriebevorrichtung 1, insbesondere in die Hybridgetriebevorrichtung 1 integriert. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich, wobei dann die Elektromaschine 8 von der eigentlichen Getriebeanordnung 2 auch beabstandet verbaut sein kann und mit dieser antriebswirksam verbunden sein kann. Ferner umfasst die Getriebeanordnung 2 die erste Getriebeeingangswelle 4 und die zweite Getriebeeingangswelle 5, wobei die erste Getriebeeingangswelle 4 zur Anbindung einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 9 eingerichtet ist, und wobei die zweite Getriebeeingangswelle 5 zur Anbindung eines Rotors der Elektromaschine 8 eingerichtet ist. Die erste Getriebeeingangswelle 4 ist koaxial zur Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 9 angeordnet sowie drehfest damit verbunden. Die zweite Getriebeeingangswelle 5 ist koaxial zur Rotorwelle der Elektromaschine 8 angeordnet sowie drehfest damit verbunden. Ferner ist die erste Getriebeeingangswelle 4 achsparallel zur zweiten Getriebeeingangswelle 5 angeordnet, wobei die beiden Getriebeeingangswellen 4, 5 achsparallel zum Differenzial 7 angeordnet sind. Die Getriebeanordnung 2 umfasst auch eine Getriebeausgangswelle 6, die zur Anbindung des Differenzials 7 eingerichtet ist und jeweils achsparallel zu den beiden Getriebeeingangswellen 4, 5 und dem Differenzial 7 angeordnet ist.
  • Das Differenzial 7 und der Planetenradsatz 3 sind koaxial zueinander angeordnet, wobei die beiden Seitenwellen 7a, 7b des Differenzials 7 auf einer gemeinsamen Achse A2, der Hauptrotationsachse, angeordnet sind. Die Hauptrotationsachse ist radial zwischen einer Achse A1, auf welcher der Verbrennungsmotor 9 angeordnet ist, und einer Achse A4, auf welcher die Elektromaschine 8 angeordnet ist, angeordnet. Ferner ist die Getriebeausgangswelle 6 auf einer Achse A3 angeordnet, die radial zwischen der Achse A1, auf welcher der Verbrennungsmotor 9 angeordnet ist, und der Hauptrotationsachse angeordnet ist. Die zweite Seitenwelle 7b des Differenzials 7 erstreckt sich axial durch den Planetenradsatz 3. Der Planetenradsatz 3 weist ein Sonnenrad 31, ein Hohlrad 32 und einen Planetenträger 33 mit jeweiligen Planetenrädern 34 auf. Der Planetenradsatz 3 ist als Minusplanetenradsatz ausgebildet, wobei jedes Planetenrad 34 drehbar an dem Planetenträger 33 angeordnet ist und mit dem Sonnenrad 31 und dem Hohlrad 32 kämmt.
  • Das Stirnradgetriebe umfasst ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe, wobei das erste Teilgetriebe eine erste Stirnradstufe V1 und eine dritte Stirnradstufe V3 aufweist, die im Leistungsfluss zwischen der ersten Getriebeeingangswelle 4 und dem Sonnenrad 31 des Planetenradsatzes 3 angeordnet sind. Das zweite Teilgetriebe weist eine zweite Stirnradstufe V2 auf, die im Leistungsfluss zwischen dem Planetenträger 32 und der Getriebeausgangswelle 6 angeordnet ist. Die Getriebeausgangswelle 6 ist über eine weitere Stirnradstufe 10, die als Getriebeabtriebsstirnradstufe eingerichtet ist, mit dem Differenzial 7 verbunden. Das Differenzial 7 ist vorliegend als Kugeldifferenzial ausgebildet.
  • Die Getriebeanordnung 2 weist ein erstes formschlüssiges Schaltelement A, ein zweites formschlüssiges Schaltelement B und ein drittes formschlüssiges Schaltelement C auf, die koaxial zur Getriebeausgangswelle 6 auf der Achse A3 angeordnet sind. Ferner weist die Getriebeanordnung 2 auch ein formschlüssiges Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 auf, wobei das Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 koaxial zum Planetenradsatz 3 auf der Hauptrotationsachse angeordnet ist. Wenn das Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 geschlossen ist, ist das Sonnenrad 31 mit dem Planetenträger 33 drehfest verbunden.
  • Ein erstes Zahnrad 41 der ersten Stirnradstufe V1 ist als Losrad ausgebildet und drehbar an der Getriebeausgangswelle 6 angeordnet. Ein zweites Zahnrad 51 der ersten Stirnradstufe V1 ist koaxial zur Hauptrotationsachse angeordnet und mit dem Sonnenrad 31 des Planetenradsatzes 3 drehfest verbunden. Wenn das erste Schaltelement A geschlossen ist, ist das erste Zahnrad 41 der ersten Stirnradstufe V1 drehfest mit der Getriebeausgangswelle 6 verbunden, wobei dann eine Antriebsleistung über die erste Stirnradstufe V1 auf die Getriebeausgangswelle 6 und über die Getriebeabtriebsstirnradstufe 10 auf das Differenzial 7 übertragen wird.
  • Ein erstes Zahnrad 45 der Getriebeabtriebsstirnradstufe 10 ist koaxial zur Achse A3 angeordnet und drehfest mit der Getriebeausgangswelle 6 verbunden, wobei ein zweites Zahnrad 55 der Getriebeabtriebsstirnradstufe 10 koaxial zur Hauptrotationsachse angeordnet und mit einem Differenzialkorb des Differenzials 7 drehfest verbunden ist. Das zweite Zahnrad 55 der Getriebeabtriebsstirnradstufe 10 kann auch als Verzahnungsabschnitt am Differenzialkorb verstanden werden.
  • Ein erstes Zahnrad 42 der zweiten Stirnradstufe V2 ist als Losrad ausgebildet und drehbar an der Getriebeausgangswelle 6 angeordnet. Ein zweites Zahnrad 52 der zweiten Stirnradstufe V2 ist koaxial zur Hauptrotationsachse angeordnet und mit dem Planetenträger 33 des Planetenradsatzes 3 drehfest verbunden. Wenn das zweite Schaltelement B geschlossen ist, ist das erste Zahnrad 42 der zweiten Stirnradstufe V2 drehfest mit der Getriebeausgangswelle 6 verbunden, wobei eine Antriebsleistung über die zweite Stirnradstufe V2 auf die Getriebeausgangswelle 6 und über die Getriebeabtriebsstirnradstufe 10 auf das Differenzial 7 übertragen wird.
  • Ein erstes Zahnrad 43 der dritten Stirnradstufe V3 ist als Losrad ausgebildet und drehbar an der Getriebeausgangswelle 6 angeordnet. Ein zweites Zahnrad 53 der dritten Stirnradstufe V3 ist koaxial zur Hauptrotationsachse angeordnet und mit dem Sonnenrad 31 des Planetenradsatzes 3 drehfest verbunden. Wenn das dritte Schaltelement C geschlossen ist, ist das erste Zahnrad 43 der dritten Stirnradstufe V3 drehfest mit der Getriebeausgangswelle 6 verbunden, wobei dann eine Antriebsleistung über die dritte Stirnradstufe V3 auf die Getriebeausgangswelle 6 und über die Getriebeabtriebsstirnradstufe 10 auf das Differenzial 7 übertragen wird. Vorliegend sind das erste Schaltelement A und das dritte Schaltelement C zu einem ersten Doppelschaltelement DS1 zusammengefasst ausgebildet. Ferner weist das erste Zahnrad 41 der ersten Stirnradstufe V1 einen größeren Durchmesser auf als das erste Zahnrad 43 der dritten Stirnradstufe V3. Alternativ kann das erste Zahnrad 41 der ersten Stirnradstufe V1 einen kleineren Durchmesser aufweisen als das erste Zahnrad 43 der dritten Stirnradstufe V3. Auf der Getriebeausgangswelle 6 sind genau drei Losräder, nämlich das jeweils erste Zahnrad 41, 42, 43 der ersten, zweiten und dritten Stirnradstufe V1, V2, V3, sowie genau ein Festrad, nämlich das erste Zahnrad 45 der Getriebeabtriebsstirnradstufe 10, angeordnet.
  • Der Verbrennungsmotor 9 ist über einen Zugmitteltrieb, umfassend ein koaxial zur Achse A1 angeordnetes und über einen Torsionsdämpfer TD mit der ersten Getriebeeingangswelle 4 antriebswirksam verbundenes erstes Zahnrad 61, ein koaxial zur Achse A2 angeordnetes und drehfest mit dem Sonnenrad 31 verbundenes zweites Zahnrad 62, und ein vorzugsweise als Kette ausgebildetes Zugmittel 60, das die beiden Zahnräder 61, 62 umschlingt, an dem Planetenradsatz 3 angebunden. Ferner ist die Elektromaschine 8 über eine Räderkette, umfassend ein koaxial zur Achse A4 angeordnetes und drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle 5 verbundenes erstes Zahnrad 71, ein koaxial zur Achse A2 angeordnetes und drehfest mit dem Hohlrad 32 verbundenes zweites Zahnrad 72, und ein radial zwischen den beiden Zahnrädern 71, 72 angeordnetes sowie mit beiden Zahnrädern 71, 72 kämmendes Zwischenrad 70, an dem Planetenradsatz 3 angebunden. Mithin wird über das Sonnenrad 31 die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 9 in den Planetenradsatz 3 eingeleitet, wobei über das Hohlrad 32 die Antriebsleistung der Elektromaschine 8 in den Planetenradsatz 40 eingeleitet wird. Der Planetenträger 33 ist als Abtriebswelle des Planetenradsatzes 40 eingerichtet.
  • Das Differenzial 7 und die Getriebeabtriebsstirnradstufe 10 sind in einem ersten axialen Endabschnitt der Getriebeanordnung 2 angeordnet. Gemäß einer axialen Reihenfolge beginnend an dem ersten axialen Endabschnitt ist die zweite Stirnradstufe V2 angrenzend an dem Differenzial 7 und der Getriebeabtriebsstirnradstufe 10 angeordnet, wobei daran angrenzend die Räderkette zur Anbindung der Elektromaschine 8 angeordnet ist, wobei daran angrenzend der Planetenradsatz 3 angeordnet ist, wobei daran angrenzend das Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 angeordnet ist, wobei daran angrenzend die erste Stirnradstufe V1 angeordnet ist, wobei daran angrenzend der Zugmitteltrieb zur Anbindung des Verbrennungsmotors 9 angeordnet ist, wobei daran angrenzend die dritte Stirnradstufe V3 angeordnet ist.
  • Die vom Verbrennungsmotor 9 und/oder der Elektromaschine 8 erzeugte Antriebsleistung wird an dem Planetenradsatz 3 zusammengeführt und über die Getriebeausgangswelle 6 auf das Differenzial 7 übertragen, wobei die Antriebsleistung im Differenzial 7 auf die beiden Seitenwellen 7a, 7b aufgeteilt und an das jeweilige Antriebsrad 101, 102 des Kraftfahrzeugs 100 übertragen wird. Die Getriebeausgangswelle 6 ist als Vollwelle ausgebildet. Ferner sind auch die erste Getriebeeingangswelle 4 und die zweite Getriebeeingangswelle 5 als Vollwellen ausgebildet.
  • 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, K3 aufgeführt sind, und wobei in den Zeilen der Schaltmatrix die jeweiligen Fahrmodi H1.1, H1.2, H2, H3.1, H3.2, EDA, 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, K3 dargestellt, wobei kein Eintrag einen geöffneten Zustand des jeweiligen Schaltelements A, B, C, K3 anzeigt. Mittels der vier formschlüssigen Schaltelemente A, B, C, K3 werden drei hybridische Hauptfahrmodi H1.2, H2, H3.2, ein elektrodynamischer Anfahrmodus EDA und der Fahrmodus Laden in Neutral LiN realisiert. Ferner wird für den ersten und dritten Hauptfahrmodus bzw. Gang des Fahrzeugs 100 jeweils ein weiterer Fahrmodus H1.1, H3.1 realisiert, um die Elektromaschine 8 bei unterschiedlichen Drehzahlen zu betreiben und ein elektrodynamisches Schalten zwischen den drei Hauptfahrmodi bzw. Gängen zu realisieren.
  • In einem ersten hybridischen Fahrmodus H1.2 sind das erste Schaltelement A und das Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente B, C geöffnet sind. Dadurch ist das Sonnenrad 31 drehfest mit dem Planetenträger 33 verbunden, wobei die Antriebsleistung von Verbrennungsmotor 9 und Elektromaschine 8 über die erste Stirnradstufe V1 auf die Getriebeausgangswelle 6 eingeleitet wird.
  • In einem zweiten hybridischen Fahrmodus H2 sind das zweite Schaltelement B und das Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente A, C geöffnet sind. Dadurch ist das Sonnenrad 31 drehfest mit dem Planetenträger 33 verbunden, wobei die Antriebsleistung von Verbrennungsmotor 9 und Elektromaschine 8 über die zweite Stirnradstufe V2 auf die Getriebeausgangswelle 6 eingeleitet wird.
  • In einem dritten hybridischen Fahrmodus H3.2 sind das dritte Schaltelement C und das Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente A, B geöffnet sind. Dadurch ist das Sonnenrad 31 drehfest mit dem Planetenträger 33 verbunden, wobei die Antriebsleistung von Verbrennungsmotor 9 und Elektromaschine 8 über die dritte Stirnradstufe V3 auf die Getriebeausgangswelle 6 eingeleitet wird.
  • In den hybridischen Fahrmodi ist der Verbrennungsmotor 9 stets am Antrieb des Fahrzeugs 100 beteiligt, wobei die erste Elektromaschine 8 den Antrieb unterstützt, und wobei das Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 dazu geschlossen ist. Vorzugsweise kann in allen hybridischen Fahrmodi die Elektromaschine 8 auf Grund von Effizienzvorteilen abgekoppelt werden, wobei dann das Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 40 geöffnet ist, und wobei dann der Verbrennungsmotor 9 allein zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 100 vorgesehen ist.
  • Vorliegend ist ein rein elektrischer Fahrmodus nicht realisiert, weil eine Trennkupplung zum Abkoppeln des Verbrennungsmotors 9 nicht vorgesehen ist. Jedoch kann eine Trennkupplung zwischen der ersten Getriebeeingangswelle 4 und dem Verbrennungsmotor 9 angeordnet werden, um für jeden hybridischen Fahrmodus einen elektrischen Fahrmodus zu schaffen.
  • Das Anfahren des Fahrzeugs 100 erfolgt über den Planetenradsatz 3 mittels des Fahrmodus elektrodynamisches Anfahren (EDA), wobei über den Planetenradsatz 3 eine variable Übersetzung bereitgestellt wird. Im elektrodynamischen Anfahrmodus EDA ist das zweite Schaltelement B geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente A, C, K3 geöffnet sind. Dadurch kann über eine Kombination der Antriebsleistung der Elektromaschine 8 und der Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 9 das abgegebene Drehmoment und die abgegebene Drehzahl beliebig aufsummiert werden. Mithin ist der Verbrennungsmotor 9 mit dem Sonnenrad 31 des Planetenradsatzes 3 verbunden, wobei die Elektromaschine 8 am Hohlrad 32 des Planetenradsatzes 3 das Drehmoment des Verbrennungsmotors 9 abstützt, und wobei der Planetenträger 33 des Planetenradsatzes 3 über die zweite Stirnradstufe V2 mit der Getriebeausgangswelle 6 verbunden ist.
  • Aus dem elektrodynamischen Anfahrmodus EDA kann der Verbrennungsmotor 9 in die Fahrmodi H1.1, H2 und H3.1 gelangen, weil das zweite Schaltelement B in diesen Fahrmodi H1.1, H2 und H3.1 jeweils geschlossen ist. Mithin ist ein Zustart in alle Gangübersetzungen möglich.
  • In einem weiteren hybridischen Fahrmodus H1.1 sind das erste Schaltelement A und das zweite Schaltelement B geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente C, K3 geöffnet sind. Dadurch kann über eine Kombination der Antriebsleistung der Elektromaschine 8 und der Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 9 das abgegebene Drehmoment und die abgegebene Drehzahl beliebig aufsummiert werden. Eine Lastschaltung aus dem Fahrmodus H1.1 in den Fahrmodus H2 ist somit möglich.
  • In einem weiteren hybridischen Fahrmodus H3.1 sind das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente A, K3 geöffnet sind. Dadurch kann über eine Kombination der Antriebsleistung der Elektromaschine 8 und der Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 9 das abgegebene Drehmoment und die abgegebene Drehzahl beliebig aufsummiert werden. Eine Lastschaltung aus dem Fahrmodus H2 in den Fahrmodus H3.1 ist möglich. Der elektrodynamische Zustand der Hybridgetriebevorrichtung 1 wird sowohl zum Anfahren als auch für die beiden Lastschaltungen verwendet.
  • Beispielsweise erfolgt die Lastschaltung aus dem Fahrmodus H2 in den Fahrmodus H3.1 durch den Ablauf folgender Verfahrensschritte: Im Ausgangszustand, dem Fahrmodus H2 sind die Schaltelemente B und K3 geschlossen. Die Momente von Verbrennungsmotor 9 und Elektromaschine 8 werden derart eingestellt, dass einerseits das gewünschte Abtriebsmoment bereitgestellt wird und andererseits das auszulegende formschlüssige Schaltelement K3 lastfrei wird. Dann wird das Schaltelement K3 geöffnet. Danach werden die Momente von Verbrennungsmotor 9 und Elektromaschine 8 derart eingestellt, dass einerseits das gewünschte Abtriebsmoment bereitgestellt wird und andererseits die Drehzahl des Verbrennungsmotors 9 absinkt. Sobald das einzulegende formschlüssige dritte Schaltelement C synchron ist, wird es geschlossen. Dadurch ist Fahrmodus H3.1 für den Verbrennungsmotor 9 mechanisch geschaltet, wobei das zweite und dritte Schaltelement B und C geschlossen sind. Eine Rückschaltung erfolgt analog zu Hochschaltungen, nur in umgekehrter Reihenfolge der Verfahrensschritte. Auch Schubschaltungen sind möglich, da die Elektromaschine 8 ein Moment am Planetenradsatz 3 bremsend abstützen kann. Die Lastschaltung aus dem Fahrmodus H1.1 in den Fahrmodus H2 verläuft entsprechend der Lastschaltung aus dem Fahrmodus H2 in den Fahrmodus H3.1, jedoch mit den dafür notwendigen Schaltelementen gemäß der Schaltmatrix.
  • Der Fahrmodus LiN steht für Laden in Neutral und erlaubt einen Generatorbetrieb der Elektromaschine 8 zur Erzeugung von elektrischer Energie. In dem Fahrmodus LiN ist nur das Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente A, B, C geöffnet sind. Dadurch ist die zweite Getriebeausgangswelle 5 drehfest mit dem Hohlrad 32 verbunden. Der Verbrennungsmotor 9 ist über das Sonnenrad 31 angebunden, wobei das Sonnenrad 31 über das Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 drehfest mit dem Planetenträger 33 verbunden ist. Mithin ist der Verbrennungsmotor 9 über den Planetenradsatz 3 antriebswirksam mit der Elektromaschine 8 verbunden und vom Abtrieb, insbesondere von der Getriebeabtriebswelle 6 abgekoppelt. Ein Übergang von dem Fahrmodus LiN ist in die Fahrmodi H1.2, H2 und H3.2 möglich, weil das Schaltelement K3 in diesen Fahrmodi jeweils geschlossen ist. Ferner ist auch ein Start, also ein Antrieb des Verbrennungsmotors 9 mit dem Elektromotor 8 im Fahrmodus LiN möglich.
  • Die Ausbildung aller vier Schaltelemente A, B, C, K3 als formschlüssige Schaltelemente, beispielsweise als jeweilige Klauenkupplung, und die spezifische Anordnung und Kopplung der Getriebebauteile schafft eine besonders kompakte sowie effizient betreibbare Hybridgetriebevorrichtung 2.
  • 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 formschlüssige Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 in einem geschlossenen Zustand das Sonnenrad 31 mit dem Hohlrad 32 drehfest verbindet. Die Schaltmatrix gemäß 1b gilt auch für die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 2.
  • 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 formschlüssige Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 in einem geschlossenen Zustand den Planetenträger 33 mit dem Hohlrad 32 drehfest verbindet. Ferner ist das Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 axial zwischen der zweiten Stirnradstufe V2 und der Räderkette zur Anbindung der Elektromaschine 8 angeordnet. Die Schaltmatrix gemäß 1b gilt auch für die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 3.
  • 4 zeigt eine vierte 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 4 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass die zweite Stirnradstufe V2 axial zwischen dem Planetenradsatz 3 und dem Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 angeordnet ist. Die Schaltmatrix gemäß 1b gilt auch für die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 4.
  • 5 zeigt eine fünfte 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 5 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass sich die Räderkette zur Anbindung der Elektromaschine 8 in einem zweiten axialen Endabschnitt der Getriebeanordnung 2 befindet, der entgegengesetzt zum ersten axialen Endabschnitt der Getriebeanordnung 2 angeordnet ist. Beginnend an dem ersten axialen Endabschnitt ist die zweite Stirnradstufe V2 angrenzend an dem Differenzial 7 und der Getriebeabtriebsstirnradstufe 10 angeordnet, wobei daran angrenzend das Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 angeordnet ist, wobei daran angrenzend die erste Stirnradstufe V1 angeordnet ist, wobei daran angrenzend die dritte Stirnradstufe V3 angeordnet ist, wobei daran angrenzend der Zugmitteltrieb zur Anbindung des Verbrennungsmotors 9 angeordnet ist, wobei daran angrenzend der Planetenradsatz 3 angeordnet ist, wobei daran angrenzend die Räderkette zur Anbindung der Elektromaschine 8 angeordnet ist. Die Schaltmatrix gemäß 1b gilt auch für die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 5.
  • 6 zeigt eine sechste 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 6 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass sich die Räderkette zur Anbindung der Elektromaschine 8 in einem zweiten axialen Endabschnitt der Getriebeanordnung 2 befindet, der entgegengesetzt zum ersten axialen Endabschnitt der Getriebeanordnung 2 angeordnet ist. Beginnend an dem ersten axialen Endabschnitt ist die zweite Stirnradstufe V2 angrenzend an dem Differenzial 7 und der Getriebeabtriebsstirnradstufe 10 angeordnet, wobei daran angrenzend das Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 angeordnet ist, wobei daran angrenzend die erste Stirnradstufe V1 angeordnet ist, wobei daran angrenzend die dritte Stirnradstufe V3 angeordnet ist, wobei daran angrenzend der Planetenradsatz 3 angeordnet ist, wobei daran angrenzend der Zugmitteltrieb zur Anbindung des Verbrennungsmotors 9 angeordnet ist, wobei daran angrenzend die Räderkette zur Anbindung der Elektromaschine 8 angeordnet ist. Die Schaltmatrix gemäß 1b gilt auch für die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 6.
  • 7 zeigt eine siebte 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 7 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass sich die Räderkette zur Anbindung der Elektromaschine 8 in einem zweiten axialen Endabschnitt der Getriebeanordnung 2 befindet, der entgegengesetzt zum ersten axialen Endabschnitt der Getriebeanordnung 2 angeordnet ist. Beginnend an dem ersten axialen Endabschnitt ist die zweite Stirnradstufe V2 angrenzend an dem Differenzial 7 und der Getriebeabtriebsstirnradstufe 10 angeordnet, wobei daran angrenzend die erste Stirnradstufe V1 angeordnet ist, wobei daran angrenzend die dritte Stirnradstufe V3 angeordnet ist, wobei daran angrenzend der Planetenradsatz 3 angeordnet ist, wobei daran angrenzend der Zugmitteltrieb zur Anbindung des Verbrennungsmotors 9 angeordnet ist, wobei daran angrenzend das Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 angeordnet ist, wobei daran angrenzend die Räderkette zur Anbindung der Elektromaschine 8 angeordnet ist. Die Schaltmatrix gemäß 1b gilt auch für die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 7.
  • Die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele gemäß 4 bis 7 berücksichtigt insbesondere unterschiedliche Platzverhältnisse im Fahrzeug. Welche Anordnung jeweils die beste ist, hängt von dem gegebenen Bauraum ab.
  • 8a zeigt eine achte 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 8a unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass eine Trennkupplung K0 zum Abkoppeln des Verbrennungsmotors 9 koaxial zu der ersten Getriebeeingangswelle 4 angeordnet ist. Die Trennkupplung K0 verbindet in einem geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle 4 über den Torsionsdämpfer TD mit dem ersten Zahnrad 61 des Zugmitteltriebs. Wenn die Trennkupplung K0 geöffnet ist, ist der Verbrennungsmotor 9 von der Getriebeanordnung 2 entkoppelt. Vorliegend ist die Trennkupplung K0 als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. Alternativ kann die Trennkupplung K0 auch als reibschlüssiges Schaltelement, beispielsweise als Lamellenkupplung ausgebildet sein.
  • Die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 8a weist mehrere Fahrmodi auf, die in der Schaltmatrix gemäß 8b dargestellt sind, wobei in den Spalten der Schaltmatrix die jeweiligen Schaltelemente K0, A, B, C, K3 aufgeführt sind, und wobei in den Zeilen der Schaltmatrix die jeweiligen Fahrmodi H1.1, H1.2, H2, H3.1, H3.2, EDA, E1, E2, E3, LiN, ZE1, ZE2 des Kraftfahrzeugs 100 aufgeführt sind. Durch den Eintrag eines Kreuzes in einem jeweiligen Kästchen der Schaltmatrix wird ein geschlossener Zustand des jeweiligen Schaltelements K0, A, B, C, K3 dargestellt, wobei kein Eintrag einen geöffneten Zustand des jeweiligen Schaltelements K0, A, B, C, K3 anzeigt. Die Trennkupplung K0 ermöglicht alle hybriden Gänge bzw. Fahrmodi auch rein elektrisch zu nutzen. Zusätzlich werden durch die Trennkupplung K0 drei elektromotorische Fahrmodi E1, E2, E3 und zwei weitere elektromotorische Fahrmodi ZE1 und ZE2 geschaffen. In einem ersten elektromotorische Fahrmodus E1 sind das erste Schaltelement A und das Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente K0, B, C geöffnet sind. In einem zweiten elektromotorische Fahrmodus E2 sind das zweite Schaltelement B und das Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente K0, A, C geöffnet sind. In einem dritten elektromotorische Fahrmodus E3 sind das dritte Schaltelement C und das Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente K0, A, B geöffnet sind. In einem ersten zusätzlichen elektromotorischen Fahrmodus ZE1 sind das erste Schaltelement A und das zweite Schaltelement B geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente K0, C, K3 geöffnet sind. In einem zweiten zusätzlichen elektromotorischen Fahrmodus ZE2 sind das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente K0, A, K3 geöffnet sind. In den fünf elektromotorischen Fahrmodi E1, E2, E3, ZE1, ZE2 erfolgt der Antrieb des Fahrzeugs 100 ausschließlich über die Elektromaschine 8, wobei der Verbrennungsmotor 9 vom Antrieb entkoppelt ist. Bezüglich der übrigen Fahrmodi, die hier ebenfalls realisiert sind, wird auf die Erläuterungen zu der Schaltmatrix gemäß 1b verwiesen.
  • 9 zeigt eine neunte 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 9 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass das erste Zahnrad 41 der ersten Stirnradstufe V1 als Festrad an der Getriebeausgangswelle 6 ausgebildet ist, also drehfest mit der Getriebeausgangswelle 6 verbunden, wobei das zweite Zahnrad 51 der ersten Stirnradstufe V1 als Losrad ausgebildet ist und koaxial zur Hauptabtriebswelle angeordnet ist, wobei das zweite Zahnrad 51 der ersten Stirnradstufe V1 in einem geschlossenen Zustand des ersten Schaltelements A drehfest mit dem Sonnenrad 31 verbunden ist. Ferner ist das erste Zahnrad 43 der dritten Stirnradstufe V3 als Festrad an der Getriebeausgangswelle 6 ausgebildet, also drehfest mit der Getriebeausgangswelle 6 verbunden, wobei das zweite Zahnrad 53 der dritten Stirnradstufe V3 als Losrad ausgebildet ist und koaxial zur Achse A2 angeordnet ist, wobei das zweite Zahnrad 53 der dritten Stirnradstufe V3 in einem geschlossenen Zustand des dritten Schaltelements C drehfest mit dem Sonnenrad 31 verbunden ist. Ferner ist der Zugmitteltrieb zur Anbindung des Verbrennungsmotors 9 axial zwischen dem Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 und der ersten Stirnradstufe V1 angeordnet, wobei die dritte Stirnradstufe V3 axial an die erste Stirnradstufe V1 angrenzt. Die Schaltmatrix gemäß 1b gilt auch für die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 9.
  • 10 zeigt eine zehnte 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 10 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass das erste Zahnrad 42 der zweiten Stirnradstufe V2 als Festrad an der Getriebeausgangswelle 6 ausgebildet ist, also drehfest mit der Getriebeausgangswelle 6 verbunden, wobei das zweite Zahnrad 52 der zweiten Stirnradstufe V2 als Losrad ausgebildet ist und koaxial zur Achse A2 angeordnet ist, wobei das zweite Zahnrad 52 der zweiten Stirnradstufe V2 in einem geschlossenen Zustand des zweiten Schaltelements B drehfest mit dem Planetenträger 33 verbunden ist. Die Schaltmatrix gemäß 1b gilt auch für die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 10.
  • 11 a zeigt eine elfte 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 11 a unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass das zweite Teilgetriebe eine vierte Stirnradstufe V4 und ein viertes formschlüssiges Schaltelement D aufweist. Das vierte formschlüssige Schaltelement D verbindet in einem geschlossenen Zustand ein erstes, koaxial zur Getriebeausgangswelle 6 angeordnetes Zahnrad 44 der vierten Stirnradstufe V4 drehfest mit der Getriebeausgangswelle 6. Ein zweites Zahnrad 54 der vierten Stirnradstufe V4 ist koaxial zur Achse A2 angeordnet sowie drehfest mit dem Planetenträger 33 verbunden. Das zweite Schaltelement B und das vierte Schaltelement D sind zu einem zweiten Doppelschaltelement DS2 zusammengefasst ausgebildet. Mithin weist die Hybridgetriebevorrichtung 1 zwei Doppelschaltelemente DS1, DS2 auf. Die vierte Stirnradstufe V4 ist axial zwischen dem Differenzial 7 und der zweiten Stirnradstufe V2 angeordnet.
  • Die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 11 a weist mehrere Fahrmodi auf, die in der Schaltmatrix gemäß 11b dargestellt sind, wobei in den Spalten der Schaltmatrix die jeweiligen Schaltelemente A, B, C, D, K3 aufgeführt sind, und wobei in den Zeilen der Schaltmatrix die jeweiligen Fahrmodi H1.1, H1.2, H2, H3.1, H3.2, H3.3, H4, EDA1, EDA2, 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, D, K3 dargestellt, wobei kein Eintrag einen geöffneten Zustand des jeweiligen Schaltelements A, B, C, D, K3 anzeigt. Das vierte Schaltelement D einen vierten hybriden Gang bzw. Fahrmodus H4 ebenso wie einen zusätzlichen hybriden Fahrmodus H3.3 sowie einen weiteren Fahrmodus EDA2. Der Fahrmodus EDA2 aus der Schaltmatrix gemäß 11b entspricht dem Fahrmodus EDA aus der Schaltmatrix gemäß 1b. In einem vierten hybridischen Fahrmodus H4 sind das vierte Schaltelement D und das Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente A, B, C geöffnet sind. In einem hybridischen Fahrmodus H3.3 sind das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente A, B, K3 geöffnet sind. In einem Fahrmodus EDA2 ist nur das vierte Schaltelement D geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente A, B, C, K3 geöffnet sind. Durch den zusätzlicher Fahrmodus EDA2 kann eine Schaltung aus einem dritten in einem vierten Gang unter Last erfolgen, wobei das vierte Schaltelement D während der Schaltung geschlossen bleibt. Bezüglich der übrigen Fahrmodi, die hier ebenfalls realisiert sind, wird auf die Erläuterungen zu der Schaltmatrix gemäß 1b verwiesen.
  • 12 zeigt eine zwölfte 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 12 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass ein fünftes formschlüssiges Schaltelement E zum Abkoppeln des Verbrennungsmotors 9 koaxial zum Planetenradsatz 3 angeordnet ist. Mithin ist das fünfte Schaltelement E koaxial zur Achse A2 angeordnet. Das zweite Zahnrad 53 der dritten Stirnradstufe V3 ist drehfest mit dem zweiten Zahnrad 62 des Zugmitteltriebs und mit dem zweiten Zahnrad 51 der ersten Stirnradstufe V1 verbunden, insbesondere drehfest auf einer gemeinsamen Welle 11 angeordnet, wobei die Welle 11 als Hohlwelle ausgebildet ist und in einem geschlossenen Zustand des fünften Schaltelements E drehfest mit dem Sonnenrad 31 verbunden ist. Das Schaltelement E wirkt ähnlich wie die Trennkupplung K0 gemäß 8a. Wenn das zweite Schaltelement B und das Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 geschlossen sind und alle anderen Schaltelemente A, C, E geöffnet sind, ist ein elektrischer Fahrmodus mit einem Leistungsfluss von der Elektromaschine 8 über die zweite Stirnradstufe V2 möglich. Jedoch ist dies der einzige mögliche elektromotorische Fahrmodus. Ergänzend dazu gilt die Schaltmatrix gemäß 1b auch für die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 12.
  • 13 zeigt eine zwölfte 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 13 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a dadurch, dass ein fünftes formschlüssiges Schaltelement E zum Abkoppeln des Verbrennungsmotors 9 koaxial zum Planetenradsatz 3 angeordnet ist. Mithin ist das fünfte Schaltelement E koaxial zur Achse A2 angeordnet. Das zweite Zahnrad 53 der dritten Stirnradstufe V3 ist drehfest mit dem zweiten Zahnrad 62 des Zugmitteltriebs und mit dem zweiten Zahnrad 51 der ersten Stirnradstufe V1 verbunden, insbesondere drehfest auf einer gemeinsamen Welle 11 angeordnet, wobei die Welle 11 als Hohlwelle ausgebildet ist und in einem geschlossenen Zustand des fünften Schaltelements E drehfest mit dem Sonnenrad 31 verbunden ist. Das Schaltelement E wirkt ähnlich wie die Trennkupplung K0 gemäß 8a. Wenn das zweite Schaltelement B und das Schaltelement K3 zum Verblocken des Planetenradsatzes 3 geschlossen sind und alle anderen Schaltelemente A, C, E geöffnet sind, ist ein elektrischer Fahrmodus mit einem Leistungsfluss von der Elektromaschine 8 über die zweite Stirnradstufe V2 möglich. Ferner ist auch ein sechstes formschlüssiges Schaltelement F koaxial zum Planetenradsatz 3 angeordnet, wobei das sechste formschlüssige Schaltelement F in einem geschlossenen Zustand das Sonnenrad 31 mit einem Gehäuse 12 der Getriebeanordnung 2 drehfest verbindet. Das fünfte Schaltelement E und das sechste Schaltelement F sind zu einem dritten Doppelschaltelement DS3 zusammengefasst ausgebildet. Mithin weist die Hybridgetriebevorrichtung 1 zwei Doppelschaltelemente DS1, DS3 auf. Über das sechste Schaltelement F ist auch ein elektrischer Fahrmodus realisierbar, wobei die Übersetzung bei geschlossenen Schaltelementen F, B sowie geöffneten Schaltelementen A, C, K3, E kürzer ist als bei geschlossenen Schaltelementen E, B sowie geöffneten Schaltelementen A, C, K3, F. Mithin werden mittels des Doppeltschaltelements DS3 zwei weitere elektromotorische Fahrmodi realisiert. Ergänzend dazu gilt die Schaltmatrix gemäß 1b auch für die Hybridgetriebevorrichtung 1 gemäß 13.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hybridgetriebevorrichtung
    2
    Getriebeanordnung
    3
    Planetenradsatz
    4
    erste Getriebeeingangswelle
    5
    zweite Getriebeeingangswelle
    6
    Getriebeausgangswelle
    7
    Differenzial
    7a
    erste Seitenwelle
    7b
    zweite Seitenwelle
    8
    Elektromaschine
    9
    Verbrennungsmotor
    10
    Stirnradstufe (Getriebeabtriebsstirnradstufe)
    11
    Welle
    12
    Gehäuse
    31
    Sonnenrad des Planetenradsatzes
    32
    Hohlrad des Planetenradsatzes
    33
    Planetenträger des Planetenradsatzes
    34
    Planetenrad des Planetenradsatzes
    41
    erstes Zahnrad der ersten Stirnradstufe
    42
    erstes Zahnrad der zweiten Stirnradstufe
    43
    erstes Zahnrad der dritten Stirnradstufe
    44
    erstes Zahnrad der vierten Stirnradstufe
    45
    erstes Zahnrad der Getriebeabtriebsstirnradstufe
    51
    zweites Zahnrad der ersten Stirnradstufe
    52
    zweites Zahnrad der zweiten Stirnradstufe
    53
    zweites Zahnrad der dritten Stirnradstufe
    54
    zweites Zahnrad der vierten Stirnradstufe
    55
    zweites Zahnrad der Getriebeabtriebsstirnradstufe
    60
    Zugmittel des Zugmitteltriebs
    61
    erstes Zahnrad des Zugmitteltriebs
    62
    zweites Zahnrad des Zugmitteltriebs
    70
    Zwischenrad der Räderkette
    71
    erstes Zahnrad der Räderkette
    72
    zweites Zahnrad der Räderkette
    V1
    erste Stirnradstufe
    V2
    zweite Stirnradstufe
    V3
    dritte Stirnradstufe
    V4
    vierte Stirnradstufe
    DS1
    erstes Doppelschaltelement
    DS2
    zweites Doppelschaltelement
    DS3
    drittes Doppelschaltelement
    A
    erstes formschlüssiges Schaltelement
    B
    zweites formschlüssiges Schaltelement
    C
    drittes formschlüssiges Schaltelement
    D
    viertes formschlüssiges Schaltelement
    E
    fünftes formschlüssiges Schaltelement
    F
    sechstes formschlüssiges Schaltelement
    K3
    formschlüssiges Schaltelement zum Verblocken des Planetenradsatzes
    K0
    Trennkupplung
    TD
    Torsionsdämpfer
    H1.1
    hybridischer Fahrmodus
    H1.2
    hybridischer Fahrmodus
    H2
    hybridischer Fahrmodus
    H3.1
    hybridischer Fahrmodus
    H3.2
    hybridischer Fahrmodus
    H3.3
    hybridischer Fahrmodus
    H4
    hybridischer Fahrmodus
    E1
    elektromotorischer Fahrmodus
    E2
    elektromotorischer Fahrmodus
    E3
    elektromotorischer Fahrmodus
    ZE1
    elektromotorischer Fahrmodus
    ZE2
    elektromotorischer Fahrmodus
    EDA
    elektrodynamischer Anfahrmodus
    EDA1
    elektrodynamischer Anfahrmodus
    EDA2
    elektrodynamischer Anfahrmodus
    LiN
    Fahrmodus Laden in Neutral
    A1
    Achse
    A2
    Achse
    A3
    Achse
    A4
    Achse
    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 [0004]

Claims (15)

  1. Hybridgetriebevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug (100), aufweisend eine Getriebeanordnung (2) und wenigstens eine Elektromaschine (8), wobei die Getriebeanordnung (2) als Gangwechselgetriebe ausgebildet ist und wenigstens einen Planetenradsatz (3) sowie wenigstens ein Stirnradgetriebe mit einem ersten Teilgetriebe und einem zweiten Teilgetriebe aufweist, wobei das Stirnradgetriebe eine erste Getriebeeingangswelle (4) zur Anbindung eines Verbrennungsmotors (9), eine zweite Getriebeeingangswelle (5) zur Anbindung der Elektromaschine (8) und eine Getriebeausgangswelle (6) zur Anbindung eines Differenzials (7) aufweist, wobei die erste Getriebeeingangswelle (4) achsparallel zur zweiten Getriebeeingangswelle (5) angeordnet ist, wobei der Planetenradsatz (3) ein Sonnenrad (31), ein Hohlrad (32) sowie einen Planetenträger (33) mit mehreren daran angeordneten Planetenrädern (34) aufweist und achsparallel zu den beiden Getriebeeingangswellen (4, 5) angeordnet ist, wobei das erste Teilgetriebe zumindest eine erste Stirnradstufe (V1) und eine dritte Stirnradstufe (V3) aufweist, die im Leistungsfluss zwischen der ersten Getriebeeingangswelle (4) und der Getriebeausgangswelle (6) angeordnet sind, wobei das zweite Teilgetriebe zumindest eine zweite Stirnradstufe (V2) aufweist, die im Leistungsfluss zwischen dem Planetenträger (32) und der Getriebeausgangswelle (6) angeordnet ist.
  2. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Getriebeausgangswelle (6) über eine weitere Stirnradstufe (10) mit dem Differenzial (7), das eine erste Seitenwelle (7a) und eine zweite Seitenwelle (7b) aufweist, verbunden ist, wobei das Differenzial (7) koaxial zum Planetenradsatz (3) angeordnet ist, und wobei sich die zweite Seitenwelle (7b) axial durch den Planetenradsatz (3) erstreckt.
  3. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Differenzial (7) als Kugeldifferenzial ausgebildet ist.
  4. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend zumindest drei formschlüssige Schaltelemente (A, B, C), wobei das erste formschlüssige Schaltelement (A) in einem geschlossenen Zustand ein Zahnrad der ersten Stirnradstufe (V1) mit der Getriebeausgangswelle (6) drehfest verbindet, wobei das zweite formschlüssige Schaltelement (B) in einem geschlossenen Zustand ein Zahnrad der zweiten Stirnradstufe (V2) mit der Getriebeausgangswelle (6) drehfest verbindet, wobei das dritte formschlüssige Schaltelement (C) in einem geschlossenen Zustand ein Zahnrad der dritten Stirnradstufe (V3) mit der Getriebeausgangswelle (6) drehfest verbindet.
  5. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei das erste Schaltelement (A) und das dritte Schaltelement (C) zu einem ersten Doppelschaltelement (DS1) zusammengefasst ausgebildet sind.
  6. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweite Teilgetriebe eine vierte Stirnradstufe (V4) und ein viertes formschlüssiges Schaltelement (D) aufweist, wobei das vierte formschlüssige Schaltelement (D) in einem geschlossenen Zustand ein Zahnrad der vierten Stirnradstufe (V4) mit der Getriebeausgangswelle (6) drehfest verbindet.
  7. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei das zweite Schaltelement (B) und das vierte Schaltelement (D) zu einem zweiten Doppelschaltelement (DS2) zusammengefasst ausgebildet sind.
  8. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein fünftes formschlüssiges Schaltelement (E) koaxial zum Planetenradsatz (3) angeordnet ist, wobei das fünfte formschlüssige Schaltelement (E) im geschlossenen Zustand das Sonnenrad (31) mit der ersten Getriebeeingangswelle (4) drehfest verbindet.
  9. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei ein sechstes formschlüssiges Schaltelement (F) koaxial zum Planetenradsatz (3) angeordnet ist, wobei das sechste formschlüssige Schaltelement (F) in einem geschlossenen Zustand das Sonnenrad (31) mit einem Gehäuse (12) der Getriebeanordnung (2) drehfest verbindet, und wobei das fünfte Schaltelement (E) und das sechste Schaltelement (F) zu einem dritten Doppelschaltelement (DS3) zusammengefasst ausgebildet sind.
  10. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein formschlüssiges Schaltelement (K3) zum Verblocken des Planetenradsatzes (3) koaxial zum Planetenradsatz (3) angeordnet ist.
  11. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach Anspruch 10, wobei das formschlüssige Schaltelement (K3) zum Verblocken des Planetenradsatzes (3) in einem geschlossenen Zustand das Sonnenrad (31) mit dem Planetenträger (33) drehfest verbindet.
  12. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach Anspruch 10, wobei das formschlüssige Schaltelement (K3) zum Verblocken des Planetenradsatzes (3) in einem geschlossenen Zustand das Sonnenrad (31) mit dem Hohlrad (32) drehfest verbindet.
  13. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach Anspruch 10, wobei das formschlüssige Schaltelement (K3) zum Verblocken des Planetenradsatzes (3) in einem geschlossenen Zustand den Planetenträger (33) mit dem Hohlrad (32) drehfest verbindet.
  14. Hybridgetriebevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Trennkupplung (K0) zum Abkoppeln des Verbrennungsmotors (9) koaxial zu der ersten Getriebeeingangswelle (4) angeordnet ist.
  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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