DE102022201817B4 - Hybridgetriebe und Kraftfahrzeug mit einem Hybridgetriebe - Google Patents

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Michael Wechs
Johannes Kaltenbach
Martin Brehmer
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Max Bachmann
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    • B60K6/48—Parallel type
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    • B60K6/48—Parallel type
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
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    • B60K6/44—Series-parallel type
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Abstract

Hybridgetriebe (1) für ein Kraftfahrzeug (100), aufweisend• eine erste Getriebeeingangswelle (2) zur Anbindung einer Kurbelwelle (3.1) eines Verbrennungsmotors (3),• ein Überlagerungsgetriebe (6), umfassend einen ersten Planetenradsatz (P1) mit einem Sonnenrad (P11), einem Hohlrad (P12) und einem Planetenträger (P13) sowie einen zweiten Planetenradsatz (P2) mit einem Sonnenrad (P21), einem Hohlrad (P22) und einem Planetenträger (P23),• ein Differenzial (7) mit einer ersten Seitenwelle (7.1) und einer zweiten Seitenwelle (7.2), wobei die Seitenwellen (7.1, 7.2) zur Anbindung eines jeweiligen Rades des Kraftfahrzeugs (100) eingerichtet sind,• eine Hauptabtriebswelle (8), die koaxial zum Überlagerungsgetriebe (6) angeordnet und zur Anbindung des Differenzials (7) an das Überlagerungsgetriebe (6) eingerichtet ist,• ein erstes Schaltelement (A), das im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle (2) mit dem Sonnenrad (P11) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest verbindet,• ein zweites Schaltelement (B), das im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle (2) mit dem Planetenträger (P13) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest verbindet,• ein drittes Schaltelement (C), das im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle (2) mit dem Hohlrad (P12) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest verbindet,• ein viertes Schaltelement (D), das im geschlossenen Zustand das Sonnenrad (P21) des zweiten Planetenradsatzes (P2) mit einem Gehäuse (G) des Hybridgetriebes (1) drehfest verbindet, wobei die vier Schaltelemente (A, B, C, D) koaxial zum Überlagerungsgetriebe (6) angeordnet sind, gekennzeichnet durch eine zweite Getriebeeingangswelle (4) zur Anbindung einer Rotorwelle (5.1) einer ersten Elektromaschine (5), wobei das Hohlrad (P12) des ersten Planetenradsatzes (P1) mit dem Planetenträger (P23) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und mit der zweiten Getriebeeingangswelle (4) drehfest verbunden ist, wobei die vier Schaltelemente (A, B, C, D) formschlüssig ausgebildet und zum Schalten von drei verbrennungsmotorischen Gängen und zumindest eines elektromotorischen Gangs eingerichtet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe für ein Kraftfahrzeug, aufweisend zwei Getriebeeingangswellen zur Anbindung einer jeweiligen Antriebsmaschine, ein Überlagerungsgetriebe mit zwei Planetenradsätzen, ein Differenzial, eine Hauptabtriebswelle und mindestens vier formschlüssige Schaltelemente. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Hybridgetriebe.
  • 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.
  • Ferner offenbart US 2008 / 0 207 387 A1 ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug aufweisend eine Eingangswelle, ein Überlagerungsgetriebe mit einem ersten und zweiten Planetenradsatz, ein Differenzial, eine Abtriebswelle, die koaxial zum Überlagerungsgetriebe angeordnet und zur Anbindung des Differenzials an das Überlagerungsgetriebe eingerichtet ist sowie mehrere Schaltelemente, die koaxial zum Überlagerungsgetriebe angeordnet sind.
  • Ferner offenbart die DE 10 2014 018 463 A1 eine Antriebsvorrichtung für ein hybridgetriebenes Kraftfahrzeug, mit einer Brennkraftmaschine als Primärantrieb, einer Elektromaschine als Sekundärantrieb und mit durch Schaltelemente und Bremsen in unterschiedliche Übersetzungsstufen umschaltbaren, miteinander gekoppelten Planetengetrieben, die über Eingangselemente und Ausgangselemente mit einer gemeinsamen Abtriebswelle verbindbar sind und deren Reaktionselemente kuppelbar oder festbremsbar sind. Die Antriebsvorrichtung ist in einem elektromotorischen Antrieb, einem Übersetzungsstufen aufweisenden Primärantrieb oder in einem Hybridantrieb betreibbar. Zur Erzielung wirkungsgradgünstiger Fahrmodi sind im Primärantrieb bis zu sechs Übersetzungsstufen schaltbar.
  • Ferner offenbart die DE 10 2016 213 738 A1 ein Mehrstufengetriebe mit einer Eingangswellenachse und einer Ausgangswellenachse, die achsversetzt zueinander angeordnet sind, wobei zumindest eine erste Welle als Antrieb koaxial zur Eingangswellenachse angeordnet ist, wobei zumindest eine zweite Welle koaxial zur Ausgangswellenachse angeordnet ist, wobei fünf weitere Wellen vorgesehen sind, wobei eine erste Stirnradstufe und eine zweite Stirnradstufe sowie ein erster Planetenradsatz und ein zweiter Planetenradsatz vorgesehen sind. Ferner sind fünf Schaltelemente vorgesehen, sodass zumindest sechs Vorwärtsgänge und zumindest ein Rückwärtsgang schaltbar sind.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein alternatives Hybridgetriebe für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen. Insbesondere soll das Hybridgetriebe 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.
  • Ein erfindungsgemäßes Hybridgetriebe für ein Kraftfahrzeug umfasst
    • • eine erste Getriebeeingangswelle zur Anbindung einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors,
    • • eine zweite Getriebeeingangswelle zur Anbindung einer Rotorwelle einer ersten Elektromaschine,
    • • ein Überlagerungsgetriebe, umfassend einen ersten Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Planetenträger sowie einen zweiten Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Planetenträger,
    • • ein Differenzial mit einer ersten Seitenwelle und einer zweiten Seitenwelle, wobei die Seitenwellen zur Anbindung eines jeweiligen Rades des Kraftfahrzeugs eingerichtet sind,
    • • eine Hauptabtriebswelle, die koaxial zum Überlagerungsgetriebe angeordnet und zur Anbindung des Differenzials an das Überlagerungsgetriebe eingerichtet ist,
    • • ein erstes Schaltelement, das im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes drehfest verbindet,
    • • ein zweites Schaltelement, das im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle mit dem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes drehfest verbindet,
    • • ein drittes Schaltelement, das im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes drehfest verbindet,
    • • ein viertes Schaltelement, das im geschlossenen Zustand das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes mit einem Gehäuse des Hybridgetriebes drehfest verbindet,
    wobei die vier Schaltelemente koaxial zum Überlagerungsgetriebe angeordnet, formschlüssig ausgebildet und zum Schalten von drei verbrennungsmotorischen Gängen und zumindest eines elektromotorischen Gangs eingerichtet sind. Erfindungsgemäß ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes und mit der zweiten Getriebeeingangswelle drehfest verbunden. Durch das Fehlen von Vorgelegewellen wird das Hybridgetriebe kompakter, wobei insbesondere in radialer Richtung Bauraum eingespart wird.
  • Unter einer Anbindung einer Welle oder einer Vorrichtung an einer anderen Welle oder an einer anderen Vorrichtung ist zu verstehen, dass diese Wellen oder Vorrichtungen entweder unmittelbar miteinander verbunden sind oder mittelbar über mindestens ein weiteres Bauteil, insbesondere über weitere Wellen und Zahnräder miteinander verbunden sein können. Beispielsweise ist die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors über mindestens eine weitere Welle mit der ersten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden. Beispielsweise ist die Rotorwelle der Elektromaschine über mindestens eine weitere Welle mit der zweiten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden.
  • Insbesondere sind die beiden Getriebeeingangswellen koaxial zueinander ausgebildet und axial angrenzend aneinander, also nicht überlappend angeordnet. Unter einer Getriebeeingangswelle ist ein Getriebeelement zu verstehen, das zur Anbindung an eine jeweilige Antriebsmaschine, insbesondere an einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors oder einer Rotorwelle der Elektromaschine, eingerichtet ist. Die vom Verbrennungsmotor und/oder der ersten Elektromaschine erzeugte Antriebsleistung wird im Überlagerungsgetriebe zusammengeführt bzw. überlagert und 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.
  • Jeder der beiden Planetenradsätze des Überlagerungsgetriebes umfasst mehrere Planetenräder, die drehbar an dem jeweiligen Planetenträger gelagert sind und mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen bzw. im Zahneingriff sind. Der jeweiligen Planetenradsatz des Überlagerungsgetriebes 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. Das Überlagerungsgetriebe dient insbesondere als Summiergetriebe.
  • Durch die Kombination des Überlagerungsgetriebes mit den vier formschlüssigen Schaltelementen ergeben sich mehrere Funktionsmöglichkeiten für den Hybridantriebsstrang, beispielsweise verbrennungsmotorische bzw. hybridische Fahrmodi, elektromotorische Fahrmodi, Laden in neutral sowie ein elektrodynamischer Anfahrmodus. 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 einer Elektromaschine.
  • Bevorzugt weist das Hybridgetriebe genau vier formschlüssige Schaltelemente auf. Unter einem formschlüssigen Schaltelement ist ein Schaltelement zu verstehen, das zur Verbindung zweier Bauteile, insbesondere zweier Wellen eine Verzahnung und/oder Klauen aufweist, die zur Herstellung der drehfesten Verbindung formschlüssig ineinandergreifen, wobei die Übertragung einer Leistung von einem Kupplungsteil auf den anderen Kupplungsteil des Schaltelements in einem vollständig geschlossenen Zustand hauptsächlich durch einen Formschluss erfolgt. Beispielsweise sind alle vier Schaltelemente als Klauenkupplungen ausgebildet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind gemäß einer axialen Reihenfolge zunächst das Differenzial, daran angrenzend das vierte Schaltelement, daran angrenzend die Anbindung der ersten Elektromaschine, daran angrenzend der zweite Planetenradsatz des Überlagerungsgetriebes, daran angrenzend der erste Planetenradsatz des Überlagerungsgetriebes, daran angrenzend das dritte Schaltelement, daran angrenzend das zweite Schaltelement, daran angrenzend die Anbindung des Verbrennungsmotors und daran angrenzend das erste Schaltelement angeordnet. Mit anderen Worten befindet sich an einem ersten Endabschnitt des Gehäuses das Differenzial, wobei an einem zweiten Endabschnitt des Gehäuses, der entgegengesetzt zum ersten Gehäuseabschnitt angeordnet ist, das erste Schaltelement angeordnet ist. Eine Anbindung der jeweiligen Antriebsmaschine erfolgt bevorzugt über mindestens ein Zugmittel und/oder über mindestens ein Zwischenrad. Durch diese axiale Reihenfolge der Getriebeelemente wird das Hybridgetriebe sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung kompakter ausgebildet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Hybridgetriebe einen dritten Planetenradsatz auf, der koaxial zum Überlagerungsgetriebe sowie im Leistungsfluss zwischen dem Überlagerungsgetriebe und dem Differenzial angeordnet ist, wobei der dritte Planetenradsatz ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenträger aufweist. Der dritte Planetenradsatz erzeugt eine Konstantübersetzung. Demgegenüber sind der erste und zweite Planetenradsatz zu einem Überlagerungsgetriebe zusammengefasst. Auch der dritte Planetenradsatz umfasst mehrere Planetenräder, die drehbar an dem Planetenträger gelagert sind und mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen bzw. im Zahneingriff sind. Der dritte Planetenradsatz ist bevorzugt als Minusplanetenradsatz ausgebildet.
  • Vorzugsweise ist das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes mit der Hauptabtriebswelle drehfest verbunden, wobei der Planetenträger des dritten Planetenradsatzes an einem Differenzialkorb des Differenzials angebunden ist. Bevorzugt ist das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes mit einem Gehäuse des Hybridgetriebes drehfest verbunden. Beispielsweise ist der Planetenträger des dritten Planetenradsatzes mit dem Differenzialkorb drehfest 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.
  • Das Differenzial kann beispielsweise als Kegelraddifferenzial, Stirnraddifferenzial oder Planetenraddifferenzial ausgebildet sein. Die Seitenwellen des Differenzials sind gemeinsam auf einer Abtriebsachse des Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei die erste Getriebeeingangswelle und die zweite Getriebeeingangswelle koaxial zur Abtriebsachse angeordnet sind, wobei der Verbrennungsmotor und die erste Elektromaschine achsparallel zur Abtriebsachse angeordnet sind. Bevorzugt ist die Abtriebsachse die Frontantriebsachse des Kraftfahrzeugs. Mithin ist das Hybridgetriebe in einer Front-Quer-Anordnung im Kraftfahrzeug verbaut.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste Getriebeeingangswelle, die zweite Getriebeeingangswelle und die Hauptabtriebswelle als Hohlwellen ausgebildet, wobei sich die zweite Seitenwelle des Differenzials im Wesentlichen axial durch das gesamte Hybridgetriebe erstreckt. Mithin sind die Seitenwellen des Differenzials als Zentralwellen ausgebildet. Das Überlagerungsgetriebe kann dadurch vorteilhaft an das Differenzial positioniert werden, wobei dadurch das Hybridgetriebe in radialer und axialer Richtung kompakter wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes und der Hauptabtriebswelle drehfest verbunden. Bevorzugt ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Hybridgetriebe ein fünftes formschlüssiges Schaltelement auf, das koaxial zum Überlagerungsgetriebe angeordnet ist und in einem geschlossenen Zustand das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit einem Gehäuse des Hybridgetriebes drehfest verbindet. Mithin ist das fünfte formschlüssige Schaltelement dazu eingerichtet, im geschlossenen Zustand das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes stationär am Gehäuse des Hybridgetriebes festzulegen. Insbesondere schafft das fünfte formschlüssige Schaltelement einen weiteren elektromotorischen Gang, der eine kürzere Übersetzung aufweist. Der kurze elektromotorische Gangs wird vorzugsweise für rückwärts Anfahren verwendet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das erste und zweite Schaltelement oder das erste und dritte Schaltelement oder das zweite und dritte 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 Überlagerungsgetriebe und zum Differenzial ausgebildet, wobei sich die zweite Seitenwelle axial durch das Doppelschaltelement erstreckt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine zweite Elektromaschine an die erste Getriebeeingangswelle angebunden. Die zweite Elektromaschine ist bevorzugt als Startergenerator, insbesondere als Hochvolt-Startergenerator ausgebildet. Insbesondere ist die zweite Elektromaschine achsparallel zum Verbrennungsmotor sowie zur ersten Elektromaschine und zum Überlagerungsgetriebe angeordnet. Beispielsweise ist die zweite Elektromaschine über ein Zugmitteltrieb mit einer koaxial zur Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordneten Welle verbunden, wobei diese Welle über ein weiteres Zugmittel mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist. Bevorzugt erfolgt über die zweite Elektromaschine ein Start des Verbrennungsmotors aus einem rein elektrischen 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 eine Dämpfungseinrichtung achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle angeordnet, wobei die Dämpfungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors an das Hybridgetriebe anzubinden. 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.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein als Trennkupplung ausgebildetes Schaltelement achsparallel zu der ersten Getriebeeingangswelle angeordnet, wobei die Trennkupplung dazu eingerichtet ist, das Hybridgetriebe von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors abzukoppeln. Mithin ist die Trennkupplung in dem Antriebsstrang zwischen dem Verbrennungsmotor und der ersten Getriebeeingangswelle angeordnet. Weiterhin kann die Trennkupplung im Leistungsfluss vom Verbrennungsmotor nach der Dämpfungseinrichtung angeordnet sein. Mittels der Trennkupplung lässt sich der Verbrennungsmotor zum rein elektrischen Fahren abkoppeln, wodurch der elektrische Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs energieeffizienter wird. Die Trennkupplung kann entweder als formschlüssiges oder als kraftschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein. Ein als formschlüssiges Schaltelement ausgebildete Trennkupplung ist kompakter und weist weniger Verluste als ein kraftschlüssiges Schaltelement auf. Ein Vorteil einer als reibschlüssiges Schaltelement ausgebildeten Trennkupplung ergibt sich aus der Möglichkeit dieses auch unter Last öffnen zu können, beispielsweise bei einer Vollbremsung oder einer Fehlfunktion des Verbrennungsmotors. Insbesondere kann eine reibschlüssige Trennkupplung auch bei Differenzdrehzahl der beiden Kupplungsteile geschlossen werden, sodass beispielsweise ein sogenannter „Schwungstart“ des Verbrennungsmotors mittels der zweiten Elektromaschine möglich ist, wobei dazu insbesondere die Trägheitsmasse der zweiten Elektromaschine zum Starten des Verbrennungsmotors ausgenutzt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Getriebeeingangswelle dazu eingerichtet, zumindest über ein Zugmittel und/oder über mindestens ein Zwischenrad mit dem achsparallel zum Überlagerungsgetriebe angeordneten Verbrennungsmotor verbunden zu sein. Unter dem Begriff verbunden 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 Welle, eine Verzahnung, insbesondere eine Stirnradverzahnung, und/oder ein Umschlingungsmittel erfolgen. Beispielsweise ist das Zugmittel eine Kette oder ein Riemen. Vorzugsweise umschlingt das Zugmittel einen ersten Verzahnungsabschnitt, der koaxial zur Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordnet ist und einen zweiten Verzahnungsabschnitt, der koaxial zur ersten Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Alternativ kann der Verbrennungsmotor über eine Räderkette angebunden sein. Beispielsweise bilden mehrere Zahnräder eine Räderkette, wobei mindestens ein Zahnrad koaxial zur Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordnet ist, und wobei mindestens ein weiteres Zahnrad koaxial zur ersten Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Insbesondere ist ein Zwischenrad zwischen den beiden Zahnrädern angeordnet, wobei das Zwischenrad mit beiden Zahnrädern kämmt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Getriebeeingangswelle dazu eingerichtet, zumindest über ein Zugmittel und/oder über mindestens ein Zwischenrad mit der achsparallel zum Überlagerungsgetriebe angeordneten ersten Elektromaschine verbunden zu sein. Vorzugsweise umschlingt das Zugmittel einen ersten Verzahnungsabschnitt, der koaxial zur Rotorwelle der ersten Elektromaschine angeordnet ist und einen zweiten Verzahnungsabschnitt, der koaxial zur zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Alternativ kann die erste Elektromaschine über eine Räderkette angebunden sein. Beispielsweise bilden mehrere Zahnräder eine Räderkette, wobei eines der Zahnräder koaxial zur Rotorwelle der ersten Elektromaschine angeordnet ist, und wobei ein weiteres Zahnrad koaxial zur zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Insbesondere ist ein Zwischenrad zwischen den beiden Zahnrädern angeordnet.
  • Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor, zumindest eine erste Elektromaschine und ein erfindungsgemäßes Hybridgetriebe, wobei das Hybridgetriebe, der Verbrennungsmotor und die erste Elektromaschine achsparallel zueinander angeordnet sind. Optional umfasst das Kraftfahrzeug ferner zumindest eine zweite Elektromaschine, die achsparallel zu dem Hybridgetriebe, dem Verbrennungsmotor und der ersten Elektromaschine angeordnet ist. Ferner optional umfasst das Kraftfahrzeug zumindest eine dritte Elektromaschine, die an einer Heck-Antriebsachse angeordnet ist und somit achsparallel zu dem Hybridgetriebe, dem Verbrennungsmotor und der ersten Elektromaschine bzw. auch zu der zweiten Elektromaschine 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 einen Antriebsstrang mit einem Hybridgetriebe gemäß einer ersten Ausführungsform,
    • 1 b eine Schaltmatrix für das Hybridgetriebe des Antriebsstrangs nach 1a,
    • 2 ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang gemäß 1a.
    • 3 einen Antriebsstrang mit einem Hybridgetriebe gemäß einer zweiten Ausführungsform,
    • 4 einen Antriebsstrang mit einem Hybridgetriebe gemäß einer dritten Ausführungsform, und
    • 5 einen Antriebsstrang mit einem Hybridgetriebe gemäß einer vierten Ausführungsform.
  • 1a zeigt einen Antriebsstrang mit einem Hybridgetriebe 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Hybridgetriebe 1 ist gemäß 2 stark vereinfacht in einem Kraftfahrzeug 100 verbaut dargestellt.
  • 2 zeigt das Kraftfahrzeug 100 mit zwei Achsen und vier Rädern 101, 102, 103, 104, wobei das Hybridgetriebe 1 an der Front-Achse des Kraftfahrzeugs 100 quer angeordnet ist. Ein Verbrennungsmotor 3 ist achsparallel zum Hybridgetriebe 1 angeordnet und antriebswirksam mit dem Hybridgetriebe 1 verbunden. Eine erste Elektromaschine 5 ist achsparallel zum Hybridgetriebe 1 und zum Verbrennungsmotor 3 angeordnet sowie antriebswirksam mit dem Hybridgetriebe 1 verbunden. Das Hybridgetriebe 1 weist ein Differenzial 7 mit zwei Seitenwellen 7.1, 7.2 auf. Über die beiden Seitenwellen 7.1, 7.2 des Differenzials 7 wird die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 3 und/oder der ersten Elektromaschine 5 auf die Antriebsräder 101, 102 an der Front-Achse des Kraftfahrzeugs 100 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. Durch eine weitere Elektromaschine an der Heck-Achse kann insbesondere ein Allrad-Antriebssystem realisiert werden. Alternativ kann der Antrieb an der Heck-Achse des Kraftfahrzeugs 100, wie vorliegend dargestellt, entfallen, wodurch Kosten, Gewicht und Bauraum eingespart werden.
  • Gemäß 1a umfasst das Hybridgetriebe 1 eine erste Getriebeeingangswelle 2 zur Anbindung einer Kurbelwelle 3.1 des Verbrennungsmotors 3 und eine zweite Getriebeeingangswelle 4 zur Anbindung einer Rotorwelle 5.1 der ersten Elektromaschine 5 sowie vier formschlüssige Schaltelemente A, B, C, D. Die beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 sind koaxial zueinander sowie axial aneinander angrenzend angeordnet, sodass sich die beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 in axialer Richtung nicht überlappen. Alle vier formschlüssigen Schaltelemente A, B, C, D sind koaxial zu den beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 angeordnet.
  • Ferner umfasst das Hybridgetriebe 1 ein Überlagerungsgetriebe 6, mit einem ersten Planetenradsatz P1 mit einem Sonnenrad P11, einem Hohlrad P12 und einem Planetenträger P13 sowie mit einem zweiten Planetenradsatz P2 mit einem Sonnenrad P21, einem Hohlrad P22 und einem Planetenträger P23. Am jeweiligen Planetenträger P13, P23 sind Planetenräder P14, 24 drehbar gelagert, die mit dem jeweiligen Sonnenrad P11, P21 und dem jeweiligen Hohlrad P12, P22 in Zahneingriff sind.
  • Das Hybridgetriebe 1 umfasst auch ein Differenzial 7 und eine Hauptabtriebswelle 8, die koaxial zum Überlagerungsgetriebe 6 angeordnet und zur Anbindung des Differenzials 7 an das Überlagerungsgetriebe 6 eingerichtet ist. Das Differenzial 7 ist stark vereinfacht dargestellt, wobei die Seitenwellen des Differenzials nicht dargestellt sind. Die Seitenwellen des Differenzials 7 sind beispielsweise in 2, 4 und 5 dargestellt. Die beiden Getriebeeingangswellen 2, 4 und die Hauptabtriebswelle 8 sind als Hohlwellen ausgebildet, wobei sich eine der beiden nicht dargestellten Seitenwellen des Differenzials 7 im Wesentlichen axial durch das gesamte Hybridgetriebe 1 erstreckt. 1 hat das Überlagerungsgetriebe 6, die Anbindung der Wellen des Überlagerungsgetriebes 6 und die Schaltelemente A, B, C, D im Fokus.
  • Das erste Schaltelement A verbindet im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle 2 drehfest mit dem Sonnenrad P11 des ersten Planetenradsatzes P1. An der ersten Getriebeeingangswelle 2 ist ein Festrad 20 angeordnet, wobei das Festrad 20 Teil eines Zugmitteltriebs zur Anbindung der Kurbelwelle 3.1 des Verbrennungsmotors 3 ist. Der Zugmitteltrieb umfasst ferner das Zugmittel 22 und ein Zahnrad 21, das drehfest mit der Kurbelwelle 3.1 verbunden ist. Mithin wird die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 3 über den Zugmitteltrieb mittels des Zugmittels 22 von der Kurbelwelle 3.1 auf die achsparallel dazu angeordnete erste Getriebeeingangswelle 2 übertragen.
  • Das zweite Schaltelement B verbindet im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle 2 drehfest mit dem Planetenträger P13 des ersten Planetenradsatzes P1. Der Planetenträger P13 des ersten Planetenradsatzes P1 ist mit dem Hohlrad P22 des zweiten Planetenradsatzes P2 und mit der Hauptabtriebswelle 8 drehfest verbunden.
  • Das dritte Schaltelement C verbindet im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle 2 drehfest mit dem Hohlrad P12 des ersten Planetenradsatzes P1. Das Hohlrad P12 des ersten Planetenradsatzes P1 ist mit dem Planetenträger P23 des zweiten Planetenradsatzes P2 und mit der zweiten Getriebeeingangswelle 4 drehfest verbunden. An der zweiten Getriebeeingangswelle 4 ist ein Festrad 40 angeordnet, wobei das Festrad 40 Teil einer Räderkette zur Anbindung der Rotorwelle 5.1 der ersten Elektromaschine 5 ist. Die Räderkette umfasst ferner das Zwischenrad 42 und ein Zahnrad 41, das drehfest mit der Rotorwelle 5.1 verbunden ist. Mithin wird die Antriebsleistung der ersten Elektromaschine 5 über die Räderkette mittels Zwischenrad 42 von der Rotorwelle 5.1 auf die achsparallel dazu angeordnete zweite Getriebeeingangswelle 4 übertragen.
  • Das vierte Schaltelement D verbindet im geschlossenen Zustand das Sonnenrad P21 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest mit einem Gehäuse G des Hybridgetriebes 1. Je nach Schaltstellung der vier Schaltelemente wird die Antriebsleistung der beiden Antriebsmaschinen im Überlagerungsgetriebe zusammengeführt und über die Hauptabtriebswelle 8 in das Differenzial 7 eingeleitet.
  • Gemäß einer axialen Reihenfolge beginnend an einem ersten Endabschnitt des Hybridgetriebes 1 ist zunächst das Differenzial 7, daran angrenzend das vierte Schaltelement D, daran angrenzend die Anbindung der ersten Elektromaschine 5, daran angrenzend der zweite Planetenradsatz P2 des Überlagerungsgetriebes 6, daran angrenzend der erste Planetenradsatz P1 des Überlagerungsgetriebes 6, daran angrenzend das dritte Schaltelement C, daran angrenzend das zweite Schaltelement B, daran angrenzend die Anbindung des Verbrennungsmotors 3 und daran angrenzend das erste Schaltelement A angeordnet. Mithin ist das erste Schaltelement A in einem zweiten Endabschnitt des Hybridgetriebes 1 angeordnet, der entgegengesetzt zum ersten Endabschnitt ist. Vorteilhaft an dem vorliegenden Hybridgetriebe 1 ist insbesondere die einfache und kompakte Bauweise, die Verwendung von nur drei Aktuatoren zum Schalten der vier formschlüssigen Schaltelemente A, B, C, D, geringe Bauteilbelastungen und geringe Getriebeverluste aufgrund der formschlüssigen Schaltelemente A, B, C, D, ein guter Verzahnungswirkungsgrad, sowohl verbrennungsmotorisch als auch elektrisch, und ein gute Übersetzungsreihe.
  • Der Antriebsstrang mit dem Hybridgetriebe 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, D aufgeführt sind, und wobei in den Zeilen der Schaltmatrix die jeweiligen Fahrmodi H1, H2, H3, E2, 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, D dargestellt, wobei kein Eintrag einen geöffneten Zustand des jeweiligen Schaltelements A, B, C, D anzeigt. Mittels der vier formschlüssigen Schaltelemente A, B, C, D werden drei verbrennungsmotorische Gänge bzw. hybridische Fahrmodi H1, H2, H3, ein rein elektromotorischer Gang bzw. elektromotorischer Fahrmodus E2, ein elektrodynamischer Anfahrmodus EDA und der Fahrmodus Laden in Neutral LiN realisiert.
  • In einem ersten hybridischen Fahrmodus H1 sind das erste und vierte Schaltelement A und D geschlossen, wobei das zweite und dritte Schaltelement B und C geöffnet sind. In einem zweiten hybridischen Fahrmodus H2 sind vorliegend das zweite und vierte Schaltelement B und D geschlossen, wobei das erste und dritte Schaltelement A und C geöffnet sind. Im hybridische Fahrmodus H2 kann zusätzlich zu dem zweiten Schaltelement B ein beliebiges weiteres Schaltelement geschlossen werden, da nur das zweite Schaltelement B für die Gangbildung benötigt wird. Zur Schaltung, also für den Schaltvorgang ist es jedoch notwendig, wie dargestellt, das zweite und vierte Schaltelement B und D zu schließen. In einem dritten hybridischen Fahrmodus H3 sind das dritte und vierte Schaltelement C und D geschlossen, wobei das erste und zweite Schaltelement A und B geöffnet sind. 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 unterstützen kann.
  • In einem rein elektrischen Fahrmodus E2 ist nur das vierte Schaltelement D geschlossen, wobei das erste, zweite und dritte Schaltelement A, B und C geöffnet sind. Der Antrieb des Fahrzeugs 100 erfolgt ausschließlich über die erste Elektromaschine 5, wobei der Verbrennungsmotor 3 vom Antrieb entkoppelt ist.
  • Das Anfahren des Fahrzeugs 100 erfolgt über das Überlagerungsgetriebe 6 mittels des Fahrmodus elektrodynamisches Anfahren EDA, wobei eine variable Übersetzung am ersten Planetenradsatz P1 des Überlagerungsgetriebes 6 bereitgestellt wird. Im elektrodynamischen Anfahrmodus EDA ist nur das erste Schaltelement A geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente B, C, D geöffnet sind. Der Verbrennungsmotor 3 ist über das Schaltelement A mit dem Sonnenrad P11 des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden, wobei die erste Elektromaschine 5 am Hohlrad P12 des ersten Planetenradsatzes P1 das Drehmoment des Verbrennungsmotors 3 abstützt. Der Planetenträger P13 des ersten Planetenradsatzes P1 ist mit der Hauptabtriebswelle 8 verbunden. Aus diesem elektrodynamisches Anfahrmodus EDA kann der Verbrennungsmotor 3 in den hybridischen Fahrmodus H1 gelangen, weil das erste Schaltelemente A in dem hybridischen Fahrmodus H1 geschlossen ist.
  • Eine Lastschaltung aus dem hybridischen Fahrmodus H1 in den hybridischen Fahrmodus H2 ist ebenso wie eine Lastschaltung aus dem hybridischen Fahrmodus H2 in den hybridischen Fahrmodus H3 möglich. Ein elektrodynamischer Zustand des Hybridgetriebes 1 wird sowohl zum elektrodynamischen Anfahren als auch für diese Lastschaltungen verwendet. Beide Lastschaltungen erfolgen abtriebsgestützt durch die erste Elektromaschine 5, wobei das vierte Schaltelement D dabei stets geschlossen ist.
  • Beispielsweise erfolgt die Lastschaltung aus dem hybridischen Fahrmodus H1 in den hybridischen Fahrmodus H2 durch den Ablauf folgender Verfahrensschritte: Im Ausgangszustand, dem hybridischen Fahrmodus H1 sind die Schaltelemente A und D geschlossen. Die Momente von Verbrennungsmotor 3 und erster Elektromaschine 5 werden derart eingestellt, dass einerseits das gewünschte Abtriebsmoment bereitgestellt wird und andererseits das auszulegende formschlüssige Schaltelement A lastfrei wird. Insbesondere erfolgt ein Lastabbau an dem ersten Schaltelement A und ein gleichzeitiger Lastaufbau an der ersten Elektromaschine 5. Danach wird das erste Schaltelement A geöffnet. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 wird abgesenkt, sodass das zweite Schaltelement B synchron wird. Dazu geht der Verbrennungsmotor 3 in den Schubbetrieb. Das zweite Schaltelement B kann dann eingelegt werden. Das vierte Schaltelement D bleibt während der Schaltung geschlossen. Die Lastschaltung aus dem hybridischen Fahrmodus H2 in den hybridischen Fahrmodus H3 verläuft entsprechend der Lastschaltung aus dem hybridischen Fahrmodus H1 in den hybridischen Fahrmodus H2, jedoch mit den dafür notwendigen Schaltelementen gemäß der Schaltmatrix. Eine Rückschaltung erfolgt analog zur Hochschaltung, nur in umgekehrter Reihenfolge der Verfahrensschritte. Auch Schubschaltungen sind möglich, da die erste Elektromaschine 5 ein Moment am ersten Planetenradsatz P1 bremsend abstützen kann.
  • Der Fahrmodus LiN steht für Laden in Neutral und erlaubt einen Generatorbetrieb der ersten Elektromaschine 5 zur Erzeugung von elektrischer Energie, insbesondere um einen elektrischen Energiespeicher zu laden oder elektrische Verbraucher zu versorgen. Ein Verbraucher kann auch eine zweite Elektromaschine sein, die beispielsweise an der Heck-Achse des Fahrzeugs 100 angeordnet ist und das Fahrzeug 100 elektrisch antreibt. In dem Fahrmodus LiN ist nur das dritte Schaltelement C geschlossen, wobei alle anderen Schaltelemente A, B, D geöffnet sind. In dem Fahrmodus LiN drehen die erste Elektromaschine 5 und der Verbrennungsmotor 3 in einem festen Verhältnis zueinander. Dadurch ist auch ein Start des Verbrennungsmotors 3 mit der ersten Elektromaschine 5 möglich. Ferner ist ein Übergang von dem Fahrmodus LiN in den hybridischen Fahrmodus H3 möglich, weil das dritte Schaltelement C in beiden Fahrmodi geschlossen ist.
  • 3 zeigt eine zweite Ausgestaltung des Hybridgetriebes 1 in einem Antriebsstrang, wobei diese zweite Ausgestaltung des Hybridgetriebes 1 im Wesentlichen auf die Ausgestaltung des Hybridgetriebes 1 gemäß 1a beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 1a verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a durch ein fünftes formschlüssiges Schaltelement E, das koaxial zum Überlagerungsgetriebe 6 angeordnet ist. Das fünfte Schaltelement E verbindet in einem geschlossenen Zustand das Sonnenrad P11 des ersten Planetenradsatzes P1 drehfest mit einem Gehäuse G des Hybridgetriebes 1. Durch das fünfte Schaltelement E wird ein weiterer elektrischer Fahrmodus realisiert, wobei dazu nur das fünfte Schaltelement E geschlossen ist und das erste, zweite, dritte und vierte Schaltelement A, B, C und D geöffnet sind. In diesem weiteren elektrischen Fahrmodus ist eine Übersetzung für die erste Elektromaschine 5 kürzer als im elektrischen Fahrmodus E2, wobei der Antrieb des Fahrzeugs 100 ausschließlich über die erste Elektromaschine 5 erfolgt, und wobei der Verbrennungsmotor 3 vom Antrieb entkoppelt ist. Vorzugsweise wird dieser weiteren elektrischen Fahrmodus für rückwärts Anfahren verwendet, da bei Rückwärtsfahrt kein EDA Modus zur Verfügung steht. 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 elektrische Fahrmodus bei Vorwärts- und Rückwärtsfahrt als rein elektrischer Kriechgang verwendet werden, beispielsweise in einem Parkhaus, wo nur begrenzte Geschwindigkeiten auftreten und ein verbrennungsmotorischer Betrieb nicht erwünscht ist. Das fünfte Schaltelement E ist axial angrenzend an dem ersten Schaltelement A angeordnet. Ansonsten entsprechen sich das Hybridgetriebe 1 nach 1a und das Hybridgetriebe 1 nach 3. Die Schaltmatrix gemäß 1b gilt auch für das Hybridgetriebe 1 gemäß 3.
  • 4 zeigt eine dritte Ausgestaltung des Hybridgetriebes 1 in einem Antriebsstrang, wobei diese dritte Ausgestaltung des Hybridgetriebes 1 im Wesentlichen auf die Ausgestaltung des Hybridgetriebes 1 gemäß 3 beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 1a und 3 verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 4 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 durch einen dritten Planetenradsatz P3, der koaxial zum Überlagerungsgetriebe 6 sowie im Leistungsfluss zwischen dem Überlagerungsgetriebe 6 und dem Differenzial 7 angeordnet ist. Der dritte Planetenradsatz P3 weist ein Sonnenrad P31, ein Hohlrad P32 und einen Planetenträger P33 auf. Mehrere Planetenräder P34 sind drehbar am Planetenträger P33 aufgenommen und kämmen mit dem Sonnenrad P31 und dem Hohlrad P32 des dritten Planetenradsatzes P3. Das Sonnenrad P31 des dritten Planetenradsatzes P3 ist mit der Hauptabtriebswelle 8 drehfest verbunden, wobei der Planetenträger P33 des dritten Planetenradsatzes P3 mit einem Differenzialkorb 7.3 des Differenzials 7 drehfest verbunden ist. Ferner ist das Hohlrad P32 des dritten Planetenradsatzes P3 mit einem Gehäuse G des Hybridgetriebes 1 drehfest verbunden, somit stationär festgelegt.
  • Des Weiteren unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel gemäß 4 von dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 durch eine zweite Elektromaschine 10 und eine Dämpfungseinrichtung 9. Die zweite Elektromaschine 10 ist als Hochvolt-Startergenerator ausgebildet und über einen Zugmitteltrieb mit der Kurbelwelle 3.1 des Verbrennungsmotors 3 und der ersten Getriebeeingangswelle 2 antriebswirksam verbunden. Der Zugmitteltrieb umfasst ein drehfest mit der Rotorwelle 10.1 der zweiten Elektromaschine 10 verbundenes Zahnrad 31, ein Festrad 30 an einer Zwischenwelle 11 und ein Zugmittel 32, welches das Zahnrad 31 und das Festrad 30 umschlingt. Die zweite Elektromaschine 10 kann alternativ über eine Räderkette an die Zwischenwelle 11 angebunden sein. Die Zwischenwelle 11 ist koaxial zur Kurbelwelle 3.1 des Verbrennungsmotors 3 angeordnet und verbindet über die Dämpfungseinrichtung 9 die Kurbelwelle 3.1 des Verbrennungsmotors 3 mit dem Hybridgetriebe 1. Dazu ist das Zahnrad 21 drehfest mit der Zwischenwelle 11 verbunden, wobei an der ersten Getriebeeingangswelle 2 das Festrad 20 angeordnet ist, und wobei das Zugmittel 22 das Zahnrad 21 und das Festrad 20 umschlingt. Alternativ kann die zweite Elektromaschine 10 auch koaxial zum Verbrennungsmotor 3 angeordnet sein. Ferner sind in 4 die beiden Seitenwellen 7.1, 7.2 des Differenzials 7 dargestellt. Die zweite Seitenwelle 7.2 des Differenzials 7 erstreckt sich im Wesentlichen axial durch das gesamte Hybridgetriebe 1. Der dritte Planetenradsatz P3 ist axial zwischen dem Differenzial 7 und dem vierten Schaltelement D angeordnet. Ansonsten entsprechen sich das Hybridgetriebe 1 nach 3 und das Hybridgetriebe 1 nach 4. Die Schaltmatrix gemäß 1b gilt auch für das Hybridgetriebe 1 gemäß 4.
  • 5 zeigt eine vierte Ausgestaltung des Hybridgetriebes 1 in einem Antriebsstrang, wobei diese vierte Ausgestaltung des Hybridgetriebes 1 im Wesentlichen auf die Ausgestaltung des Hybridgetriebes 1 gemäß 4 beruht. Deswegen wird auf die Erklärungen zu 1a, 3 und 4 verwiesen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 5 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 durch ein als Trennkupplung K0 ausgebildetes Schaltelement. Die Trennkupplung K0 ist koaxial zur Kurbelwelle 3.1 des Verbrennungsmotors 3 angeordnet, somit achsparallel zu der ersten Getriebeeingangswelle 2. Die Trennkupplung K0 ist dazu eingerichtet, das Hybridgetriebe 1 von der Kurbelwelle 3.1 des Verbrennungsmotors 3 abzukoppeln. In einem geöffneten Zustand der Trennkupplung K0 ist die Zwischenwelle 11 von der Dämpfungseinrichtung 9 und somit von der Kurbelwelle 3.1 des Verbrennungsmotors 3 entkoppelt. Vorliegend ist die Trennkupplung K0 als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. Alternativ kann die Trennkupplung K0 als kraftschlüssiges Schaltelement, beispielsweise als Lamellenkupplung ausgebildet sein. Ansonsten entsprechen sich das Hybridgetriebe 1 nach 4 und das Hybridgetriebe 1 nach 5. Die Schaltmatrix gemäß 1b gilt auch für das Hybridgetriebe 1 gemäß 5.
  • Bezugszeichen
    • 1
    Hybridgetriebe
    2
    erste Getriebeeingangswelle
    3
    Verbrennungsmotor
    3.1
    Kurbelwelle
    4
    zweite Getriebeeingangswelle
    5
    erste Elektromaschine
    5.1
    Rotorwelle
    6
    Überlagerungsgetriebe
    7
    Differenzial
    7.1
    erste Seitenwelle
    7.2
    zweite Seitenwelle
    8
    Hauptabtriebswelle
    9
    Dämpfungseinrichtung
    10
    zweite Elektromaschine
    10.1
    Rotorwelle
    11
    Zwischenwelle
    20
    Festrad
    21
    Zahnrad
    22
    Zugmittel
    30
    Festrad
    31
    Zahnrad
    32
    Zugmittel
    40
    Festrad
    41
    Zahnrad
    42
    Zwischenrad
    G
    Gehäuse
    DS
    Doppelschaltelement
    A
    erstes Schaltelement
    B
    zweites Schaltelement
    C
    drittes Schaltelement
    D
    viertes Schaltelement
    E
    fünftes Schaltelement
    K0
    Trennkupplung
    H1
    erster verbrennungsmotorischer Gang
    H2
    zweiter verbrennungsmotorischer Gang
    H3
    dritter verbrennungsmotorischer Gang
    E2
    elektromotorischer Gang
    EDA
    elektrodynamischer Anfahrmodus
    Lin
    Fahrmodus Laden in Neutral
    P1
    erster Planetenradsatz
    P11
    Sonnenrad
    P12
    Hohlrad
    P13
    Planetenträger
    P14
    Planetenrad
    P2
    zweiter Planetenradsatz
    P21
    Sonnenrad
    P22
    Hohlrad
    P23
    Planetenträger
    P24
    Planetenrad
    P3
    dritter Planetenradsatz
    P31
    Sonnenrad
    P32
    Hohlrad
    P33
    Planetenträger
    P34
    Planetenrad
    100
    Kraftfahrzeug
    101
    Rad
    102
    Rad
    103
    Rad
    104
    Rad

Claims (14)

  1. Hybridgetriebe (1) für ein Kraftfahrzeug (100), aufweisend • eine erste Getriebeeingangswelle (2) zur Anbindung einer Kurbelwelle (3.1) eines Verbrennungsmotors (3), • ein Überlagerungsgetriebe (6), umfassend einen ersten Planetenradsatz (P1) mit einem Sonnenrad (P11), einem Hohlrad (P12) und einem Planetenträger (P13) sowie einen zweiten Planetenradsatz (P2) mit einem Sonnenrad (P21), einem Hohlrad (P22) und einem Planetenträger (P23), • ein Differenzial (7) mit einer ersten Seitenwelle (7.1) und einer zweiten Seitenwelle (7.2), wobei die Seitenwellen (7.1, 7.2) zur Anbindung eines jeweiligen Rades des Kraftfahrzeugs (100) eingerichtet sind, • eine Hauptabtriebswelle (8), die koaxial zum Überlagerungsgetriebe (6) angeordnet und zur Anbindung des Differenzials (7) an das Überlagerungsgetriebe (6) eingerichtet ist, • ein erstes Schaltelement (A), das im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle (2) mit dem Sonnenrad (P11) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest verbindet, • ein zweites Schaltelement (B), das im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle (2) mit dem Planetenträger (P13) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest verbindet, • ein drittes Schaltelement (C), das im geschlossenen Zustand die erste Getriebeeingangswelle (2) mit dem Hohlrad (P12) des ersten Planetenradsatzes (P1) drehfest verbindet, • ein viertes Schaltelement (D), das im geschlossenen Zustand das Sonnenrad (P21) des zweiten Planetenradsatzes (P2) mit einem Gehäuse (G) des Hybridgetriebes (1) drehfest verbindet, wobei die vier Schaltelemente (A, B, C, D) koaxial zum Überlagerungsgetriebe (6) angeordnet sind, gekennzeichnet durch eine zweite Getriebeeingangswelle (4) zur Anbindung einer Rotorwelle (5.1) einer ersten Elektromaschine (5), wobei das Hohlrad (P12) des ersten Planetenradsatzes (P1) mit dem Planetenträger (P23) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und mit der zweiten Getriebeeingangswelle (4) drehfest verbunden ist, wobei die vier Schaltelemente (A, B, C, D) formschlüssig ausgebildet und zum Schalten von drei verbrennungsmotorischen Gängen und zumindest eines elektromotorischen Gangs eingerichtet sind.
  2. Hybridgetriebe (1) nach Anspruch 1, wobei gemäß einer axialen Reihenfolge zunächst das Differenzial (7), daran angrenzend das vierte Schaltelement (D), daran angrenzend die Anbindung der ersten Elektromaschine (5), daran angrenzend der zweite Planetenradsatz (P2) des Überlagerungsgetriebes (6), daran angrenzend der erste Planetenradsatz (P1) des Überlagerungsgetriebes (6), daran angrenzend das dritte Schaltelement (C), daran angrenzend das zweite Schaltelement (B), daran angrenzend die Anbindung des Verbrennungsmotors (3) und daran angrenzend das erste Schaltelement (A) angeordnet sind.
  3. Hybridgetriebe (1) nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen dritten Planetenradsatz (P3), der koaxial zum Überlagerungsgetriebe (6) sowie im Leistungsfluss zwischen dem Überlagerungsgetriebe (6) und dem Differenzial (7) angeordnet ist, wobei der dritte Planetenradsatz (P3) ein Sonnenrad (P31), ein Hohlrad (P32) und einen Planetenträger (P33) aufweist.
  4. Hybridgetriebe (1) nach Anspruch 3, wobei das Sonnenrad (P31) des dritten Planetenradsatzes (P3) mit der Hauptabtriebswelle (8) drehfest verbunden ist, wobei der Planetenträger (P33) des dritten Planetenradsatzes (P3) an einem Differenzialkorb (7.3) des Differenzials (7) angebunden ist.
  5. Hybridgetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Planetenträger (P13) des ersten Planetenradsatzes (P1) mit dem Hohlrad (P22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und mit der Hauptabtriebswelle (8) drehfest verbunden ist.
  6. Hybridgetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend ein fünftes formschlüssiges Schaltelement (E), das koaxial zum Überlagerungsgetriebe (6) angeordnet ist und in einem geschlossenen Zustand das Sonnenrad (P11) des ersten Planetenradsatzes (P1) mit einem Gehäuse (G) des Hybridgetriebes (1) drehfest verbindet.
  7. Hybridgetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste und zweite Schaltelement (A, B) oder das erste und dritte Schaltelement (A, C) oder das zweite und dritte Schaltelement (B, C) zu einem Doppelschaltelement (DS) zusammengefasst ausgebildet sind.
  8. Hybridgetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine zweite Elektromaschine (10) an die erste Getriebeeingangswelle (2) angebunden ist.
  9. Hybridgetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein als Trennkupplung (K0) ausgebildetes Schaltelement achsparallel zu der ersten Getriebeeingangswelle (2) angeordnet ist, wobei die Trennkupplung (K0) dazu eingerichtet ist, das Hybridgetriebe (1) von der Kurbelwelle (3.1) des Verbrennungsmotors (3) abzukoppeln.
  10. Hybridgetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Dämpfungseinrichtung (9) achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle (2) angeordnet ist, wobei die Dämpfungseinrichtung (9) dazu eingerichtet ist, die Kurbelwelle (3.1) des Verbrennungsmotors (3) an das Hybridgetriebe (1) anzubinden.
  11. Hybridgetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Getriebeeingangswelle (2) dazu eingerichtet ist, zumindest über ein Zugmittel und/oder über mindestens ein Zwischenrad mit dem achsparallel zum Überlagerungsgetriebe (6) angeordneten Verbrennungsmotor (3) verbunden zu sein.
  12. Hybridgetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweite Getriebeeingangswelle (4) dazu eingerichtet ist, zumindest über ein Zugmittel und/oder über mindestens ein Zwischenrad mit der achsparallel zum Überlagerungsgetriebe (6) angeordneten ersten Elektromaschine (3) verbunden zu sein.
  13. Hybridgetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Getriebeeingangswelle (2), die zweite Getriebeeingangswelle (4) und die Hauptabtriebswelle (8) als Hohlwellen ausgebildet sind und sich die zweite Seitenwelle (7.2) des Differenzials (7) im Wesentlichen axial durch das gesamte Hybridgetriebe (1) erstreckt.
  14. Kraftfahrzeug (100) mit einem Verbrennungsmotor (3), zumindest einer ersten Elektromaschine (5) und einem Hybridgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Hybridgetriebe (1), der Verbrennungsmotor (3) und die erste Elektromaschine (5) achsparallel zueinander angeordnet sind.
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