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Patent Searching and Data


Title:
HYBRID TRANSMISSION, AND DRIVE TRAIN HAVING A HYBRID TRANSMISSION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/233357
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hybrid transmission (1) for a hybrid vehicle, comprising a first torque drive train that includes an input shaft (3) connectable to an internal combustion engine (2) as well as a first electric machine (4) torque-transmittingly connected to the input shaft (3), further comprising a second torque drive train that includes a second electric machine (5), also comprising an output shaft (6) that can be or is torque-transmittingly connected to the first torque drive train and/or the second torque drive train, and comprising a first disconnect clutch (7) that torque-transmittingly connects or disconnects the first torque drive train to or from the output shaft (6), the hybrid transmission (1) being equipped with a second disconnect clutch (8) that torque-transmittingly connects or disconnects the second toque drive train to or from the output shaft (6). The invention further relates to a drive train (25) for a hybrid vehicle, comprising such a hybrid transmission (1) and an internal combustion engine (2) that is torque-transmittingly connected to the input shaft (3) of the hybrid transmission (1).

Inventors:
LEHMANN STEFFEN (DE)
BAYOUX LAURENT (FR)
Application Number:
PCT/DE2022/100242
Publication Date:
November 10, 2022
Filing Date:
March 29, 2022
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
B60K6/36; B60K6/387; B60K6/40; B60K6/442; F16D7/02; F16D43/21
Domestic Patent References:
WO2019101264A12019-05-31
Foreign References:
DE102011089710A12013-06-27
DE112016003890T52018-05-09
US20150111694A12015-04-23
CN110239334A2019-09-17
DE102012203611A12012-10-04
DE102019115750A12020-12-17
US20200292008A12020-09-17
KR20130065419A2013-06-19
DE102018103245A12019-05-29
US20160218584A12016-07-28
DE112015006071T52017-10-12
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Claims:
Patentansprüche

1. Hybridgetriebe (1 ) für ein Hybridfahrzeug, mit einem ersten Drehmomentan triebsstrang, der eine mit einer Verbrennungskraftmaschine (2) verbindbare Eingangswelle (3) und eine mit der Eingangswelle (3) drehmomentübertragend verbundene erste Elektromaschine (4) aufweist, einem zweiten Drehmoment antriebsstrang, der eine zweite Elektromaschine (5) aufweist, einer Abtriebswel le (6), die mit dem ersten Drehmomentantriebsstrang und/oder mit dem zweiten Drehmomentantriebsstrang drehmomentübertragend verbindbar oder verbun den ist, einer ersten Trennkupplung (7), die den ersten Drehmomentantriebs strang in einem ersten Schaltzustand mit der Abtriebswelle (6) drehmomen tübertragend verbindet und in einem zweiten Schaltzustand von der Ab triebswelle (6) drehmomentübertragend trennt, und wobei das Hybridgetriebe (1) eine zweite Trennkupplung (8) aufweist, die den zweiten Drehmomentan triebsstrang in einem ersten Schaltzustand mit der Abtriebswelle (6) drehmo mentübertragend verbindet und in einem zweiten Schaltzustand von der Ab triebswelle (6) drehmomentübertragend trennt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotor (16) der ersten Elektromaschine (4) drehfest auf der Eingangswelle (3) angebracht ist, der Rotor (16) übersetzungsfrei mit der Eingangswelle (3) verbunden ist, ein Rotor (12) der zweiten Elektromaschine (5) drehfest auf einer Rotorwelle (13) angebracht ist, die Rotorwelle (13) koaxial zur Eingangswelle (3) angeordnet ist, die Rotorwelle (13) über eine erste Übersetzungsstufe (14) mit einer Zwischen welle (10) drehmomentübertragend verbunden oder verbindbar ist, die Eingangswelle (3) über eine zweite Übersetzungsstufe (17) mit der Zwi schenwelle (10) drehmomentübertragend verbunden oder verbindbar ist, und die Zahnräder sowohl der ersten, als auch der zweiten Übersetzungsstufe (14, 17) axial zwischen der ersten Elektromaschine (4) und der zweiten Elektroma schine (5) angeordnet sind. 2. Hybridgetriebe (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, die erste Trenn kupplung (7) auf der Eingangswelle (3) angeordnet ist und die zweite Trenn kupplung (8) auf der Zwischenwelle (10) angeordnet ist.

3. Hybridgetriebe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (10) über eine dritte Übersetzungsstufe (18) mit der Abtriebswel le (6) verbunden ist.

4. Hybridgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass auf der Rotorwelle (13) genau ein Zahnrad der ersten Übersetzungs stufe (14) und auf der Eingangswelle (3), insbesondere auf einem zweiten Ein gangswellenabschnitt (21) genau ein Zahnrad der zweiten Übersetzungsstufe (17) vorgesehen ist.

5. Hybridgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Zwi schenwelle (10) genau zwei Zahnräder der ersten und zweiten Übersetzungs stufen (14, 17) vorgesehen sind.

6. Hybridgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad auf der Zwischenwelle (10), welches der zweiten Übersetzungsstufe (17) zuge ordnet ist, auch ein Zahnrad der dritten Übersetzungsstufe (18) ist und die Zwi schenwelle (10) mit der Abtriebswelle (6) verbindet.

7. Hybridgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein Zahnrad auf der Zwischenwelle (10) als Losrad ausgebildet und ge nau ein Zahnrad auf der Eingangswelle (3), vorzugsweise auf dem zweiten Eingangswellenabschnitt (21) als Losrad ausbildet ist und die ersten und zwei ten Trennkupplung (7, 8) jeweils zur Synchronisation genau eines Losrades mit der Eingangswelle (3), bzw. der Zwischenwelle (10) eingerichtet sind. 8. Hybridgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektromaschine (4) von der Verbrennungskraftmaschine (2) im Wesentlichen als Generator betrieben wird und die zweite Elektromaschine (5) im Wesentlichen als ein Antriebsmotor fungiert.

9. Hybridgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridgetriebe (1) einen Torsionsschwingungsdämpfer (19) aufweist, der auf der Eingangswelle (3) angeordnet ist, und in den Rotor (16) der ersten Elektromaschine (4) integriert ist.

10. Hybridgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridgetriebe (1) eine Rutschkupplung (23) aufweist, die auf der Eingangswelle (3) angeordnet ist. 11. Antriebsstrang (25) für ein Hybridfahrzeug, mit einem Hybridgetriebe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, und einer Verbrennungskraftmaschine (2), die mit der Eingangswelle (3) des Hybridgetriebes (1) drehmomentübertragend verbunden ist.

Description:
Hvbridqetriebe sowie Antriebsstranq mit Hvbridqetriebe

Die Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe für ein Hybridfahrzeug, mit einem ersten Drehmomentantriebsstrang, der eine mit einer Verbrennungskraftmaschine verbindba re Eingangswelle und eine mit der Eingangswelle drehmomentübertragend verbindba re oder verbundene erste Elektromaschine/elektrische Maschine/E-Maschine auf weist, einem zweiten Drehmomentantriebsstrang, der eine zur ersten Elektromaschine unterschiedliche zweite Elektromaschine/elektrische Maschine/E-Maschine aufweist, einer Abtriebswelle/Antriebsachse, die mit dem ersten Drehmomentantriebsstrang und/oder mit dem zweiten Drehmomentantriebsstrang drehmomentübertragend ver bindbar oder verbunden ist, und mit einer zweiten Trennkupplung, die den zweiten Drehmomentantriebsstrang in einem ersten Schaltzustand mit der Abtriebswelle drehmomentübertragend verbindet und in einem zweiten Schaltzustand von der Ab triebswelle drehmomentübertragend trennt. Ferner weist das Hybridgetriebe eine erste Trennkupplung auf, die den ersten Drehmomentantriebsstrang in einem ersten Schaltzustand mit der Abtriebswelle drehmomentübertragend verbindet und in einem zweiten Schaltzustand von der Abtriebswelle drehmomentübertragend trennt. Zudem betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit einem solchen Hybridgetriebe.

Aus dem Stand der Technik sind bereits solche Hybridgetriebe mit zwei Elektroma- schinen und einer Verbrennungskraftmaschine bekannt. Zum Beispiel offenbart die DE 10 2018 103 245 A1 eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines Hybrid kraftfahrzeuges, mit einer Verbrennungskraftmaschine, einer ersten elektrischen Ma schine, einer hinsichtlich ihres Rotors koaxial zu einer Drehachse eines Rotors der ersten elektrischen Maschine angeordneten zweiten elektrischen Maschine, einer ers ten Übersetzungsstufe angeordnet zwischen einem drehfest mit einer Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine gekoppelten oder koppelbaren Antriebsbestandteil und einer Triebwelle der ersten elektrischen Maschine und/oder der zweiten elektri schen Maschine, sowie einer Getriebeteileinheit, über die die Triebwelle der jeweiligen elektrischen Maschine mit Radantriebswellen gekoppelt oder koppelbar ist. Auch aus den Patentanmeldungen US 2016/0218584 A1 , DE 11 2015 006 071 T5 und WO 2019/101 264 A1 sind verschiedene Getriebestrukturen eines solchen Hyb ridgetriebes bekannt.

Solche Hybridgetriebe werden auch als dedizierte Hybridgetriebe („Dedicated Hybrid Transmissions“ (DHT)) bezeichnet. Bei diesen wird der mechanische Getriebeteil ver einfacht, etwa durch Entfall des Rückwärtsgangs, und stattdessen mindestens eine in das Getriebe integrierte elektrische Maschine genutzt, um den vollen Funktionsum fang darzustellen. Dedizierte Hybridgetriebe können aus bekannten Getriebekonzep ten hervorgehen, also aus Doppelkupplungsgetrieben, Wandler-Planetengetrieben, stufenlosen Getrieben (CVT) oder automatisierten Schaltgetrieben. Die elektrische Maschine wird dabei ein Teil des Getriebes, wobei ihre Anbindung auf verschiedenen Getriebewellen erfolgen kann. Neben den parallelen und/oder seriellen Hybridmodi können in Kombination mit einem Planetengetriebe auch ein oder mehrere leistungs verzweigte Betriebszustände erzeugt werden.

Unter einem seriellen Hybridmodus wird dabei verstanden, dass die Verbrennungs kraftmaschine keine mechanische/drehmomentübertragende Verbindung zu der An triebsachse/Abtriebswelle mehr besitzt. Die Verbrennungskraftmaschine treibt die ers te, hauptsächlich als Generator fungierende Elektromaschine ein, die wiederum die hauptsächliche als Fahrmotor/Antriebsmotor fungierende zweite Elektromaschine mit Strom versorgt oder einen Akku auflädt. Die Antriebsachse wird durch die zweite Elektromaschine angetrieben. Unter einem parallelen Hybridmodus wird dabei ver standen, dass die Verbrennungskraftmaschine eine mechani sche/drehmomentübertragende Verbindung zur der Antriebsachse/Abtriebswelle be sitzt. Die zweite Elektromaschine kann leer mitlaufen, boosten oder rekuperieren.

Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass bei den bisher bekannten Hybridgetriebekonzepten in dem parallelen Hybridmodus oftmals die zweite Elektro maschine leer mitläuft, wodurch aufgrund von Induktion ein entsprechender Wider stand generiert wird und die zweite Elektromaschine aktiv mitgedreht werden muss. Das heißt, dass ein aktiver Kurzschluss entsteht und durch die erste Elektromaschine Energie dafür erzeugt werden muss. Dies hat zur Folge, dass der Getriebewirkungs grad sinkt, so dass das Hybridgetriebe in bestimmten Betriebspunkten, insbesondere im parallelen Hybridmodus, weniger effizient ist.

Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll ein Hybridgetriebe sowie ein Antriebsstrang mit einem Hybridgetriebe bereitgestellt werden, das ohne Ein schränkung der Funktionalität einen hohen Getriebewirkungsgrad hat und effizient ist.

Die Aufgabe wird durch ein Hybridgetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Insbesondere wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungs gemäß dadurch gelöst, dass das Hybridgetriebe eine zweite Trennkupplung aufweist, die den zweiten Drehmomentantriebsstrang in einem ersten Schaltzustand mit der Ab triebswelle drehmomentübertragend verbindet und in einem zweiten Schaltzustand von der Abtriebswelle drehmomentübertragend trennt. Dies hat den Vorteil, dass es möglich ist, die zweite Elektromaschine abzukoppeln und nicht mehr mitzuschleppen zu müssen. Insbesondere in dem parallelen Hybridmodus lässt sich so die Effizienz des Hybridgetriebes verbessern. Durch das über die zweite Trennkupplung schaltbare Koppeln der zweiten Elektromaschine/des zweiten Drehmomentantriebsstrangs kann die zweite Elektromaschine, etwa bei Beschleunigungsvorgängen, schnell wiederan gekoppelt werden. Somit kann durch die erste Trennkupplung, die sich üblicherweise zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der Antriebsachse/Abtriebswelle oder zwischen der ersten Elektromaschine und der zweiten Elektromaschine befindet, im offenen Zustand das serielle Fahren/der serielle Hybridmodus und im geschlossenen Zustand das parallele Fahren/der parallele Hybridmodus ermöglicht werden, und durch die zweite Trennkupplung, das Abkoppeln der zweiten Elektromaschine (insbe sondere in dem parallelen Betrieb) ermöglicht werden. Eine solche optionale Abkopp lung der zweiten Elektromaschine bei einem zwischen seriellen und parallel umschalt- baren Hybridgetriebe ist bisher nicht bekannt. Des Weiteren ist erfindungsgemäß vor gesehen, dass ein Rotor der ersten Elektromaschine drehfest auf der Eingangswelle angebracht, wobei dieser Rotor übersetzungsfrei mit der Eingangswelle verbunden ist. Weiter ist ein Rotor der zweiten Elektromaschine drehtest auf einer Rotorwelle ange ordnet, die koaxial zur Eingangswelle angeordnet. Die Rotorwelle ist dabei über eine erste Übersetzungsstufe mit einer Zwischenwelle drehmomentübertragend verbunden oder verbindbar. Gleiches gilt für die Eingangswelle oder einen zweiten Eingangswel lenabschnitt, welcher über eine zweite Übersetzungsstufe mit der Zwischenwelle drehmomentübertragend verbunden oder verbindbar ist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass alle Zahnräder, sowohl der ersten Übersetzungsstufe als auch der zweiten Übersetzungsstufe axial zwischen der ersten und der zweiten Elektromaschi ne angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich eine kompakte Anordnung des Hyb ridgetriebes finden.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und wer den nachfolgend näher erläutert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die erste Trennkupplung und die zweite Trennkupplung eine wechselseitig wirkende Kupplungseinheit bilden und/oder einen gemeinsamen Betätigungsaktor zum wechselseitigen Betätigen aufweisen, so dass eine der beiden Trennkupplungen in ihrem ersten Schaltzustand ist und die an dere der beiden Trennkupplungen in ihrem zweiten Schaltzustand ist. Mit anderen Worten können die erste Trennkupplung und die zweite Trennkupplung eine in wech selnde Richtungen wirkende Kupplung/Kupplungseinheit, beispielsweise eine Klauen kupplungseinheit, bilden, bei der durch das wechselseitige Schließen/Öffnen der Kupplungseinheit zugleich ein Umschalten von seriellem und parallelen Hybridmodus sowie eine Ankopplung/Abkopplung der zweiten Elektromaschine erfolgt. Alternativ können die erste Trennkupplung und die zweite Trennkupplung als zwei separate Kupplungen ausgebildet sein, vorzugsweise als Klauenkupplungen, die über ein ge meinsames Betätigungselement/einen gemeinsamen Betätigungsaktor, wie eine Schaltgabel, wechselseitig geschlossen werden können. So wird sichergestellt, dass immer eine der beiden Trennkupplungen geöffnet ist und die jeweils andere der bei den Trennkupplungen geschlossen ist. Dabei wird die Klauenkupplungseinheit bzw. die beiden Klauenkupplung nach Synchronisieren der Differenzdrehzahlen über die Elektromaschinen mit nur geringer Drehzahldifferenz betätigt.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste Trennkupplung auf der Eingangswelle und die zweite Trennkupplung auf der Zwischenwelle angeordnet ist.

Alternativ kann das Hybridgetriebe eine Zwischenwelle aufweisen, auf der die erste Trennkupplung und die zweite Trennkupplung angeordnet sind. Mit anderen Worten kann die Kupplungseinheit auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sein. So lässt sich die Kupplungseinheit kompakt ausbilden und einfach betätigen.

Gemäß der alternativen bevorzugten Ausführungsform kann das Hybridgetriebe eine Zwischenwelle aufweisen, auf der die zweite Trennkupplung angeordnet ist, wobei die die erste Trennkupplung auf der Eingangswelle angeordnet ist. Das heißt also, dass die beiden Trennkupplungen auf unterschiedlichen, beispielsweise achsversetzten Wellen angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass auf einfache Weise unterschiedli che Übersetzungen realisiert werden können. Zudem kann das Hybridgetriebe durch die Anordnung auf den beiden Wellen axial kürzer und mit weniger Zahnrädern aus gebildet werden.

Weiter ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Zwi schenwelle über eine dritte Übersetzungsstufe mit der Abtriebswelle verbunden ist. Hierüber kann die Anzahl der notwendigen Übersetzungsstufen begrenzt werden.

Dies hat den Vorteil, dass das Drehmoment des ersten Drehmomentantriebsstrangs bzw. des zweiten Drehmomentantriebsstrangs jeweils über insgesamt zwei Überset zungsstufen zu der Abtriebswelle hin übersetzt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Rotor der zweiten Elektroma- schine drehfest auf einer Rotorwelle angebracht sein. Die Rotorwelle ist koaxial zu der Eingangswelle angeordnet sein. Alternativ und nicht beansprucht kann die Rotorwelle auch achsparallel zu der Eingangswelle angeordnet sein. Die Rotorwelle kann vor- zugsweise eine erste Übersetzungsstufe mit der Zwischenwelle drehmomentübertra gend verbunden sein. So kann eine geeignete Übersetzung eingestellt werden.

Erfindungsgemäß ist ein Rotor der ersten Elektromaschine drehfest auf der Ein gangswelle angebracht. Die Eingangswelle kann vorzugsweise über eine zweite Übersetzungsstufe mit der Zwischenwelle drehmomentübertragend verbunden sein. So kann eine geeignete Übersetzung eingestellt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die erste Übersetzungsstufe ein kleine res Übersetzungsverhältnis als die zweite Übersetzungsstufe aufweisen. Das heißt, dass die Antriebsleistung über den zweiten Drehmomentantriebsstrang (mit der zwei ten Elektromaschine) im Vergleich zu dem ersten Drehmomentantriebsstrang (mit der Verbrennungskraftmaschine) zu der Abtriebswelle mit höheren Drehzahlen übersetzt wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass auf der Rotorwelle der zwei ten Elektromaschine genau ein Zahrad der ersten Übersetzungsstufe und auf der Ein gangswelle, bzw. einem zweiten Eingangswellenabschnitt davon, genau ein Zahnrad der zweiten Übersetzungsstufe vorgesehen ist.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass auf der Zwi schenwelle genau zwei Zahnräder der ersten und zweiten Übersetzungsstufen vorge sehen sind. Bevorzugt handelt es sich dabei um ein Losrad und ein Festrad. So ist ein platzsparender und einfacher Aufbau möglich.

Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass das Zahnrad der zweiten Überset zungsstufe, welches sich auf der Zwischenwelle befindet, gleichzeitig ein Zahnrad der dritten Übersetzungsstufe ist und so die Verbindung der Zwischenwelle mit der Ab triebswelle darstellt. Bevorzugt handelt es sich hierbei um ein Festrad, so dass einzig die Verbindung des Losrads auf der Eingangswelle mit dieser notwendig ist, um eine Rekuperation zu ermöglichen. Weiter kann alternativ oder zustätzlich vorgesehen sein, dass genau ein Zahnrad auf der Zwischenwelle und genau ein Zahnrad auf der Eingangswelle als Losräder aus gebildet sind. Die erste und zweite Kupplung ist dann jeweils diesen Losrädern zum Synchronisieren mit der Eingangswelle oder Zwischenwelle zugeordnet. Bei dem ein zigen Zahnrad auf der Rotorwelle der zweiten Elektromaschine handelt es sich ent sprechend um ein Festrad.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die erste Elektromaschine von der Verbrennungskraftmaschine im Wesentlichen als Generator betrieben werden und die zweite Elektromaschine kann im Wesentlichen als ein Antriebsmotor fungieren. Vor zugsweise dient die erste Elektromaschine als Generator zum Versorgen der zweiten Elektromaschine mit Strom. Das heißt, dass die erste Elektromaschine vorzugsweise mit der zweiten Elektromaschine elektrisch verbunden ist. Auch kann die erste Elekt romaschine als ein Generator zum Aufladen eines Akkus dienen. Zusätzlich kann die erste Elektromaschine als ein Antriebsmotor/Fahrmotor, insbesondere zum Boosten im seriellen Hybridmodus dienen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Hybridgetriebe einen Torsions schwingungsdämpfer aufweisen, der auf der Eingangswelle angeordnet ist. Das heißt, dass die Eingangswelle zwei relativ zueinander drehbare Eingangswellenabschnitte aufweist, die über den Torsionsschwingungsdämpfer miteinander verbunden sind. Dabei ist einer der Eingangswellenabschnitte mit der Verbrennungskraftmaschine verbindbar und der andere der Eingangswellenabschnitte mit der ersten Elektroma schine verbindbar oder verbunden.

Insbesondere kann der Torsionsschwingungsdämpfer dabei in den Rotor der ersten Elektromaschine integriert sein. Dies hat den Vorteil, dass das Hybridgetriebe beson ders kompakt ausgestaltet werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Flybridgetriebe eine Rutsch kupplung aufweisen, die auf der Eingangswelle angeordnet ist. So kann der Antriebs strang durch die Rutschkupplung als Überlastschutz gegen Impactmomente geschützt werden.

Gemäß einer Ausführungsform können die erste Elektromaschine und die zweite Elektromaschine koaxial angeordnet sein. Durch die koaxiale Anordnung lässt sich der Bauraumbedarf des Hybridgetriebes weiter optimieren. Vorzugsweise können die erste Trennkupplung, die zweite Trennkupplung, die Rutschkupplung, die erste Über setzungsstufe und/oder die zweite Übersetzungsstufe axial zwischen der ersten und der zweiten Elektromaschine angeordnet sein. Alternativ können die erste Elektroma schine und die zweite Elektromaschine axial benachbart angeordnet sein. Gemäß ei ner alternativen Ausführungsform können die erste Elektromaschine und die zweite Elektromaschine achsparallel angeordnet sein. Je nach Bauraumanforderung kann eine achsparallele Anordnung vorteilhaft sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Hybridgetriebe ein Differenzial aufweisen, das im Drehmomentfluss zwischen dem ersten Drehmomentantriebsstrang und den zweiten Drehmomentantriebsstrang einerseits und der Abtriebswelle ande rerseits angeordnet ist. Dadurch kann das Drehmoment der Drehmomentantriebs stränge auf die Abtriebswelle bzw. auf zwei Abtriebswellen übertragen.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch einen Antriebsstrang für ein Hybridfahr zeug gelöst. Der Antriebsstrang weist ein erfindungsgemäßes Hybridgetriebe und eine Verbrennungskraftmaschine auf, die mit der Eingangswelle des Hybridgetriebes drehmomentübertragend verbunden ist. Vorzugsweise kann die erste Elektromaschi ne axial zwischen der zweiten Elektromaschine und der Verbrennungskraftmaschine angeordnet sein.

Mit anderen Worten betrifft die Erfindung ein 2-E-Maschinen-Hybridgetriebe, welches serielles Fahren bzw. serielles/paralleles Fahren (d.h. eine Umschaltung zwischen se- riell und parallel) ermöglicht und zusätzliche die Abkopplung der zweiten Elektroma- schine (d.h. der Fahrmaschine) ermöglicht. Gleichzeitig kann das Getriebekonzept leicht von der umschaltbaren Ausbildung zwischen seriell/parallel auf ein rein serielles Getriebekonzept umkonstruiert werden, bei dem die Elektromaschinen, die Leistungs elektronik und/oder die Kühl-/Schmierkomponenten beibehalten werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hybridgetrie bes und eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs mit einem solchen Hybridgetriebe in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 1A eine schematische Darstellung des Hybridgetriebes und dessen An triebsleistungsfluss in einem ersten Schaltzustand,

Fig. 1 B eine schematische Darstellung des Hybridgetriebes und dessen An triebsleistungsfluss in einem zweiten Schaltzustand,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Hybridgetriebes und des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs mit einem solchen Hyb ridgetriebe in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 2A eine schematische Darstellung des Hybridgetriebes und dessen An triebsleistungsfluss in einem ersten Schaltzustand,

Fig. 2B eine schematische Darstellung des Hybridgetriebes und dessen An triebsleistungsfluss in einem zweiten Schaltzustand,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Hybridgetriebe, das zu einem seriel len Hybridgetriebe umgerüstet ist, und Fig. 3A eine schematische Darstellung des Hybridgetriebes und dessen An triebsleistungsfluss.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können beliebig miteinan der kombiniert werden.

Fign. 1 und 2 zeigen zwei Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Hybridge triebes 1 für ein Hybridfahrzeug. Das Hybridgetriebe 1 weist einen ersten Drehmo mentantriebsstrang, der eine mit einer Verbrennungskraftmaschine 2 verbindbare Eingangswelle 3 und eine mit der Eingangswelle 3 drehmomentübertragend verbind bare oder verbundene erste Elektromaschine 4 aufweist. Das Hybridgetriebe 1 weist einen zweiten Drehmomentantriebsstrang auf, der eine zur ersten Elektromaschine 4 unterschiedliche zweite Elektromaschine 5 aufweist. Das Hybridgetriebe 1 weist eine Abtriebswelle 6 auf, die mit dem ersten Drehmomentantriebsstrang und/oder mit dem zweiten Drehmomentantriebsstrang drehmomentübertragend verbindbar oder verbun den ist.

Das Hybridgetriebe 1 weist eine erste Trennkupplung 7 auf. Die erste Trennkupplung 7 verbindet den ersten Drehmomentantriebsstrang in einem ersten Schaltzustand/in einem geschlossenen Zustand drehmomentübertragend/mechanisch mit der Ab triebswelle 6 und trennt den ersten Drehmomentantriebsstrang in einem zweiten Schaltzustand/in einem geöffneten Zustand drehmomentübertragend/mechanisch von der Abtriebswelle 6. Die erste Trennkupplung 7 kann im Drehmomentfluss zwischen der Verbrennungskraftmaschine 2 und der Abtriebswelle 6 oder zwischen der ersten Elektromaschine 4 und der zweiten Elektromaschine 5 angeordnet sein. Somit kann je nach Schaltstellung der ersten Trennkupplung 7 zwischen einem seriellen Hybridmo dus, in dem die Verbrennungskraftmaschine 2 mechanisch abgekoppelt ist, und einem parallelen Hybridmodus umgeschaltet werden. In der dargestellten Ausführungsform ist die erste Trennkupplung 7 zwischen der Verbrennungskraftmaschine 2 und der Ab triebswelle 6 angeordnet.

Das Hybridgetriebe 1 weist eine zweite Trennkupplung 8 auf. Die zweite Trennkupp lung 8 verbindet den zweiten Drehmomentantriebsstrang in einem ersten Schaltzu stand/in einem geschlossenen Zustand drehmomentübertragend/mechanisch mit der Abtriebswelle 6 und trennt den zweiten Drehmomentantriebsstrang in einem zweiten Schaltzustand/in einem geöffneten Zustand drehmomentübertragend/mechanisch von der Abtriebswelle 6. Somit kann die zweite Elektromaschine 5 durch die zweite Trenn kupplung 8, insbesondere in dem parallelen Hybridmodus, d.h. bei geöffneter erster Trennkupplung 7, abgekoppelt werden. Durch das über die zweite Trennkupplung 8 schaltbare Koppeln der zweiten Elektromaschine 5/des zweiten Drehmomentantriebs strangs kann die zweite Elektromaschine 5, etwa bei Beschleunigungsvorgängen, schnell wiederangekoppelt werden.

Vorzugsweise können die erste Trennkupplung 7 und die zweite Trennkupplung 8 ei ne wechselseitig wirkende Kupplungseinheit 9 bilden (vgl. Fig. 1 ). Das heißt, dass die erste Trennkupplung 7 und die zweite Trennkupplung 8 eine in wechselnde Richtun gen wirkende Kupplung/Kupplungseinheit 9, beispielsweise eine Klauenkupplungsein heit, bilden, bei der durch das wechselseitige Schließen/Öffnen der Kupplungseinheit 9 zugleich ein Umschalten von seriellem und parallelen Hybridmodus sowie eine An kopplung/Abkopplung der zweiten Elektromaschine 5 erfolgt. Alternativ können die erste Trennkupplung 7 und die zweite Trennkupplung 8 einen (nicht dargestellten) gemeinsamen Betätigungsaktor zum wechselseitigen Betätigen aufweisen (vgl. Fig.

2). Das heißt, dass die erste Trennkupplung 7 und die zweite Trennkupplung 8 als zwei separate Kupplungen (beispielsweise auf zwei unterschiedlichen Wellen) ausge bildet sind, vorzugsweise als Klauenkupplungen, die über ein gemeinsames Betäti gungselement/einen gemeinsamen Betätigungsaktor, wie eine Schaltgabel, wechsel seitig geschlossen werden können. Somit ist immer eine der beide Trennkupplungen 7, 8 geöffnet und die jeweils andere der beiden Trennkupplungen 7, 8 geschlossen. Zudem kann das Hybridgetriebe 1 eine Zwischenwelle 10 aufweisen. In der ersten Ausführungsform sind die erste Trennkupplung 7 und die zweite Trennkupplung 8 auf der Zwischenwelle 10 (d.h. einer gemeinsamen Welle) angeordnet (vgl. Fig. 1 ). Insbe sondere ist somit die wechselseitig wirkende Kupplungseinheit 9 auf der Zwischenwel le 10 angeordnet. Alternativ kann (nur) die zweite Trennkupplung 8 auf der Zwischen welle 10 angeordnet sein und die erste Trennkupplung 7 auf der Eingangswelle 3 an geordnet sein (vgl. Fig. 2). Das heißt also, dass die beiden Trennkupplungen 7, 8 auf unterschiedlichen, hier auf achsversetzten Wellen angeordnet sein können und vor zugsweise über den gemeinsames (nicht dargestellten) Betätigungsaktor wechselsei tig betätigt werden.

Die zweite Elektromaschine 5 weist einen Stator 11 und einen drehbar innerhalb des Stators 11 gelagerten Rotor 12 auf. Ferner kann der Rotor 12 der zweiten Elektroma schine 5 drehfest auf einer Rotorwelle 13 angebracht sein. Die Rotorwelle 13 kann insbesondere koaxial zu der Eingangswelle 3 angeordnet sein (vgl. Fign. 1 und 2). Al ternativ kann die Rotorwelle 13 auch achsparallel zu der Eingangswelle 3 angeordnet sein, auch wenn dies nicht dargestellt ist. Die Rotorwelle 13 kann vorzugsweise eine erste Übersetzungsstufe 14 mit der Zwischenwelle 10 drehmomentübertragend ver bunden sein. Die erste Elektromaschine 4 weist einen Stator 15 und einen drehbar in nerhalb des Stators 15 gelagerten Rotor 16 auf. Ferner kann der Rotor 16 der ersten Elektromaschine 4 drehfest auf der Eingangswelle 3 angebracht sein. Die Eingangs welle 3 kann vorzugsweise über eine zweite Übersetzungsstufe 17 mit der Zwischen welle 10 drehmomentübertragend verbunden sein. Zudem kann die Zwischenwelle 10 über eine dritte Übersetzungsstufe 18 mit der Abtriebswelle 6 verbunden sein.

In einer bevorzugten Weiterbildung kann die erste Übersetzungsstufe 14 ein kleineres Übersetzungsverhältnis als die zweite Übersetzungsstufe 17 aufweisen. Das heißt, dass die Antriebsleistung über den zweiten Drehmomentantriebsstrang (mit der zwei ten Elektromaschine 5) im Vergleich zu dem ersten Drehmomentantriebsstrang (mit der Verbrennungskraftmaschine 3 bzw. der ersten Elektromaschine 4) zu der Ab triebswelle 6 mit höheren Drehzahlen übersetzt wird. Insbesondere kann die erste Elektromaschine 4 im Wesentlichen als ein Generator fungieren. Die zweite Elektromaschine 5 kann im Wesentlichen als ein Antriebsmotor fungieren. Vorzugsweise dient die erste Elektromaschine 4 als Generator zum Ver sorgen der zweiten Elektromaschine 5 mit Strom. Das heißt, dass die erste Elektro maschine 4 vorzugsweise mit der zweiten Elektromaschine 5 elektrisch verbunden ist. Auch kann die erste Elektromaschine 4 als ein Generator zum Aufladen eines Ak kus/einer Batterie (für die zweite Elektromaschine 5) dienen. Zusätzlich kann die erste Elektromaschine 4 als ein Antriebsmotor/Fahrmotor dienen.

Darüber hinaus kann das Hybridgetriebe 1 einen Torsionsschwingungsdämpfer 19 aufweisen, der auf der Eingangswelle 3 angeordnet ist. Das heißt, dass die Ein gangswelle 3 zwei relativ zueinander drehbare Eingangswellenabschnitte 20, 21 auf weist, die über den Torsionsschwingungsdämpfer 19 miteinander verbunden sind. Dabei ist ein erster Eingangswellenabschnitt 20 mit der Verbrennungskraftmaschine 2 verbindbar und ein zweiter Eingangswellenabschnitt 21 mit der ersten Elektromaschi ne 4 verbindbar oder verbunden. Insbesondere kann der Torsionsschwingungsdämp fer 19 in den Rotor 16 der ersten Elektromaschine 4 integriert sein. Insbesondere ist die erste Elektromaschine 4 drehfest über den Torsionsschwingungsdämpfer 19 mit einem Schwungrad 22 der Verbrennungskraftmaschine 2 verbunden.

Zudem kann das Hybridgetriebe 1 eine Rutschkupplung 23 aufweisen (vgl. Fig. 1), die auf der Eingangswelle 3, bzw. auf dem zweiten Eingangswellenabschnitt 21 , ange ordnet ist.

Ferner können die erste Elektromaschine 4 und die zweite Elektromaschine 5 koaxial angeordnet sein. Alternativ können die erste Elektromaschine 4 und die zweite Elekt romaschine 5 achsparallel angeordnet sein, auch wenn dies nicht dargestellt ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Hybridgetriebe 1 ein Differenzial 24 aufweisen, das im Drehmomentfluss zwischen dem ersten Drehmomentantriebsstrang und den zweiten Drehmomentantriebsstrang einerseits und der Abtriebswelle 6 ande- rerseits angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform überträgt das Differenzi al das Drehmoment von der Zwischenwelle 10 an die Abtriebswelle 6 bzw. die beiden Abtriebswellen 6.

Zudem betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang 25 für ein Hybridfahrzeug, der das Hybridgetriebe 1 und die mit der Eingangswelle 3 des Hybridgetriebes 1 drehmomen tübertragend verbindbare oder verbundene Verbrennungskraftmaschine 2 aufweist.

Fig. 1A und 1B zeigen einen Antriebsleistungsfluss 26 in einem ersten bzw. zweiten Schaltzustand der Kupplungseinheit 9 für das Hybridgetriebe 1 in der ersten Ausfüh rungsform. In Fig. 1A ist die zweite Trennkupplung 8 auf der Zwischenwelle 10 ge schlossen (und die erste Trennkupplung 7 geöffnet). Ein serieller Hybridmodus wird ermöglicht. Die erste Elektromaschine 4 dient als Generator. Von der Verbrennungs kraftmaschine 2 wird Drehmoment für den Generatorbetrieb der ersten Elektroma schine 4 bereitgestellt. In Fig. 1B ist die erste Trennkupplung 7 geschlossen (und die zweite Trennkupplung 8 geöffnet). Ein paralleler Hybridmodus wird ermöglicht. Die zweite Elektromaschine 5 bleibt stehen/ist von der Abtriebswelle 6 abgekoppelt. Die erste Elektromaschine kann als Generator sowie als Antriebsmotor beim Boosten die nen. Für ein schnelles Umschalten von dem parallelen auf den seriellen Hybridmodus dreht die zweite Elektromaschine 5 lastfrei auf eine Synchrondrehzahl der Zwischen welle 10, und die erste Trennkupplung 7 wird geöffnet und die zweite Trennkupplung 8 geschlossen.

Fig. 2A und 2B zeigen einen Antriebsleistungsfluss 26 in einem ersten bzw. zweiten Schaltzustand der Trennkupplungen 7, 8 für das Hybridgetriebe 1 in der zweiten Aus führungsform. In Fig. 2A ist die zweite Trennkupplung 8 auf der Zwischenwelle 10 ge schlossen (und die erste Trennkupplung 7 auf der Eingangswelle 3 geöffnet). Ein seri eller Hybridmodus wird ermöglicht. Die erste Elektromaschine 4 dient als Generator. Von der Verbrennungskraftmaschine 2 wird Drehmoment für den Generatorbetrieb der ersten Elektromaschine 4 bereitgestellt. In Fig. 2B ist die erste Trennkupplung 7 auf der Eingangswelle 3 geschlossen (und die zweite Trennkupplung 8 auf der Zwischen welle 10 geöffnet). Ein paralleler Hybridmodus wird ermöglicht. Die zweite Elektroma- schine 5 bleibt stehen/ist von der Abtriebswelle 6 abgekoppelt. Die erste Elektroma- schine kann als Generator sowie als Antriebsmotor beim Boosten dienen. Für ein schnelles Umschalten von dem parallelen auf den seriellen Hybridmodus dreht die zweite Elektromaschine 5 lastfrei auf eine Synchrondrehzahl der Zwischenwelle 10, und die erste Trennkupplung 7 wird geöffnet und die zweite Trennkupplung 8 ge schlossen.

Fign. 3 und 3A zeigen eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Hyb ridgetriebes 1 , das zu einem seriellen Hybridgetriebe umgerüstet wurde, bzw. dessen Antriebsleistungsfluss. D.h., dass bei dem umgerüsteten Hybridgetriebe auf den Di rektantrieb durch die Verbrennungskraftmaschine 2 verzichtet wurde, was für be stimmte Batteriekonfigurationen (Range-Extender, PHEV) wünschenswert ist. Somit lässt sich das erfindungsgemäße Hybridgetriebe 1 bei Beibehaltung der Elektroma- schinen 4, 5, einer nicht dargestellten Leistungselektronik und nicht dargestellten Kühl-/Schmierkomponenten leicht von einem zwischen parallel und seriell umschalt- baren Hybridgetriebe 1 auf ein serielles Hybridgetriebe umkonstruieren.

Bezuqszeichenliste Hybridgetriebe Verbrennungskraftmaschine Eingangswelle erste Elektromaschine zweite Elektromaschine Abtriebswelle erste Trennkupplung zweite Trennkupplung Kupplungseinheit Zwischenwelle Stator Rotor Rotorwelle erste Übersetzungsstufe Stator Rotor zweite Übersetzungsstufe dritte Übersetzungsstufe Torsionsschwingungsdämpfer erster Eingangswellenabschnitt zweiter Eingangswellenabschnitt Schwungrad Rutschkupplung Differenzial Antriebsstrang Antriebsleistungsfluss