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Title:
HYBRID TRANSMISSION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/016846
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hybrid transmission (1) designed as a planetary gear, comprising a first (3), second (4) and third (5) planetary gear set with respectively a sun gear (18, 19, 20), a ring gear (12, 13, 14) and at least one planetary gear (15, 16, 17) which can be mounted on a planetary carrier, and a transmission housing (26, 40), the three planetary gear sets are arranged concentrically to a common transmission axis (50) and are arranged at a distance from each other along said transmission axis (50) in the axial direction. The hybrid transmission comprises a transmission input shaft (2) for receiving drive power from at least one drive machine (30, 33), and a transmission output shaft (27) for outputting drive power to a drive train and comprising a first coupling system (8) for selectively connecting the transmission input shaft (2) to the sun wheel (18) of the planetary gear set and a second coupling device (7) for selectively connecting the transmission input shaft (2) to the planetary gear carrier of the first planetary gear set (3), and the ring gear (14) of the third planetary gear set can be connected to the planetary carrier of the second planetary gear set (13), characterised in that the hybrid transmission comprises an additional planetary gear set (41) and that a sun wheel (34) of the additional planetary gear set is rotationally mounted with respect to the transmission housing (26, 40), that the planetary gear carrier of the additional planetary gear set is selectively connected to the first drive machine (30) and that the ring gear (36) of the additional planetary gear set can be connected to a second drive machine (33), such that drive power can be transferred from the planetary gear carrier of the additional planetary gear set to the transmission input shaft (2).

Inventors:
KLUGE BENJAMIN (DE)
LIEBERT SEBASTIAN (DE)
OHNEMUS ULRICH (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/066266
Publication Date:
February 02, 2017
Filing Date:
July 08, 2016
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
International Classes:
F16H3/66; B60K6/365; B60K6/387; B60K6/48; B60K6/547; B60K6/38
Foreign References:
DE19912480A12000-09-28
DE102008041887A12010-03-11
DE102009046366A12011-05-05
DE4313289A11994-10-27
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Claims:
Patentansprüche

1. Hybridgetriebe (1 ) in Planetengetriebebauweise mit einem ersten (3), zweiten (4) und dritten (5) Planeten radsatz mit jeweils einem Sonnenrad (18, 19, 20), einem Hohlrad (12, 13, 14) und wenigstens einem auf einem Planetenradträger lagerbaren Pianetenrad (15, 16, 17) und einem Getriebegehäuse (26, 40), die drei Planetenradsätze sind konzentrisch zu einer gemeinsamen Getriebeachse (50) angeordnet und in axialer Richtung entlang dieser Getriebeachse (50) voneinander beabstandet, das Hybridgetriebe weist eine Getriebeeingangswelle (2), zum Aufnehmen von Antriebsleistung von wenigstens einer Antriebsmaschine (30, 33), und eine Getriebeausgangswelle (27) zum Abgeben von Antriebsleistung an einen Antriebsstrang, auf und mit einer ersten Kopplungseinrichtung (8) zum selektiven Verbinden der Getriebeeingangswelle (2) mit dem Sonnenrad (18) des ersten Planetenradsatzes und

einer zweiten Kopplungseinrichtung (7) zum selektiven Verbinden der Getriebeeingangswelle (2) mit dem Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes (3),

und wobei das Hohlrad (14) des dritten Planetenradsatzes mit dem Planetenradträger des zweiten Planeten radsatzes (13) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass

das Hybridgetriebe einen weiteren Planetenradsatz (41) aufweist und dass ein Sonnenrad (34) des weiteren Planetenradsatzes gegenüber dem Getriebegehäuse (26, 40) drehfest gelagert ist,

dass der Planetenradträger des weiteren Planetenradsatzes mit einer ersten Antriebsmaschine (30) selektiv verbindbar ist,

dass das Hohlrad (36) des weiteren Planetenradsatzes mit einer zweiten Antriebsmaschine (33) verbindbar ist,

dass von dem Planetenradträger des weiteren Planetenradsatzes Antriebsleistung zur Getriebeeingangswelle (2) übertragbar ist.

2. Hybridgetriebe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (12) des ersten Planetenradsatzes mit dem Planetenradträger des dritten Planetenradsatzes (5) verbindbar ist.

3. Hybridgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

das Sonnenrad (20) des dritten Planetenradsatzes mit dem Getriebegehäuse (26) mit einer dritten Kopplungseinrichtung (1 1) selektiv verbindbar ist.

4. Hybridgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

das Hohlrad (13) des zweiten Planetenradsatzes mit den Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes (3) verbindbar ist und

mittels der zweiten Kopplungseinrichtung (7) mit der Getriebeeingangswelle (2).

5. Hybridgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes (3) mit einer vierten Kopplungseinrichtung (10) selektiv mit dem Getriebegehäuse (26) verbindbar ist.

6. Hybridgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass

die vierte Kopplungseinrichtung (10) als eine Bremse und

als Reib-/Formschlusselement ausgebildet ist,

so dass Drehmoment zwischen dem Getriebegehäuse (26) und dem Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes (3) wenigstens anteilig durch eine Formschlussverbindung übertragbar ist.

7. Hybridgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

das Sonnenrad (18) des ersten Planetenradsatzes mit einer fünften Kopplungseinrichtung (9) selektiv mit dem Getriebegehäuse verbindbar ist.

8. Hybridgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

das Sonnenrad (19) des zweiten Planetenradsatzes mit der Getriebeeingangswelle (2) verbindbar ist.

9. Hybridgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

die Getriebeeingangswelle (2) mit einer weiteren Kopplungseinrichtung (28) selektiv mit einer Antriebswelle (6) verbindbar ist,

dass die Antriebswelle mit dem Planetenradträger des weiteren Planetenradsatzes verbindbar ist.

10. Hybridgetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass

die weitere Kopplungseinrichtung (28) als eine schaltbare Lamellenkupplung ausgebildet ist und

zum Übertragen von Antriebsleistung von der Antriebswelle (6) auf die Getriebeeingangswelle (2) ausgebildet ist.

1 1 . Hybridgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

die erste Antriebsmaschine (30) als eine Verbrennungskraftmaschine mit innerer Verbrennung ausgebildet ist.

12. Hybridgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

die zweite Antriebsmaschine (33) als ein elektromechanischer Energiewandler ausgebildet ist.

13. Hybridgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass

eine sechste Kopplungseinrichtung (32), bezogen auf die Drehmomentübertragung, zwischen dem Planetenradträger des weiteren Planetenradsatzes (41 ) und der ersten Antriebsmaschine (30), angeordnet ist,

dass diese Kopplungseinrichtung (32) als eine Trennkupplung ausgebildet ist, mit welcher die Übertragung von Antriebsleistung von der ersten Antriebsmaschine auf den Planetenradträger des weiteren Planetenradsatzes unterbrechbar ist.

14. Hybridgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass,

bezogen auf die Drehmomentübertragung, zwischen dem Planetenradträger des weiteren Planetenradsatzes (3) und der ersten Antriebsmaschine (30) ein Schwingungsreduzierer (31) angeordnet ist.

15. Hybridgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

das weitere Planetenradsatz (41 ) eine Standübersetzung aufweist, die, beziehungsweise deren Betrag, größer ist als 1 , vorzugsweise größer ist als 1 ,25 und bevorzugt größer ist als 1 ,5 und weiter kleiner ist als 2,5, vorzugsweise kleiner ist als 2,1 und bevorzugt kleiner ist als 1 ,8 und ganz besonders bevorzugt ist diese Standübersetzung, beziehungsweise deren Betrag, wenigstens im Wesentlichen, 1 ,65.

16. Hybridgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der weitere Planetenradsatz (41 ) in einem Gehäusemodul (40) aufgenommen ist und,

dass dieses Gehäusemodul (40), wenigstens im Wesentlichen, einstückig mit dem Getriebegehäuse (26) ausgebildet ist.

17. Hybridgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass

der weitere Planetenradsatz (41 ) in einem Gehäusemodul (40) aufgenommen ist und,

dass dieses Gehäusemodul (40), wenigstens im Wesentlichen, gegenüber dem Getriebegehäuse (26) mehrteilig ausgebildet ist, beziehungsweise mit diesem verbindbar ist.

18. Hybridantriebstrang mit einem Hybridgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit

einer Verbrennungskraftmaschine (30) als erster Antriebsmaschine und

mit einem Elektromechanischen Energiewandler (33) als zweiter Antriebsmaschine,

und mit wenigstens einer Welle mit welcher Antriebsleistung von diesem Hybridgetriebe (1 ) zu einem antreibbaren Rad übertragbar ist.

Description:
Hybridgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe in Bauform eins mehrstufigen Pianetengetriebes mit wenigstens drei Planetenradsätzen gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. Derartige Hybridgetriebe sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt, insbesondere die DE 43 13 289 A1 be- fasst sich mit derartigen Getrieben.

Verbrennungskraftmaschinen für den Antrieb von Kraftfahrzeugen und Elektromotoren für den gleichen Zweck weisen unterschiedliche Dreh- zahl/Drehmoment-Charakteristika auf. Während Elektromotoren in der Regel aus Drehzahl Null, also praktisch aus dem Stillstand, ihr maximales Drehmoment abgeben können, benötigen Verbrennungskraftmaschinen höhere Drehzahlen, um dies zu erreichen. In Hybridfahrzeugen werden Verbrennungskraftmaschinen und Elektromotoren zum gemeinsamen Antrieb von Kraftfahrzeugen verwendet. Insbesondere aus den obigen Gründen werden an Getriebeeinrichtungen zum Kombinieren dieser Antriebsmaschinen besondere Anforderungen gestellt, so dass ein über das gesamte Drehzahlband performanter und effizienter Antrieb bereitstellbar ist.

Wie dargelegt, ergeben sich aus diesen Unterschieden in den Dreh- zahl/Drehmoment-Kennfeldem der gemeinsamen Antriebsmaschinen und der Kombination dieser mittels eines Getriebes, gegenüber einem reinen Verbrennungsmotorantrieb, andere Anforderungen an ein Hybridgetriebe, als an ein Getriebe, welches ausschließlich durch einen Verbrennungsmotor antreibbar ist. In der DE 43 13 289 A1 ist ein mehrstufiges Planetengetriebe angegeben, in welchem mit drei Planetenradsätzen durch unterschiedliche Kopplungen der Getriebeelemente unterschiedliche Übersetzungsstufen (Gänge) darstellbar sind. Der Abtrieb aus diesem Getriebe erfolgt über den Planetenradträger eines der drei Planetenradsätze.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein effizientes Hybridgetriebe in Planeten- radbauweise für einen Hybridantriebsstrang anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Hybndgetriebe gemäß Anspruch 1 gelöst, zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Ein erfindungsgemäßes Hybridgetriebe ist in Planetengetriebebauweise ausgeführt. Weiter weist ein solches Hybridgetriebe einen ersten, zweiten und dritten Planetenradsatz sowie einen weiteren Planetenradsatz, mit jeweils einem Sonnenrad, einem Hohlrad und wenigstens einem, vorzugsweise mehreren, auf einem Planetenradträger lagerbaren Planetenrädern auf. Vorzugsweise sind diese Planetenradsätze in einem ein- oder bevorzugt mehrteiligem Getriebegehäuse aufnehmbar und lagerbar.

Vorzugsweise sind die Planetenradsätze konzentrisch zu einer gemeinsamen Getriebeachse angeordnet und weiter vorzugsweise erfolgen der Antrieb und der Abtrieb zu diesem Hybridgetriebe koaxial, bevorzugt konzentrisch, zu dieser Getriebeachse. Weiter vorzugsweise sind wenigstens zwei und bevorzugt sind alle Planetenradsätze in axialer Richtung entlang dieser Getriebeachse voneinander beabstandet angeordnet.

Weiter vorzugsweise weist das Hybridgetriebe eine Getriebeeingangswelle, zum Aufnehmen von Antriebsleistung von wenigstens einer Antriebsmaschine, beziehungsweise von diesem weiteren Planetenradsatz, und eine Getriebeausgangswelle, zum Abgeben von Antriebsleistung an einen Antriebsstrang, auf. Vorzugsweise weist das Hybridgetriebe wenigstens eine erste Kopplungseinrichtung zum selektiven Verbinden der Getriebeeingangswelle mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes über eine sechste Getriebewelle und wenigstens eine zweite Kopplungseinrichtung zum selektiven Verbinden der Getriebeeingangswelle mit dem Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes über eine vierte Getriebewelle auf. Weiter vorzugsweise ist das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes mit dem Planetenradträger des ersten Planentenradsatzes verbindbar. Vorzugsweise ist das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes mit der Getriebeeingangswelle über eine erste Getriebewelle verbindbar und bevorzugt ist das Sonnenrad mit dieser Getriebewelle verbunden. Der Planetenradträger des dritten Planetenradsatzes ist mittels einer zweiten Getriebewelle mit der Getriebeausgangswelle verbindbar.

Im Sinne der Erfindung ist unter einer Antriebswelle eine Welle zu verstehen, welcher sowohl Antriebsleistung von der ersten Antriebsmaschine, als auch von der zweiten Antriebsmaschine zuführbar ist. Bezogen auf die Drehmomentübertragung von diesen Antriebsmaschinen zu der Getriebeetngangs- welle ist die Antriebswelle zwischen den Antriebsmaschinen und der Getriebeeingangswelle angeordnet.

Weiter vorzugsweis ist die Antriebswelle über eine weitere Kopplungseinnchtung mit wenigstens einer der Antriebsmaschinen, insbesondere zumindest der ersten Antriebsmaschine, vorzugsweise einer Verbrennungskraftmaschine, mittelbar oder unmittelbar verbindbar. Vorzugsweise ist diese weitere Kopplungseinrichtung als eine Anfahrkupplung ausgebildet, bevorzugt als ein Drehmomentwandler, vorzugsweise mit einer Wandlerüberbrückungskupp- lung, und besonders bevorzugt als eine Lammelenkupplung, vorzugsweise nasslaufend und bevorzugt trockenlaufend.

Weiter vorzugsweise ist diese weitere Kopplungseinrichtung in Richtung der Drehmomentübertragung von der leistungsübertragenden Antriebsmaschine zur Antriebswelle zwischen diesen angeordnet, bevorzugt zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Antriebswelle. Insbesondere durch diese Kopplungseinrichtung ist der Leistungsfluss von der ersten Antriebsmaschine zur Getriebeeingangswelle unterbrechbar und damit ist ein, vorzugsweise rein elektrischer, Antrieb, mittels der zweiten Antriebsmaschine ermöglicht.

Unter einer mittelbaren Verbindung der Antriebsmaschinen mit der Getriebeeingangswelle ist in diesem Sinne zu verstehen, dass in Richtung der Drehmomentübertragung zwischen der leistungsübertragenden Antriebsmaschine und der Getriebeeingangswelie eine Getriebeeinrichtung, insbesondere zur Wandlung von Drehzahl und Drehmoment, vorgesehen ist und zusätzlich oder alternativ eine Einrichtung zum Reduzieren von Schwingungen, vorzugsweise ein Ein-, Zwei- oder Mehrmassenschwungrad, angeordnet ist. Weiter vorzugsweise weist eine derartige Einrichtung zum Reduzieren von Schwingungen ein Fliehkraftpendel auf. Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Einrichtungen zum Reduzieren von Schwingungen bekannt.

Im Sinne der Erfindung ist unter dem Verbinden einer der Antriebsmaschinen mit der Getriebeeingangswelie zu verstehen, dass von der verbundenen Antriebsmaschine Antriebsleistung (Drehzahl und Drehmoment) an die Getriebeeingangswelie abgebbar ist. Vorzugsweise ist diese Antriebsleistung, wenigstens teilweise oder vollständig, auch dem weiteren Planetenradsatz zuführbar und ist von diesem auf die Getriebeeingangswelie übertragbar.

Vorzugsweise ist die Getriebeeingangswelie mit dem Planetenradträger des weiteren Planetenradsatzes mittels der Antriebswelle verbindbar. Weiter vorzugsweise ist über eine sechste Kopplungseinrichtung und vorzugsweise über die Antriebsweile der Getriebeeingangswelie wenigstens von der ersten Antriebsmaschine eine Antriebsleistung (Drehzahl, Drehmoment) zuführbar. Vorzugsweise ist der Planetenradträger des weiteren Planetenradsatzes als Antriebsweile ausgebildet, beziehungsweise mit einer solchen Antriebswelle verbindbar, und bevorzugt mit dieser verbunden. Vorzugsweise ist die sechste Kopplungseinrichtung als Trennkupplung, bezogen auf die Drehmomentübertragung, zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem weiteren Planetenradsatz ausgebildet. Vorzugsweise ist die sechste Kopplungseinrichtung als ein Anfahrelement, vorzugsweise als nasslaufende oder bevorzugt als trockenlaufende Lammellenkupplung ausgebildet. Weiter vorzugsweise ist die sechste Kopplungseinrichtung als Drehmomentwandler ausgebildet.

Vorzugsweise weist die sechste Kopplungseinrichtung wenigstens ein, vorzugsweise eine Vielzahl von, Formschlusselementen auf. Unter einem Formschlusselement ist insbesondere ein Element zur formschlüssigen Übertragung von Drehmoment zu verstehen, welches selektiv in und außer Eingriff bringbar ist. Vorzugsweise ist ein derartiges Formschlusselement als eine Klaue, bevorzugt eine Klauenkupplung oder besonders bevorzugt als eine Schiebemuffe ausgebildet. Weiter vorzugsweise ist diese Kopplungseinrichtung als ein Reib-/Formschlusselement ausgebildet.

Als erster Planetenradsatz wird insbesondere der Planetenradsatz aufge- fasst, dessen Sonnenrad und vorzugsweise dessen Planetenradträger, insbesondere selektiv, mit der Getriebeeingangsweile verbindbar sind.

Als zweiter Planetenradsatz wird insbesondere der Planetenradsatz aufge- fasst, dessen Sonnenrad mit der Getriebeeingangswelle verbindbar ist, vorzugsweise verbunden ist.

Als dritter Planetenradsatz wird insbesondere der Planetenradsatz aufge- fasst, über dessen Planetenradträger der Abtrieb aus dem Pianetengetriebe erfolgt und der weiter vorzugsweise nicht mit der Getriebeeingangswelle mittels einer Kopplungseinrichtung, vorzugsweise unmittelbar, verbindbar ist.

Als weiterer Planetenradsatz ist insbesondere ein Planetenradsatz zu verstehen, welcher mit einer ersten und einer zweiten Antriebsmaschine ver- bindbar ist und ein stillstehendes, also gehäusefest gelagertes Sonnenrad aufweist.

Vorzugsweise ist von wenigstens einer der Antriebsmaschine mittelbar Antriebsleistung auf die Getriebeeingangswelle übertragbar.

Im Sinne der Erfindung ist unter einer mittelbaren Übertragung der Antriebs- ieistung auf die Getriebeeingangswelle von wenigstens einer der Antriebsmaschinen (erste, zweite Antriebsmaschine; Verbrennungskraftmaschine, elektromechanischer Energiewandler), vorzugsweise der zweiten Antriebsmaschine, zu verstehen, dass in Drehmomentübertragungsrichtung von einer dieser Antriebsmaschinen zu der Getriebeeingangswelle, wenigstens eine weitere Getriebeeinrichtung angeordnet ist, vorzugsweise ein Zahnradgetriebe und besonderes bevorzugt der weitere Planetenradsatz. Weiter vorzugsweise ist diese weitere Getriebeeinrichtung geometrisch zwischen der ersten Antriebsmaschine und der zweiten Antriebsmaschine angeordnet. Weiter vorzugsweise umgibt die zweite Antriebsmaschine diese weitere Getriebeein- chtung in radialer Richtung.

Vorzugsweise ist von wenigstens einer Antriebsmaschine unmittelbar Antriebsleistung zur Getriebeeingangswelle übertragbar, vorzugsweise von der ersten Antriebsmaschine. In diesem Sinn ist unter einer unmittelbaren Übertragung der Antriebsleistung zu verstehen, dass wenigstens eine der Antriebsmaschine, vorzugsweise der ersten Antriebsmaschine, mit einem direkten Durchtrieb durch den weiteren Planetenradsatz mit der Antriebswelle koppelbar ist. Vorzugsweise ist die erste Antriebsmaschine mit dem Planeten radträger des weiteren Planetenradsatzes verbindbar und vorzugsweise ist diese mit diesem Planetenradträger verbunden. Vorzugsweise ist bei einem derartigen Durchtrieb durch den weiteren Planetenradsatz eine Übertragung von Antriebsleistung zwischen der ersten und der zweiten Antriebsmaschine, insbesondere über den Planetenradträger dieses Planetenradsatzes ermöglicht. Weiter vorzugsweise ist die erste Antriebsmaschine mit der Antriebswelle und diese mit der Getriebeeingangswelle verbindbar.

Weiter vorzugsweise ist dieses Zahnradgetriebe, vorzugsweise der weitere Planetenradsatz, dazu eingerichtet, eine von der Verbrennungskraftmaschine und eine von dem elektromechanischen Energiewandler bereitstellbare Antriebsleistung zu summieren und mittels der sechsten Kopplungseinrichtung, vorzugsweise selektiv, an die Getriebeeingangswelle abzugeben. Dabei ist der weitere Planetenradsatz vorzugsweise derart gestaltet, dass das Sonnenrad gegenüber dem Getriebegehäuse drehfest lagerbar ist und in wenigstens einem Betriebszustand bei stillstehendem Sonnenenrad des weiteren Planetenradsatzes Antriebsieistung an die Getriebeeingangsweile übertragbar ist.

Untersuchungen haben gezeigt, dass ein besonders günstiger Übersetzungsbereich für das Hybridgetriebe und eine hohe Effizienz für dieses mehrstufige Planetengetriebe dann erreichbar sind, wenn dieses in der vorbeschriebenen Art und Weise aufgebaut ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Hybridgetriebes ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Planetenradträger des dritten Planetenradsatzes verbindbar. Vorzugsweise ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Planetenradträger des dritten Planeten radsatzes dauerhaft verbunden. Insbesondere durch diese Kopplung des Hohlrades des ersten Planetenradsatzes mit dem Planetenradträger des dritten Planetenradsatzes und damit vorzugsweise auch mit der Getriebeausgangswelle ist ein besonders effizienter Betrieb des Hybridgetriebes ermöglicht.

In einer bevorzugt Ausführungsform ist das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes mit dem Getriebegehäuse über eine fünfte Getriebewelle mit einer dritten Kopplungseinrichtung selektiv verbindbar. Vorzugsweise ist der dritte zweite Planetenradsatz in axialer Richtung zwischen dem ersten und dem dritten Planetenradsatz angeordnet, so dass der dritte Planetenradsatz besonders gut zugänglich ist und so einfach zugänglich ist für diese selektive Verbindung.

In einer bevorzugt Ausführungsform ist das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes mit den Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes mittels einer vierten Getriebewelle verbunden und vorzugsweise mit der zweiten Kopplungseinrichtung mit der Getriebeeingangswelle selektiv verbindbar. Weiter vorzugsweise ist die vierte Getriebewelle, wenigstens abschnittsweise, als Hohlwelle ausgebildet und konzentrisch zur Getriebeachse angeordnet. Weiter vorzugsweise ist auch die Getriebewelle zum Verbinden des Sonnenrads des ersten Planetenradsatzes mit der ersten Kopplungseinrichtung (sechste Getriebeweile), wenigstens abschnittsweise als Hohlwelle ausgebildet und konzentrisch zur Getriebeachse angeordnet. Weiter vorzugsweise überdecken die vierte und die sechste Getriebewelle (Hohlwellen) die erste Getriebewelle. Insbesondere durch eine derartige Gestaltung des Hybridgetriebes ist ein besonders platzsparender Aufbau dieses Getriebes ermöglicht.

In einer bevorzugt Ausführungsform des Hybridgetriebes ist der Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes mit einer vierten Kopplungseinrichtung, insbesondere mittels der vierten Getriebewelle, selektiv mit dem Getriebegehäuse verbindbar ist. Insbesondere der erste Planetenradsatz ist durch seine axiale Positionierung im Verhältnis zum zweiten Planetenradsatz besonders gut zugänglich, beziehungsweise ansteuerbar, und es ist ein besonders platzsparender und einfacher Aufbau ermöglicht.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die vierte Kopplungseinrichtung, insbesondere zur selektiven Verbindung von Getriebegehäuse und Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes, als eine Bremse ausgebildet. Vorzugsweise weist diese Bremse wenigstens ein Reibschluss-, bevorzugt wenigstens ein Formschlusselement und besonders bevorzugt wenigs- tens ein Reibschluss- und ein Formschiusselement auf. Insbesondere durch ein Formschlusselement ist Drehmoment zwischen dem Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes und dem Getriebegehäuse, wenigstens anteilig oder vorzugsweise vollständig, mit einer Formschlussverbindung übertragbar. Insbesondere mit Formschlusselementen sind besonders hohe Kräfte auf kleinem Bauraum, im Vergleich zu Reibschlusselementen, übertragbar. Weiter vorzugsweise ist die vierte Kopplungseinrichtung als Reib- /Formschlusselement ausgebildet.

In einer bevorzugt Ausführungsform des Hybridgetriebes ist das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit einer fünften Kopplungseinrichtung selektiv mit dem Getriebegehäuse verbindbar ist. Vorzugsweise ist damit die sechste Getriebewelle mit dem Getriebegehäuse koppelbar und diese kann somit, zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses auf Drehzahl Null gesetzt werden. Insbesondere der erste Planetenradsatz ist zur Ansteuerung besonders einfach zugänglich und so ist ein besonders platzsparender Aufbau des Hybridgetriebes ermöglicht. in einer bevorzugt Ausführungsform des Hybridgetriebes ist das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes mit der Getriebeeingangswelle verbindbar. Vorzugsweise ist das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes mit der Getriebeeingangswelle drehfest mittels der ersten Getriebewelle verbunden. Vorzugsweise ist die erste Getriebewelle formschlüssig, bevorzugt reibschlüssig und besonders bevorzugt stoffschlüssig und weiter vorzugsweise mit einer Kombination aus wenigstens zwei der genannten Verbindungsarten mit der Getriebeeingangswelle verbunden. Vorzugsweise ist die Getriebeein- gangswelle als ein Teilbereich der ersten Getriebewelle ausgebildet. Insbesondere durch die unmittelbare, drehfeste Verbindung des Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes mit der Getriebeeingangswelle ist ein besonders effizienter Betrieb des Hybridgetriebes ermöglicht. in einer bevorzugt Ausführungsform des Hybridgetriebes ist die Getriebeeingangswelle mit der sechsten Kopplungseinrichtung selektiv mit wenigstens einer Antriebsmaschine, vorzugsweise mittelbar, derart verbindbar, dass die Antriebsleistung von dieser Antriebsmaschine der Getriebeeingangswelle, vorzugsweise über die Antriebswelle, zuführbar ist.

Vorzugsweise ist diese sechste Kopplungseinrichtung als eine reibschlüssige Kopplungseinrichtung zu verstehen. Weiter vorzugsweise ist diese Kopplungseinrichtung als eine Lamellenkupplung ausgebildet, vorzugsweise als eine trockenlaufende und bevorzugt als eine nasslaufende Lamellenkupplung. Diese sechste Kopplungseinrichtung ist vorzugsweise als Anfahrelement ausgebildet. Insbesondere ist ein Anfahrelement dazu eingerichtet, das Anfahren des Kraftfahrzeugs aus dem Stillstand, insbesondere wenn von einer Verbrennungskraftmaschine Antriebsleistung zugeführt wird, zu ermöglichen. Derartige Anfahrelemente sind aus dem Stand der Technik bekannt. Insbesondere durch den Einsatz eines Anfahrelements ist ein besonders effizienter Betrieb des Hybridgetriebes ermöglicht.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist diese sechste Kopplungseinrichtung als eine schaltbare Lamellenkupplung oder vorzugsweise als ein Drehmomentwandler, vorzugsweise mit einer Überbrückungskupplung, zum Übertragen der Antriebsleistung von der Antriebswelle auf die Getriebeeingangswelle ausgebildet.

Weiter vorzugsweist ist die Kopplungseinrichtung zum selektiven Verbinden des Sonnenrades des dritten Planetenradsatzes mit dem Getriebegehäuse (dritte Kopplungseinrichtung) als eine Bremse ausgebildet. Vorzugsweise als eine reibschlüssige Bremse und bevorzugt als eine formschlüssige Bremse, besonders bevorzugt weist diese Bremse Klauen auf, welche zur Drehmo- mentübertragung ineinander greifen. Weiter vorzugsweise ist diese Bremse als ein Reib-/Formschlusselement der zuvor beschriebenen Bauart ausgebildet, insbesondere eine sogenannte Synchronisierung. Insbesondere durch ein Reib-/Formschlusselement ist eine Betätigung dieser Kopplungseinrichtung trotz rotierender Getriebewellen und eine besonders hohe Effizienz durch eine formschlüssige Verbindung ermöglicht.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Hybridgetriebes ist, bezogen auf die Drehmomentübertragung zwischen dem Planetenradträger des weiteren Planetenradsatzes und der ersten Antriebsmaschine eine sechste Kopplungseinrichtung angeordnet. Vorzugsweise ist diese Kopplungseinrichtung als eine Trennkupplung ausgebildet, mit welcher die Drehmomentübertragung von der ersten Antriebsmaschine, welche vorzugsweise als eine Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist, zur Getriebeeingangswelle und vorzugsweise zum Planetenradträger des weiteren Planetenradsatzes, unterbrechbar ist. Weiter vorzugsweise ist diese Trennkupplung als eine Lamellenkupplung mit wenigstens einer, vorzugsweise mit wenigstens zwei Lamellen, ausgebildet. Weiter vorzugsweise ist die sechste Kopplungseinrichtung außerhalb eines Schmiermittelhaushalts des weiteren Planetenradsatzes angeordnet und bevorzugt als trockenlaufende Lammellenkupplung ausgebildet. Vorzugsweise ist die sechste Lammellenkupplung innerhalb des Schmiermittelhaushalts des weiteren Planetenradsatzes angeordnet und ist vorzugsweise als nasslaufende Lammellenkupplung ausgebildet. Insbesondere ist mittels der sechsten Kopplungseinrichtung die erste Antriebsmaschine vom Hybridgetriebe abkoppelbar und damit sind insbesondere im Schubbetrieb des Antriebs die Schleppmomente verringerbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Hybridgetriebes ist, bezogen auf die Drehmomentübertragung von der ersten Antriebsmaschine zum weiteren Planetenradsatz zwischen der Antriebsmaschine und dem weiteren Planetenradsatz ein Schwingungsreduzierer angeordnet. Vorzugsweise ist dieser als ein Schwingungstilger oder -dämpfer ausgebildet oder als eine Kombination aus beidem. Weiter vorzugsweise ist der Schwingungsreduzierer als ein Ein-, Zwei- oder Mehrmassenschwungrad ausgebildet oder weist ein solches auf. Vorzugsweise weist der Schwingungsreduzierer ein ein- oder bevorzugt ein mehrfaches Fliehkraftpendel auf. Vorzugsweise ist der Schwingungsreduzierer bezogen auf die Drehmomentübertragung von der ersten Antriebsmaschine auf den weiteren Planetenradsatz zwischen der sechsten Kopplungseinrichtung und der ersten Antriebsmaschine angeordnet.

Weiter vorzugsweise ist kein solcher Schwingungsreduzierer zwischen der ersten Antriebsmaschine und dem dritten Planetenradsatz vorgesehen. Weiter vorzugsweise sind Drehungleichförmigkeiten, insbesondere von der ersten Antriebsmaschine aufgebrachte Drehungleichförmigkeiten, durch die zweite Antriebsmaschine verringerbar, insbesondere durch aufbringen ge- genphasiger Drehungleichförmigkeiten.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Planetenradsatz als ein Plusgetriebe ausgebildet, vorzugsweise als ein Minusgetriebe. Vorzugsweise weist der Planetenradsatz eine Standübersetzung auf deren Betrag größer ist als 1 , vorzugsweise größer ist als ,25 und bevorzugt größer ist als 1 ,5. Weiter ist dieser Bereich kleiner als 2,5, vorzugsweise kleiner als 2,1 und bevorzugt kleiner als 1 ,8 und ganz besonders bevorzugt ist dieser Betrag der Stand Übersetzung wenigstens im Wesentlichen 1 ,65. Dabei ist im Sinne dieser Erfindung unter wenigstens im Wesentlichen ein Bereich von +/- 0, 1 zu verstehen, vorzugsweise von +/-0,5.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der weitere Planetenradsatz in einem Gehäusemodul aufgenommen. Vorzugsweise ist dieses Gehäusemodul einstückig, wenigstens im Wesentlichen, mit dem Getriebegehäuse ausgebildet. Vorzugsweise ist der weitere Planetenradsatz und bevorzugt der weitere Planetenradsatz und ein mit dem Hohlrad des weiteren Planetenradsatzes verbundener elektromechanischer Energiewandler (zweite Antriebsmaschine) in dieses Gehäusemodul aufgenommen. Insbesondere durch die einteilige Gestaltung des Getriebegehäuses und des Gehäusemoduls ist ein besonders platzsparender Aufbau ermöglicht. Damit ist es insbesondere ermöglicht den weiteren Planetenradsatz und vorzugsweise die zweite An- triebsmaschine, sowie bevorzugt auch die sechste Kopplungseinrichtung gegenüber dem Getriebegehäuse zu separieren (nicht einstückig mit dem Getriebegehäuse ausgebildet) oder in dieses zu integrieren (einstückig mit dem Getriebegehäuse ausgebildet). Weiter vorzugsweise ist eine vereinfachte Abdichtung des Hybridgetriebes erreichbar für den Fall, dass das Gehäusemodul und das Getriebegehäuse einstückig miteinander ausgebildet sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der weitere Planetenradsatz in einem Gehäusemodul aufgenommen. Vorzugsweise ist dieser Gehäusemodul mehrteilig, gegenüber dem Getriebegehäuse ausgebildet und weiter vorzugsweise über eine lösbare Verbindung mit diesem verbunden. Vorzugsweise ist der weitere Planetenradsatz und bevorzugt der weitere Planetenradsatz und ein mit dem Hohlrad des weiteren Planetenradsatzes verbundener elektromechanischer Energiewandler (zweite Antriebsmaschine) in dieses Gehäusemodu! aufgenommen. Insbesondere durch die mehrteilige Gestaltung des Getriebegehäuses und des Gehäusemoduls ist ein besonders wartungsfreundlicher Aufbau ermöglicht.

Vorzugsweise ist wenigstens eine der Kopplungseinrichtungen, vorzugsweise sind mehrere und bevorzugt sind alle Kopplungseinrichtungen aus einer Gruppe von Kopplungseinrichtungen ausgewählt, welche wenigstens folgende Elemente aufweist:

- Lammelenkupplung/-bremse,

- Backenkupplung/-bremse,

- Bandbremse

- Klauenkupplung/-bremse,

- Schiebemuffe,

- Synchronisierung,

- schaltbare und/oder nichtschaltbare Freilaufkupplung/-bremse oder eine Kombination aus wenigstens zwei der zuvor genannten Elemente. Unter einer Synchronisierung ist in diesem Sinne eine Kopplungseinrichtung zu verstehen, welche zunächst eine Drehzahldifferenz zwischen zwei zu koppelnden Bauteilen, (vorzugsweise Zahnrad/Zahnrad, Welle/Welle, Welle/Zahnrad, Zahnrad/Gehäuse, Welle/Gehäuse), insbesondere durch eine reibschlüssige Verbindung ausgleicht, und chronologisch nach dem Herstellen des Reibschlusses durch einen formschlüssigen Kontakt ein höheres Drehmoment zwischen diesen beiden Bauteilen überträgt. Derartige Synchronisierungen sind auch dem Stand der Technik, insbesondere als Einfach- oder ehrfach-Konussynchronisierungen bekannt. Vorzugsweise kann eine derartige Synchronisierung als Reib-/Formschlusselement aufgefasst werden.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Hybridgetriebe in einem Hybridan- triebsstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, aufgenommen. Ein derartiger Hybridantriebsstrang weist ein Hybridgetriebe der zuvor beschriebenen Art auf. Weiter weist ein solcher Hybridantriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine als erste Antriebsmaschine und einen eiektromechanischen Energiewandler als zweite Antriebsmaschine auf. Weiter ist in diesem Hybridantriebsstrang eine Welle vorgesehen, mit welcher Antriebsleistung von diesem Hybridgetriebe, insbesondere von dessen Getriebeausgangswelle, zu wenigstens einem, vorzugsweise zu mehreren, antreibbaren Rädern des Hybridfahrzeugs übertragbar ist. Insbesondere durch ein erfindungsgemäßes Hybridgetriebe ist ein besonders effizienter Hybridantriebsstrang darstellbar.

Nachfolgend sind Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung anhand der wenigstens teilweise schematisierten Figuren näher erläutert.

Dabei zeigt:

Fig. : einen Längsschnitt durch das Hybridgetriebe ohne weiteren Planetenradsatz, Fig.2: ein Schaltungsschema für dieses Hybridgetriebe.

Fig.3: ein Längsschnitt durch das Hybridgetriebe mit Antriebsmaschinen und mit weiterem Planetenradsatz.

In Figur 1 ist ein Hybridgetriebe 1 ohne den weiteren Planetenradsatz dargestellt. Diesem Getriebe 1 ist über die Antriebswelle 6 eine Antriebsleistung auf die Getriebeeingangswelle 2 zuführbar. Zum Zuführen einer solchen Antriebsleistung von einer Verbrennungskraftmaschine, einem elektromechani- schen Energiewandler oder von beiden, wird die weitere Kopplungseinrichtung 28 geschlossen, dabei ist diese Kopplungseinrichtung 28 als Anfahrelement ausgebildet.

Die Getriebeeingangswelle 2 weist darüber hinaus eine erste Kopplungseinrichtung 8 und eine zweite Kopplungseinrichtung 7 auf. Diese beiden Kopplungseinrichtungen (7, 8) sind als Lamellenkupplungen ausgebildet. Die erste Kopplungseinrichtung 8 ist dazu vorgesehen die Getriebeeingangswelle 2 über die Getriebewelle 21 mit dem Sonnenrad 18 des ersten Planetenradsatzes 3 selektiv zu verbinden. Weiter ist die zweite Kopplungseinrichtung 7 dazu eingerichtet, über die Getriebewelle 22 das Hohlrad 13 des zweiten Planetenradsatzes 4 drehmomentleitende mit der Getriebeeingangswelle 2 zu verbinden. Weiter ist über die Getriebewelle 22 der Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes 3 mit dem Hohlrad 13 des zweiten Planetenradsatzes 4 verbunden.

Auf diesem Planetenradträger des ersten Planetenradsatz 3 sind die Planetenräder 15 des ersten Planetenradsatzes 3 drehbar gelagert. Weiter ist dieser Planetenradträger über die vierte Kopplungseinrichtung 10 mit dem Getriebegehäuse 26 selektiv verbindbar. Diese vierte Kopplungseinrichtung 10 ist als ein Reib-/Formschlusselement ausgebildet. Die Getriebewelle 21 ist derart ausgebildet, dass mittels dieser das Sonnenrad 18 des ersten Planentenradsatzes 3 mittels der fünften Kopplungseinrichtung 9 selektiv mit dem Getriebegehäuse 26 verbindbar ist

Der Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes 4 ist über die Getriebewelle 25 mit dem Hohlrad 14 des dritten Planetenradsatzes 5 verbunden. Weiter sind auf dem Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes 4 die Planetenräder 16 drehbar gelagert. Das Sonnenrad 19 des zweiten Planetenradsatzes 4 ist über die Getriebewelle 23 drehmomentleitende mit der Getriebeeingangswelle 2 verbunden.

Die Planetenräder 17 des dritten Planetenradsatzes 5 sind drehbar auf dem Planetenradträger dieses Planetenradsatzes gelagert. Das Sonnenrad 20 des dritten Planetenradsatzes 5 ist mittels einer Getriebewelle 29 mit der dritten Kopplungseinrichtung 11 mit dem Getriebegehäuse 26 selektiv verbindbar. Mittels der Getriebewelle 24 ist der Planetenradträger des dritten Planetenradsatzes 5 mit dem Hohlrad 12 des ersten Planetenradsatzes 3 verbunden, so dass dieses Hohlrad 12 und der Planetenradträger die gleiche Drehzahl aufweisen. Die Getriebewelle 24 ist mit der Getriebeausgangswelle 27 verbunden.

In Figur 2 ist ein Schaltungsschema für das in Figur 1 dargestellte Hybridgetriebe ohne den weiteren Planetenradsatz angegeben. In der ersten Zeile der dargestellten Tabelle ist das Bezugszeichen der Kopplungseinrichtung angegeben, welche aktiviert werden muss, um den in der ersten Spalte dieser Tabelle angegebenen Gang einzulegen. Dabei bedeutet ein „X", dass ein Drehmoment durch die jeweilige Kopplungseinrichtung (10, 1 1 , 9, 7, 8, siehe erste Zeile) übertragbar ist. Dementsprechend ist zum Einlegen des Rückwärtsgangs, dieser ist durch R gekennzeichnet die vierte Kopplungseinrichtung 10 sowie die erste Kopplungseinrichtung 8 aktiviert. Zum Einlegen des ersten Ganges ist wiederum die vierte Kopplungseinrichtung 10 aktiviert und die dritte Kopplungseinrichtung 1 1 . Zum Einlegen des zweiten Ganges bleibt die dritte Kopplungseinrichtung 1 1 aktiviert und die fünfte Kopplungseinrichtung 9 wird aktiviert. Zum Einlegen des dritten Ganges bleibt die dritte Kopplungseinrichtung 1 aktiviert und die erste Kopplungseinrichtung 8 ist ebenfalls aktiviert. Zum Einlegen des vierten Ganges bleibt weiterhin die dritte Kopplungseinrichtung 1 1 aktiviert und die zweite Kopplungseinrichtung 7 wird ebenfalls aktiviert. Zum Einlegen des fünften Ganges bleibt die zweite Kopplungseinrichtung 7 aktiviert und die erste Kopplungseinrichtung 8 wird aktiviert. Zum Einlegen des sechsten Ganges bleibt zweite Kopplungseinrichtung 7 aktiviert und die fünfte Kopplungseinrichtung 9 wird aktiviert.

Die jeweils nicht als „aktiviert" bezeichneten Kopplungseinrichtungen sind deaktiviert und abgesehen von unvermeidbaren Schleppmomenten werden durch diese keine Drehmomente übertragen.

In Figur 3 ist ein Hybridantriebsmodul in Schnittdarstellung schematisiert gezeigt. Als erste Antriebsmaschine weist dieses Hybridgetriebe eine Verbrennungskraftmaschine 30 auf. Als zweite Antriebsmaschine weist das Hybridgetriebe einen elektromechanischen Energiewandler 33 mit einem Stator 38 und einem Rotor 39 auf. Der Stator 38 ist in dem Gehäusemodul 40 drehfest aufgenommen. Der Rotor 39 ist mit dem Sonnenrad 36 des weiteren Planetenradsatzes 41 drehfest verbunden. Die Planetenräder 35 des weiteren Planetenradsatzes 41 sind auf dem Planetenradträger dieses Planetenradsatzes drehbar gelagert, dabei ist dieser Planetenradträger mit der Kupplungswelle 37 drehfest verbunden. Die Kupplungswelle 37 ist drehfest mit der Antriebswelle 6 verbindbar. Das Sonnenrad 34 des weiteren Planetenradsatzes 41 ist drehfest mit dem Gehäusemodul 40 verbunden.

Antriebsleistung welche von der Verbrennungskraftmaschine 30 bereitgestellt wird, wird über das Zweimassenschwungrad 31 an die Trennkupplung 32 übertragen. Soll der Verbrennungsmotor Antriebsleistung an den weiteren Planetenradsatz 41 abgeben, muss die Trennkupplung 32 geschlossen sein.

Für rein elektrische Fahrweise ist die Trennkupplung 32 geöffnet, der elekt- romechanischen Energiewandler 33 treibt dann über den Rotor 39 das Hohlrad 36 des weiteren Planetenradsatzes 41 , sowie die Planetenräder 35 und den Planetenradträger des weiteren Planetenradsatzes 41 und damit die Antriebswelle 6 an.

Das Getriebeteil 1 (Hybridgetriebe ohne den weiteren Planetenradsatz 41) weist die Kopplungseinrichtungen 28, 7, 8, 9 10, 1 1 auf um den ersten 3, zweiten 4 und dritten 5 Planetenradsatz selektiv zu steuern. Das Gehäusemodul 40 ist mit dem Getriebegehäuse 26 verbindbar. Über die Getriebeausgangswelle 27 erfolgt der Abtrieb aus dem Hybridgetriebe.




 
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