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WO2008071151A1 - Hybridantrieb für fahrzeuge - Google Patents

Hybridantrieb für fahrzeuge Download PDF

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WO2008071151A1
WO2008071151A1 PCT/DE2007/002171 DE2007002171W WO2008071151A1 WO 2008071151 A1 WO2008071151 A1 WO 2008071151A1 DE 2007002171 W DE2007002171 W DE 2007002171W WO 2008071151 A1 WO2008071151 A1 WO 2008071151A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
drive
planetary gear
shaft
hybrid drive
gear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2007/002171
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Detlef Tolksdorf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HYTRAC GmbH
Original Assignee
HYTRAC GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HYTRAC GmbH filed Critical HYTRAC GmbH
Publication of WO2008071151A1 publication Critical patent/WO2008071151A1/de
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    • F16H37/084—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
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Definitions

  • the invention relates to a hybrid drive for vehicles.
  • DE 198 41 828 C2 shows a further hybrid drive for vehicles, comprising at least one first electric machine, which is operable at least as an electric motor; a second electric machine, which is operable at least as an electric motor and has a non-rotatably arranged stator and a rotor rotatable relative thereto; a superposition gear having a primary engine input part connected or connectable to a primary engine, an engine input part connected or connectable to the rotor of the second electric machine, and an output part, all three parts being rotatably disposed relative to each other wherein a mechanical brake for non-rotatable setting of the rotor of the second electric machine is provided.
  • the aim of the subject invention is to provide a hybrid drive for vehicles in which at least two driving gears and different driving modes are realized within these driving gears, such that a high performance of the hybrid drive within the entire vehicle speed range with smaller and less expensive design over the prior art given is.
  • a hybrid drive for vehicles at least including a main drive, at least two electric machines and a single, formed by a sun gear, a ring gear, a planet carrier and planet gears planetary gear, wherein the main drive, the electric machines and the planetary gear functionally operatively connected to each other and to generate at least two driving the main drive, the electric machines and components of the planetary gear in the range of at least one shaft provided clutches / brakes individually, to several or completely coupled to the shaft, respectively with respect to selbiger be stopped, are, in such a way that optionally torques or speeds of the participating drives, respectively components of the planetary gear can be added.
  • the electric machines are designed as electric motors / generators and are operated depending on the driving range in one form or another.
  • the hybrid drive according to the invention can be used in all vehicles. This applies, inter alia, cars, trucks, buses, commercial vehicles, special vehicles, agricultural machinery or the like. With appropriate adjustment of the performance parameters of the main drive and the electrical machines also the possibility to use this hybrid drive in ships (sports and cargo ships).
  • FIGS. 1 to 4 schematic diagrams of a drive scheme for a vehicle hybrid drive, which is operable in a first drive with different modes;
  • FIG. 5 schematic diagram of the drive scheme of Figures 1 to 4 for a hybrid vehicle drive, which is drivable in a second drive;
  • FIG. 6 shows a schematic diagram of the drive scheme according to FIGS. 1 to 4 for a vehicle hybrid drive that can be driven in a third drive;
  • FIG. 7 schematic diagram of the drive scheme of Figures 1 to 4 for a hybrid vehicle drive, which is drivable in a fourth drive;
  • Tables 1 to 4 representation of individual operating modes within four driving a hybrid drive according to the invention.
  • FIGS. 5 to 7 show different operating conditions of a hybrid drive for a vehicle, such as a car, with only the function, but not the specific structural design of the hybrid drive will be described.
  • 1 to 4 show a schematic diagram of a drive scheme for the hybrid drive 1 according to the invention. The following essential components are shown, the numbering of which also applies to FIGS. 5 to 7:
  • a trained as a main drive 2 internal combustion engine such as a gasoline, diesel or natural gas engine, a first electric machine 3, a controller 4, a memory 5, a planetary gear 6 (powershift transmission), a second electric machine 7 and a hydrodynamic converter 8.
  • Der hydrodynamic converter 8 ensures that in the idling state of the vehicle no adhesion can be transmitted to the wheels of the vehicle, otherwise the main drive 2 would stall. It forms, so to speak, a first clutch.
  • the main drive 2 cooperates with an only indicated shaft 9.
  • a ring gear 10 Within the planetary gear 6, a ring gear 10, a sun gear 11 and planet gears 12 and a planet carrier 13 (web) are arranged.
  • a plurality of clutches A, B, C, D, E, F, G, H, K, L, M and brakes I 1 L are provided between the main drive 2 and the planetary gear 6, on the one hand more Driving gears and within the individual driving gears, if necessary, several operating modes can be generated.
  • the clutches AH 1 K 1 M and the brakes I 1 L are designed to be identical and produced on the basis of wet-running fins.
  • the drive diagram shown in FIGS. 1 to 4 shows the power flow in a first travel of the vehicle, in this example a car.
  • the power flow in this driving range is represented by the inserted arrows.
  • Figure 2 shows a different mode within the first drive.
  • the clutches A to H, K, M and brakes I 1 L driving the main drive 2 and the second electric machine (electric motor) is coupled to the shaft 9.
  • a power split takes place, so that a part of the power of the main drive 2 is passed in the direction of the planetary gear 6, and the other part is used to drive the electric machine 3 as a generator.
  • the ring gear 10 is fixed via the brake L.
  • the further power flow in the direction of the output shaft 14 corresponds to Figure 1. In this mode, the torques of the main drive 2 and the second electric machine are added.
  • the power flow is provided within the first drive for another mode such that the main drive 2 is only mechanically in operative connection with the first electric machine 3, which is thus operated as a generator and the memory 5 charges and / or their drive power of the second electric machine 7 provides.
  • the second electric machine 7 is mechanically coupled to the shaft 9 and thus to the sun gear 11.
  • the further power flow in the direction of the output shaft 14 corresponds to FIG. 1.
  • the ring gear 10 is also set here via the brake L.
  • only the main drive 2 drives the sun gear 11 via the shaft 9 and, via the planetary gears 12, the web 13 and thus the output shaft 14 within the first travel path.
  • FIG. 5 shows the drive scheme of a second drive.
  • the main drive 2 interacts with the first electric machine 3, which is thus operated as a generator and either charges the memory 5 and / or makes its entire drive power available to the second electric machine 7.
  • the same works as an electric motor.
  • the clutch G is closed, the drive power is transmitted mechanically, for example via a gear wheel 15 to the ring gear 10 and exclusively via the planetary gears 12 on the web 13 and thus the output shaft 14.
  • the clutches A to H 1 K 1 M and the brakes I 1 L are connected to generate a third drive according to Figure 6 so that the drive power of the main drive 2 is applied to the shaft 9 and the sun gear 11.
  • the clutches D and F are open and the clutches C and G are closed, the drive power of the two electric machines 3, 7 that operate here by motor is applied mechanically to the ring gear 10, for example, via gears 16, 15 with the brake L open.
  • this drive there is an addition of the speeds on the one hand of the main drive 2 and on the other hand, the electrical machines 3.7, according to the superposition principle, instead.
  • FIG. 1 Another fourth drive is shown in FIG.
  • the main drive 2 interacts with the first electric machine 3, which is thus operated as a generator and either charges the memory 5 and / or provides its drive power to the second electric machine 7.
  • part of the power of the second electric machine 7 is applied to the loosened ring gear 10 when the clutch G is closed.
  • a further part of the power is applied to the shaft 9 with the clutch F closed.
  • Figures 1 to 7 show only a small selection of driving gears / operating modes, so that the scope of protection of the subject invention is not limited thereto.
  • Tables 1 to 4 show further combinations of operating modes within individual driving gears of the vehicle.
  • Table 1 1st gear, drive from the sun gear 11 on the web 13 at fixed ring gear 10th

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Abstract

Hybridantrieb für Fahrzeuge, zumindest beinhaltend einen Hauptantrieb (2), mindestens zwei elektrische Maschinen (3,7) sowie ein einzelnes, durch ein Sonnenrad (11), ein Hohlrad (10), einen Planetenträger (13) und Planetenräder (12) gebildetes Planetengetriebe (6), wobei der Hauptantrieb, die elektrischen Maschinen sowie das Planetengetriebe funktional miteinander in Wirkverbindung stehen und zur Generierung mindestens zweier Fahrgänge der Hauptantrieb, die elektrischen Maschinen und Bauteile (10-13) des Planetengetriebes (6) über im Bereich mindestens einer Welle (9) vorgesehene Kupplungen/Bremsen (A-M) einzeln, zu mehreren oder vollständig auf die Welle koppelbar, respektive gegenüber selbiger stillsetzbar, sind, dergestalt, dass wahlweise Drehmomente oder Drehzahlen der beteiligen Antriebe, respektive Bauteile des Planetengetriebes addierbar sind.

Description

Hybridantrieb für Fahrzeuge
Die Erfindung betrifft einen Hybridantrieb für Fahrzeuge.
Im Bereich Technik und Wirtschaft der VDI-Nachrichten von 21. Januar 2005, Nr. 3, wurde ein Bericht veröffentlicht, der sich mit Mischantrieben (Hybridantriebe) aus Verbrennungs- und Elektromotoren für den Automobilbau auseinandersetzt. Beschrieben wird ein Mischantrieb aus Benzin- und Elektromotor. Die Motorleistung wird im Normalbetrieb verzweigt. Ein Teil der Leistung fließt direkt über ein Planetengetriebe und der andere Leistungsteil fließt über einen Generator und Elektromotor, wobei eine wiederaufladbare Batterie gespeist wird. Die jeweilige Leistungsverzweigung orientiert sich am höchsten erzielbaren Wirkungsgrad des Gesamtsystems.
Einem im Internet veröffentlichten Bericht der TU Chemnitz ist ein stufenloses Fahrzeuggetriebe mit elektromechanischer Leistungsverzweigung (SEL) zu entnehmen, das sich eingangs mit dem vorab beschriebenen Mischantrieb auseinandersetzt. Als gravierender Nachteil des vorab angesprochenen Getriebes wird angesehen, dass das Abtriebsdrehmoment nie größer werden kann als die Summe der Drehmomente von Hohlrad und Elektromotor an der Abtriebsseite. Das Hohlraddrehmoment ist bei diesem Konzept immer kleiner als das schon geringe Stegdrehmoment bzw. Drehmoment des Verbrennungsmotors von max. 150 Nm. Für hohe Beschleunigungen und hohe Steigfähigkeit benötigt selbst ein leichtes Fahrzeug Abtriebsmomente von 600 Nm und mehr. Mit dem eingangs angesprochenen Antriebskonzept erfordert das eine sehr große Antriebsmaschine.
Mit dem ebenfalls in dem Beitrag der TU Chemnitz beschriebenen SEL-Konzept soll das vorgeschlagene Erstprinzip beibehalten, die Nachteile jedoch beseitig werden. Ergänzend wird vorgeschlagen, dass zum Aufbau hoher Abtriebsdrehmomente das Hohlraddrehmoment der Welle in einer weiteren Planetengetriebestufe mit hoher Übersetzung zum Abtrieb übertragen wird. Damit sollen dann beide Planetenradstufeπ in Summe eine hohe Übersetzung bewirken, wobei Antriebsdrehmomente über 1000 Nm erzeugt werden können.
Auch wenn durch den aufgezeigten Stand der Technik bereits eine positive Weiterentwicklung bezüglich der Abtriebsdrehmomente herbeigeführt werden kann, ist jedoch auch hier nachteilig, dass eine zweite Planetenstufe eingesetzt werden muss, die das Getriebe nicht nur verteuert, sondern auch eine größere Bauweise mit sich bringt.
Die DE 198 41 828 C2 zeigt einen weiteren Hybridantrieb für Fahrzeuge, enthaltend mindestens eine erste elektrische Maschine, welche mindestens als Elektromotor betreibbar ist; eine zweite elektrische Maschine, welche mindestens als Elektromotor betreibbar ist und einen nicht-rotierbar angeordneten Stator und einen relativ dazu rotierbaren Rotor aufweist; ein Überlagerungsgetriebe, welches ein Primärmotor-Eingangsteil, welches mit einem Primärmotor verbunden oder verbindbar ist, ein Maschinen-Eingangsteil, welches mit dem Rotor der zweiten elektrischen Maschine verbunden oder verbindbar ist, und ein Abtriebsteil aufweist, wobei alle drei Teile relativ zueinander drehbar angeordnet sind, wobei eine mechanische Bremse zum nicht-rotierbaren Festsetzen des Rotors der zweiten elektrischen Maschine vorgesehen ist.
Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, einen Hybridantrieb für Fahrzeuge bereitzustellen, bei welchem mindestens zwei Fahrgänge und innerhalb dieser Fahrgänge unterschiedliche Betriebsarten realisierbar sind, dergestalt, dass eine hohe Leistungsfähigkeit des Hybridantriebs innerhalb des gesamten Fahrzeug- Geschwindigkeitsbereiches bei kleinerer und kostengünstigerer Bauart gegenüber dem Stand der Technik gegeben ist.
Dieses Ziel wird erreicht durch einen Hybridantrieb für Fahrzeuge, zumindest beinhaltend einen Hauptantrieb, mindestens zwei elektrische Maschinen sowie ein einzelnes, durch ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Planetenträger und Planetenräder gebildetes Planetengetriebe, wobei der Hauptantrieb, die elektrischen Maschinen sowie das Planetengetriebe funktional miteinander in Wirkverbindung stehen und zur Generierung mindestens zweier Fahrgänge der Hauptantrieb, die elektrischen Maschinen und Bauteile des Planetengetriebes über im Bereich mindestens einer Welle vorgesehene Kupplungen/Bremsen einzeln, zu mehreren oder vollständig auf die Welle koppelbar, respektive gegenüber selbiger stillsetzbar, sind, dergestalt, dass wahlweise Drehmomente oder Drehzahlen der beteiligen Antriebe, respektive Bauteile des Planetengetriebes addierbar sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den zugehörigen gegenständlichen Unteransprüchen zu entnehmen.
Gegenüber dem Stand der Technik kommen somit lediglich ein einzelnes Planetengetriebe, respektive eine einzelne Planetengetriebestufe, in Wirkverbindung mit einem Hauptantrieb sowie mindestens zwei, bedarfsweise gering dimensionierten, elektrischen Maschinen zum Einsatz. Die elektrischen Maschinen sind als Elektromotoren/Generatoren ausgebildet und werden fahrbereichsabhängig in der einen oder anderen Form betrieben.
Beim Erfindungsgegenstand kann der bedarfsweise als Verbrennungsmotor ausgebildete Hauptantrieb über eine Steuerung wie bisher auch im optimalen Drehzahlbereich gehalten werden, jedoch beim Erfindungsgegenstand mit deutlich verbessertem Wirkungsgrad. Durch geschickte Zu- oder Abschaltung der einzelnen Antriebe in Wirkverbindung der einzelnen Planetenstufe, respektive mit Bauteilen des Planetengetriebes, kann neben den bereits bekannten positiven Einflussgrößen eines Hybridantriebes auch Kraftstoff eingespart werden. Dies im Hinblick darauf, dass neben den mindestens zwei Fahrgängen innerhalb der einzelnen Fahrgänge weitere Betriebsarten generierbar sind.
Der erfindungsgemäße Hybridantrieb kann in allen Fahrzeugen eingesetzt werden. Dies betrifft unter anderem PKW, LKW, Busse, Nutzfahrzeuge, Spezialfahrzeuge, Agrarmaschinen oder dergleichen. Bei entsprechender Anpassung der Leistungsparameter des Hauptantriebes sowie der elektrischen Maschinen besteht ebenfalls die Möglichkeit diesen Hybridantrieb in Schiffen (Sport- und Frachtschiffen) einzusetzen.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
Figuren 1 bis 4 Prinzipskizzen eines Antriebsschemas für einen Fahrzeughybridantrieb, der in einem ersten Fahrgang mit unterschiedlichem Betriebsarten betreibbar ist;
Figur 5 Prinzipskizze des Antriebsschemas gemäß Figuren 1 bis 4 für einen Fahrzeughybridantrieb, der in einem zweiten Fahrgang antreibbar ist;
Figur 6 Prinzipskizze des Antriebsschemas gemäß Figuren 1 bis 4 für einen Fahrzeughybridantrieb, der in einem dritten Fahrgang antreibbar ist;
Figur 7 Prinzipskizze des Antriebsschemas gemäß Figuren 1 bis 4 für einen Fahrzeughybridantrieb, der in einem vierten Fahrgang antreibbar ist;
Tabellen 1 bis 4 Darstellung einzelner Betriebsarten innerhalb von vier Fahrgängen eines erfindungsgemäßen Hybridantriebs.
Die Figuren 1 bis 7 zeigen unterschiedliche Betriebszustände eines Hybridantriebes für ein Fahrzeug, beispielsweise einen PKW, wobei lediglich die Funktion, nicht jedoch der konkrete konstruktive Aufbau des Hybridantriebes, beschrieben wird. Die Figuren 1 bis 4 zeigen als Prinzipskizze ein Antriebsschema für den erfindungsgemäßen Hybridantrieb 1. Folgende wesentliche Komponenten sind dargestellt, deren Bezifferung auch für die Figuren 5 bis 7 Gültigkeit hat:
eine als Hauptantrieb 2 ausgebildete Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise ein Otto-, Diesel- oder Erdgasmotor, eine erste elektrische Maschine 3, eine Steuerung 4, einen Speicher 5, ein Planetengetriebe 6 (Lastschaltgetriebe), eine zweite elektrische Maschine 7 sowie einen hydrodynamischen Wandler 8. Der hydrodynamische Wandler 8 stellt sicher, dass im Leerlaufzustand des Fahrzeuges kein Kraftschluss auf die Räder des Fahrzeuges übertragen werden kann, da ansonsten der Hauptantrieb 2 abgewürgt würde. Er bildet sozusagen eine erste Kupplung. Der Hauptantrieb 2 wirkt mit einer nur angedeuteten Welle 9 zusammen. Innerhalb des Planetengetriebes 6 sind ein Hohlrad 10, ein Sonnenrad 11 sowie Planetenräder 12 und ein Planetenträger 13 (Steg) angeordnet. Im Bereich der Welle 9 sind zwischen dem Hauptantrieb 2 und dem Planetengetriebe 6 eine Vielzahl von Kupplungen A, B, C, D, E, F, G, H, K, L, M und Bremsen I1L vorgesehen, über welche einerseits mehrere Fahrgänge und innerhalb der einzelnen Fahrgänge bedarfsweise mehrere Betriebsarten generierbar sind. Die Kupplungen A-H1K1M und die Bremsen I1L sind hierbei baugleich ausgebildet und auf Basis von nass laufenden Lamellen erzeugt.
Das in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Antriebsschema zeigt den Leistungsfluss in einem ersten Fahrgang des Fahrzeugs, in diesem Beispiel einem PKW. Der Leistungsfluss in diesem Fahrbereich ist jeweils durch die eingefügten Pfeile wiedergegeben.
In Figur 1 ist erkennbar, dass die Kupplungen A, B1 D, E, F, G1 H geschlossen sind. Die Bremse I ist geöffnet. Das Hohlrad 10 ist über die Bremse L festgesetzt. Dies bedeutet, dass einerseits die Leistung des Hauptantriebs 2 und die Antriebsleistungen der beiden elektrischen Maschinen 3,7, die in diesem Beispiel motorisch betrieben werden, auf die Welle 9 gekoppelt sind. Es findet in diesem Betriebszustand eine Addition der Drehmomente des Hauptantriebs 2 sowie beider elektrischer Maschinen 3,7 statt. Wie dem Leistuπgsfluss entnehmbar ist, werden die gesamte Antriebsleistung und alle Drehmomente additiv auf das Sonnenrad 1 1 geschaltet. Das Hohlrad 10 ist nicht aktiv, d.h. durch die Bremse L festgesetzt, so dass die Leistung und die Summe der drei Drehmomente über den Steg 13 mit der Übersetzung des Planetengetriebes 6 auf die gemeinsame Abtriebswelle 14 übertragen wird. In diesem ersten Fahrgang können sehr hohe Drehmomente realisiert werden.
Figur 2 zeigt innerhalb des ersten Fahrganges eine andere Betriebsart. Durch entsprechende Schaltung der Kupplungen A bis H, K, M und Bremsen I1L ist antriebsmäßig der Hauptantrieb 2 und die zweite elektrische Maschine (Elektromotor) auf die Welle 9 gekoppelt. Im Bereich der ersten elektrischen Maschine 3 findet eine Leistungsverzweigung statt, so dass ein Teil der Leistung des Hauptantriebes 2 in Richtung des Planetengetriebes 6 durchgeleitet wird, und der andere Teil verwendet wird, um die elektrische Maschine 3 generatorisch anzutreiben. Sie kann in dieser Betriebsart bedarfsweise den Speicher 5 aufladen und/oder die Speicherenergie der zweiten elektrischen Maschine 7 zuführen. Das Hohlrad 10 ist über die Bremse L festgesetzt. Der weitere Leistungsfluss in Richtung der Abtriebswelle 14 entspricht Figur 1. In dieser Betriebsart werden die Drehmomente des Hauptantriebes 2 und der zweiten elektrischen Maschine addiert.
In Figur 3 ist der Leistungsfluss innerhalb des ersten Fahrganges für eine weitere Betriebsart dergestalt vorgesehen, dass der Hauptantrieb 2 ausschließlich mechanisch mit der ersten elektrischen Maschine 3 in Wirkverbindung steht, die somit generatorisch betrieben wird und den Speicher 5 auflädt und/oder ihre Antriebsenergie der zweiten elektrischen Maschine 7 zur Verfügung stellt. In dieser Betriebsart ist ausschließlich die zweite elektrische Maschine 7 mechanisch auf die Welle 9 und somit auf das Sonnenrad 11 gekoppelt. Der weitere Leistungsfluss in Richtung der Abtriebswelle 14 entspricht Figur 1. Das Hohlrad 10 ist auch hier über die Bremse L festgesetzt. In der Betriebsart gemäß Figur 4 treibt innerhalb des ersten Fahrgangs ausschließlich der Hauptantrieb 2 über die Welle 9 auf das Sonnenrad 11 und über die Planetenräder 12 auf den Steg 13 und somit die Abtriebswelle 14.
Figur 5 zeigt das Antriebsschema eines zweiten Fahrganges. Analog zu Figur 3 wirkt der Hauptantrieb 2 mit der ersten elektrischen Maschine 3 zusammen, die somit generatorisch betrieben wird und entweder den Speicher 5 auflädt und/oder ihre gesamte Antriebsleistung der zweiten elektrischen Maschine 7 zur Verfügung stellt. Selbige arbeitet als Elektromotor. Bei geschlossener Kupplung G wird die Antriebsleistung mechanisch, beispielsweise über ein Zahnrad 15 auf das Hohlrad 10 und ausschließlich über die Planetenräder 12 auf den Steg 13 und somit die Abtriebswelle 14 übertragen.
Die Kupplungen A bis H1K1M und die Bremsen I1L sind zur Generierung eines dritten Fahrgangs gemäß Figur 6 so geschaltet, dass die Antriebsleistung des Hauptantriebs 2 auf die Welle 9 und das Sonnenrad 11 aufgebracht wird. Bei geöffneten Kupplungen D und F sowie geschlossenen Kupplungen C und G wird die Antriebsleistung der hier motorisch arbeitenden beiden elektrischen Maschinen 3,7 mechanisch, z.B. auf über Zahnräder 16,15 bei geöffneter Bremse L auf das Hohlrad 10 aufgebracht. In diesem Fahrgang findet eine Addition der Drehzahlen einerseits des Hauptantriebes 2 und andererseits der elektrischen Maschinen 3,7, entsprechend dem Überlagerungsprinzip, statt.
Ein weiterer vierter Fahrgang ist in Figur 7 dargestellt. Der Hauptantrieb 2 wirkt mit der ersten elektrischen Maschine 3 zusammen, die somit generatorisch betrieben wird und entweder den Speicher 5 auflädt und/oder ihre Antriebsleistung der zweiten elektrischen Maschine 7 zur Verfügung stellt. In diesem Fahrgang wird ein Teil der Leistung der zweiten elektrischen Maschine 7 bei geschlossener Kupplung G auf das gelöste Hohlrad 10 aufgegeben. Gleichzeitig wird bei geschlossener Kupplung F ein weiterer Teil der Leistung auf die Welle 9 aufgegeben. In diesem Zustand ist das Planetengetriebe 6 in sich blockiert, so dass die eingangsseitige Leistung mit der Übersetzung i = 1 auf die Abtriebswelle 14 durchgeleitet wird. Die Figuren 1 bis 7 zeigen lediglich eine kleine Auswahl an Fahrgängen/Betriebsarten, so dass der Schutzbereich des Erfindungsgegenstandes nicht nur darauf beschränkt ist.
In den Tabellen 1 bis 4 sind weitere Kombinationen von Betriebsarten innerhalb einzelner Fahrgänge des Fahrzeugs angegeben.
Tabelle 1 1. Gang, Antrieb vom Sonnenrad 11 auf den Steg 13 bei festgesetztem Hohlrad 10
Figure imgf000010_0001
+ bedeutet drehmomentaddierende Wirkverbindung der Antriebe auf das Sonnenrad B1 - B4 Betriebsarten 1 - 4
Tabelle 2 2. Gang, Antrieb vom Hohlrad 10 auf den Steg 13 bei festgesetztem Sonnenrad 11
Figure imgf000011_0001
+ bedeutet drehmomentaddierende Wirkverbindung der Antriebe auf das Hohlrad B1 - B4 Betriebsarten 1 - 4
Tabelle 3 3. Gang, Überlagerungsbetrieb = Addition der Drehzahlen von Sonnenrad 11 und Hohlrad 10
Figure imgf000011_0002
+ Antrieb auf das Sonnenrad
Antrieb auf das Hohlrad B1 - B6 Betriebsarten 1 - 6 Tabelle 4 4. Gang, blockiertes Planetengetriebe mit i = 1 bei nicht festgesetztem Hohlrad 10
Figure imgf000012_0001
+ drehmomentaddierende Wirkverbindung
B1 - B4 Betriebsarten 1 - 4
L-
Bezugszeichenliste
1. Hybridantrieb
2. Hauptantrieb
3. erste elektrische Maschine (Generator/Motor)
4. Steuerung
5. Speicher
6. Planetengetriebe
7. zweite elektrische Maschine (Generator/Motor)
8. Hydrodynamischer Wandler (mit Überbrückungskupplung)
9. Welle
10. Hohlrad
11. Sonnenrad
12. Planetenräder
13. Planetenträger (Steg)
14. Abtriebswelle
15. Zahnrad
16. Zahnrad
A Kupplung
B Kupplung
C Kupplung
D Kupplung
E Kupplung
Kupplung
G Kupplung
H Kupplung
I Bremse
K Kupplung
L Bremse
M Kupplung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Hybridantrieb für Fahrzeuge, zumindest beinhaltend einen Hauptantrieb (2), mindestens zwei elektrische Maschinen (3,7) sowie ein einzelnes, durch ein Sonnenrad (1 1 ), ein Hohlrad (10), einen Planetenträger (13) und Planetenräder (12) gebildetes Planetengetriebe (6), wobei der Hauptantrieb (2), die elektrischen Maschinen (3,7) sowie das Planetengetriebe (6) funktional miteinander in Wirkverbindung stehen und zur Generierung mindestens zweier Fahrgänge der Hauptantrieb (2), die elektrischen Maschinen (3,7) und Bauteile (10-13) des Planetengetriebes (6) über im Bereich mindestens einer Welle (9) vorgesehene Kupplungen (A,B,C,D,E,F,G,H,K,M)/Bremsen (I1L) einzeln, zu mehreren oder vollständig auf die Welle (9) koppelbar, respektive gegenüber selbiger stillsetzbar, sind, dergestalt, dass wahlweise Drehmomente oder Drehzahlen der beteiligen Antriebe (2,3,7), respektive Bauteile (10-13) des Planetengetriebes (6) addierbar sind.
2. Hybridantrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Generierung mindestens zweier Fahrgänge sowie bedarfsweise mehrerer zumindest innerhalb einzelner der Fahrgänge darstellbarer Betriebsarten der Hauptantrieb (2) und eine elektrische Maschine (3 oder 7), beide elektrischen Maschinen (3,7) oder alle Antriebe (2,3,7) in Zusammenwirken mit Bauteilen (10-13) des Planetengetriebes (6) in drehmoment- bzw. drehzahladdierender Weise auf die Welle (9) koppelbar sind.
3. Hybridantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Hauptantrieb (2) und erster elektrischer Maschine (3) wellenseitig mindestens zwei Kupplungen (A1B1C) vorgesehen sind.
4. Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der elektrischen Maschinen (3,7) wellenseitig mindestens drei, insbesondere mindestens fünf, Kupplungen (C1D1E1F1G) vorgesehen sind.
5. Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zweiten elektrischen Maschine (7) und dem Planetengetriebe (6) mindestens zwei Kupplungen (G1H) und mindestens eine Bremse (I) vorgesehen sind.
6. Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des ersten Fahrganges mehrere Betriebsarten darstellbar sind, wobei bei festgesetztem Hohlrad (10) zur Addition der Drehmomente mindestens zwei Antriebe (2,3;2,7;3,7;2,3,7) über die Welle (9) drehmomentaddierend auf das Sonnenrad (1 1) des Planetengetriebes (6) gekoppelt sind und die Antriebsleistung über den Steg (13) auf die gemeinsame Abtriebswelle (14) aufgegeben wird.
7. Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des ersten Fahrganges mehrere Betriebsarten darstellbar sind, wobei bei festgesetztem Hohlrad (10) zur Addition der Drehmomente mindestens zwei Antriebe (213;2,7;3,7;2,3,7) über die Welle (9) drehmomentaddierend auf das Hohlrad (10) des Planetengetriebes (6) gekoppelt sind und diese Antriebsleistung über den Steg (13) auf die gemeinsame Abtriebswelle (14) aufgegeben wird.
8. Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines weiteren Fahrganges mehrere Betriebsarten darstellbar sind, dergestalt, dass entsprechend dem Überlagerungsprinzip, eine mechanische Addition der Drehzahlen des Sonnenrades (11) und des Hohlrades (10) herbeiführbar ist.
9. Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für einen weiteren Fahrgang des Fahrzeugs bei nicht festgesetztem Hohlrad (10) mehrere Betriebsarten generierbar sind, dergestalt, dass das Planetengetriebe (6) blockiert wird und die Antriebsleitung mindestens zweier Antriebe (2,3;2,7;3,7;2,3,7) mit einem Übersetzungsverhältnis i = 1 auf die Abtriebswelle (14) aufgebbar ist.
10. Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Kupplung (A-H1K1M) und/oder die jeweilige Bremse (I1L) als insbesondere nasse Lamellenkupplung/Lamellenbremse ausgebildet ist.
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