WO2021047730A1 - Gearbox unit comprising two planetary gear sets and no more than four shifting devices, and motor vehicle - Google Patents
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Definitions
- Gear unit with two planetary gear sets and no more than four switching devices; as well as motor vehicle
- the invention relates to a gear unit (also referred to as a (dedicated) hybrid gear) for a hybrid motor vehicle, with a planetary gear, the planetary gear being equipped with a first planetary gear set and a second planetary gear set, and an input shaft of the engine prepared for coupling with an internal combustion engine Planetary gear with one, the first planetary gear set superimposed, first planet carrier and / or with a, with the first planetary gear set in meshing engagement, first sun gear is koppel bar, with an electrical machine and no more than four, each with a brake, a clutch or a freewheel forming shifting devices used to shift various gear ratios. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with this transmission unit.
- a disadvantage of these gear units known from the prior art is the relatively complex structure.
- a relatively complex structure is used for the required ability to start the internal combustion engine via the electrical machine.
- the rotor shaft is connected directly to the second sun gear (and is arranged coaxially to the second sun gear). This further simplifies the structure.
- a first switching device and / or a second switching device are / is designed as a clutch.
- the first switching device is designed as a clutch that is used between the input shaft and the first sun gear, so that in the activated position of the first switching device, the input shaft with the first sun gear Is rotationally connected and in the deactivated Stel development of the first switching device, the input shaft is decoupled from the first sun gear.
- the second switching device is designed as a hitch that is active between the input shaft and the first planetary carrier, so that in the activated position of the second switching device, the input shaft is rotatably connected to the first planetary carrier and in the deactivated position of the second switching device, the input shaft is decoupled from the first planet carrier.
- the second switching device as a clutch
- this is also expedient to implement this as a freewheel that is inserted between the input shaft and the first planetary carrier so that in a locked state of the second switching device, with a relative twisting of the first Planet carrier to the input shaft in a first direction of rotation, the input shaft is rotationally connected to the first planet carrier and in an unlocked state of the second switching device, with a relati ven rotation of the first planet carrier to the input shaft in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation, the first Planetenträ ger is freely rotatable to the input shaft.
- a third switching device and / or a fourth switching device are / is designed as a brake.
- the third switching device is designed as a brake acting on the first sun gear so that rotation of the first sun gear is blocked in the activated position of the third switching device and free rotation of the first in the deactivated position of the third switching device Sun gear is enabled.
- the fourth switching device it is advantageous if it is designed as a brake acting on the first planet carrier, so that in the activated position of the fourth switching device a rotation of the first plane carrier is blocked and in the deactivated position of the fourth switching device a free rotation of the first planet carrier is enabled.
- the transmission unit is designed in such a way that it can switch two forward gears between the input shaft and the output in a first operating mode when the internal combustion engine is in operation. Furthermore, the transmission unit is designed in such a way that it also has two in a second operating mode, when the internal combustion engine is in operation and, at the same time, when the electric machine is operating as a generator Forward gears can be switched between the input shaft and the output.
- the transmission unit is designed in such a way that two gears (both as forward gears and as reverse gears) can be shifted in a purely electric mode (when the internal combustion engine is decoupled).
- the transmission unit is also preferably designed in such a way that charging is possible when the motor vehicle is at a standstill. It is also possible to design the transmission unit in such a way that boosting or recuperation is possible in all gears of the drive purely on the internal combustion engine side.
- the transmission unit is also designed in such a way that a reverse gear can be implemented when the internal combustion engine is in operation.
- the electrical machine is arranged coaxially or axially parallel (also preferably with a chain or spur gear) to an axis of rotation of the input shaft.
- the invention also relates to a motor vehicle with an internal combustion engine and a transmission unit according to the invention connected with its input to an output shaft of the internal combustion engine according to at least one of the embodiments described above.
- a dedicated hybrid drive with planetary gear sets, two gears for the internal combustion engine, two EVT gears and two gears for the electric machine is implemented.
- the dedicated hybrid transmission has two planetary gear sets, an electric machine and no more than four shifting devices / shifting elements as well as no separate separating clutch for coupling / decoupling the internal combustion engine to / from a drive train for purely electric drive.
- the electric machine is (directly) connected to a sun gear of a planetary gear set.
- FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an inventive, in a partially shown drive train of a motor vehicle is set transmission unit according to a first embodiment, wherein a total of four switching devices are used with the formation of two clutches and two brakes,
- FIG. 2 is a diagram to illustrate various operating modes that can be switched by the transmission unit of FIG. 1,
- Fig. 3 is a schematic longitudinal sectional view of a Ge transmission unit according to the invention according to a second embodiment, in which now three switching devices, with the formation of two clutches and a brake, are present,
- FIG. 4 is a diagram to illustrate various operating modes that can be switched by the transmission unit of FIG. 3;
- Fig. 5 is a schematic longitudinal sectional view of a transmission unit according to the invention according to a third embodiment, in which three switching devices, with the formation of two clutches and a brake, are also present, and the brake cooperates with a sun gear egg Nes first planetary gear set,
- FIG. 6 is a diagram to illustrate various operating modes that can be switched by the transmission unit of FIG. 5;
- Fig. 7 is a schematic longitudinal sectional view of a Ge transmission unit according to the invention according to a fourth embodiment, in which the three before existing switching devices ausbil a clutch and two brakes,
- FIG. 8 is a diagram to illustrate various operating modes that can be switched by the transmission unit of FIG. 7;
- Fig. 9 is a schematic longitudinal sectional view of a Ge transmission unit according to the invention according to a fifth embodiment, the existing three switching devices now forming two brakes and a freewheel,
- FIG. 10 is a diagram to illustrate various operating modes that can be switched by the transmission unit of FIG. 9;
- Fig. 11 is a schematic longitudinal sectional view of a Ge transmission unit according to the invention according to a sixth embodiment, the three before existing switching devices are implemented as two brakes and a clutch, and the clutch is not as in Fig. 7 between an input shaft and a planetary carrier, but is inserted between the input shaft and a sun gear of the first planetary gear set,
- FIG. 12 is a diagram to illustrate various operating modes that can be switched by the transmission unit of FIG. 11, and also
- Fig. 13 is a schematic view of a motor vehicle having the transmission unit.
- the transmission unit 1 shows a drive train 20 of a motor vehicle 2 with the transmission unit 1 designed according to the invention according to a first exemplary embodiment.
- the transmission unit 1 is implemented as a hybrid transmission.
- a preferred position of the transmission unit 1 and the drive train 20 is shown in FIG. 13 in a motor vehicle 2 shown cally. It can be seen that the transmission unit 1 with the drive train 20 are used to act on a front axle of the motor vehicle 2.
- the transmission unit 1 consequently forms an input 18 which is coupled to an internal combustion engine 6 during operation.
- An output 15 of the transmission unit 1 is coupled or can be coupled to an output, here two output gears 21a, 21b of the motor vehicle 2.
- the illustrated embodiment of the drive train 20 is a so-called front-transverse arrangement between the internal combustion engine 6 and the transmission unit 1 relative to a longitudinal axis of the vehicle.
- An axis of rotation 22, shown in FIG. 1, of an output shaft 19 (crankshaft) of the internal combustion engine 6 and of the transmission unit 1 is therefore oriented transversely, namely perpendicularly, to the longitudinal axis of the vehicle.
- the transmission unit 1 has a two-stage planetary transmission 3 with an electrical machine 10 that is operatively connected to the planetary transmission 3.
- the basic structure of the gear unit 1 can be seen well from FIG. 1.
- the planetary gear set 3 has a first planetary gear set 4, which forms a first gear stage of the planetary gear 3, and a second Pla designated gear set 5, which forms a second gear stage of the planetary gear 3.
- the first planetary gear set 4 with its individual first planetary gears 23 is in meshing engagement with a first sun gear 9 and a first ring gear 24.
- the first planetary gear set 4 is arranged in a typical manner on the part of its individual first Plane tenmann 23 on a first planet carrier 8 rotatably.
- the second planetary gear set 5 with its individual second planetary gears 25 is in meshing engagement with a second sun gear 17 and a second ring gear 26.
- the second planetary gear set 5 is rotatably arranged with its individual second planetary gears 25 on egg nem second planet carrier 27.
- the first planet carrier 8 is directly connected to the second ring gear 26 in a permanently non-rotatable manner. Furthermore, the first ring gear 24 is permanently non-rotatably connected to the second planet carrier 27.
- the planetary gear 3 has an input shaft 7 which directly forms the input 18 of the gear unit 1 and which can be optionally coupled to one of two components of the first gear stage via two switching devices 11, 12.
- a first switching device 11 is in the form of a clutch Actively inserted between the input shaft 7 and the first sun gear 9.
- a second switching device 12 is used between the input shaft 7 and the first plane carrier 8 acting. Accordingly, in an activated position of the first switching device 11, the input shaft 7 is rotationally connected to the first sun gear 9, and in a deactivated position of the first switching device 11 it is rotationally decoupled from the first sun gear 9. In an activated position of the second switching device 12, the input shaft 7 is rotationally connected to the first planetary carrier 8 and, in a deactivated position of the second switching device 12, it is rotationally decoupled from this first planetary carrier 8.
- the input shaft 7 is connected directly to an output side of a torsional vibration damper, here implemented as a two-mass flywheel 28.
- a torsional vibration damper here implemented as a two-mass flywheel 28.
- the dual mass flywheel 28 is connected directly to the output shaft 19 of the internal combustion engine 6.
- a third switching device 13 and a fourth switching device 14 are provided, each of which is implemented as a brake.
- the third switching device 13 acts on the first sun gear 9.
- the third switching device 13 thus holds the first Son nenrad 9 in its activated position relative to an area 29 fixed to the vehicle frame.
- the fourth switching device 14 acts directly on the second ring gear 26 or the first planetary carrier 8. Accordingly, the first planet carrier 8 / the second ring gear 26 is firmly held in an activated position of the fourth switching device 14 relative to the area 29 fixed to the vehicle frame.
- the electrical machine 10 is rotationally connected / coupled with its rotor shaft 16 to the second sun gear 17.
- the rotor shaft 16 is that output shaft of the electrical machine 10 that is rotatably connected to a rotor 30 of the electrical machine 10 in a typical manner.
- a coaxial arrangement of the electrical machine 10 with respect to an axis of rotation 22 of the input shaft 7 is selected.
- the rotor 30 and the rotor shaft 16 are consequently arranged coaxially to the axis of rotation 22.
- the rotor shaft 16 is also arranged axially parallel to the axis of rotation 22.
- the rotor shaft 16 is then further preferably via a gear stage or an endless traction means, such as a chain, coupled to the second sun gear 17 for rotation.
- a gear stage or an endless traction means such as a chain
- the rotor shaft 16 is always connected to the second sun gear 17 in a permanently rotating test.
- a first operating mode when the internal combustion engine 6 is operated in parallel with the electric machine 10 and thus in a classic hybrid drive mode of the motor vehicle 2, it is possible to implement the two gears VKM 3 and VKM 4.
- the first shifting device 11 (K1) and the second shifting device 12 (K2) are activated / closed and the third shifting device 13 (B1) and the fourth shifting device 14 (B2) are deactivated / opened.
- the second shifting device 12 and the third shifting device 13 are activated, while the first shifting device 11 and the fourth shifting device 14 are deactivated.
- a first gear (ICE 1) is implemented by activating the first switching device 11, while the second switching device 12, the third switching device 13 and the fourth switching device 14 are deactivated.
- a second gear (VKM 2) is implemented by activating the second switching device 12 and deactivating the first switching device 11, the third switching device 13 and the fourth switching device 14.
- the electric machine 10 works in these two (first and second) gears in a generator mode.
- a third operating mode with the internal combustion engine 6 switched off / by deactivating the first switching device 11 and the second switching device 12, the output 15 is driven purely electrically (by the electrical machine 10).
- a third operating mode two different gears (EM1 and EM2) can be selected.
- a first gear (EM1) in this third operating mode is implemented by activating the fourth switching device 14.
- the first switching device 11, the second switching device 12 and the third switching device 13 are also in their deactivated positions.
- a second gear (EM2) in this third operating mode is implemented by activating the third switching device 13, while the first switching device 11, the second switching device 12 and the fourth switching device 14 are in their deactivated positions.
- the translation values marked with "Ratio" are exemplary values.
- gear ratios / gears that can be selected by the shifting devices 13 or 14 both for forward travel (EM1 and EM2) in the third operating mode and for purely electric reverse travel of the motor vehicle 2 (EM-R1 and EM-R2) can be selected in a fourth operating mode.
- This gear unit 1 also enables driving backwards in internal combustion engine operation (ICE reverse).
- ICE reverse internal combustion engine operation
- the first switching device 11 and the fourth switching device 14 are activated, while the second switching device 12 and the third switching device 13 are deactivated.
- the transmission unit 1 in such a way that boosting or recuperation is possible in all gears of the first operating mode (ICE 3, ICE 4 and ICE rear).
- a load point shift of the internal combustion engine 6 is also possible in all ICE gears.
- FIGS. 3 to 12 further embodiments of the transmission unit 1 are shown. For the sake of brevity, only the differences between these exemplary embodiments are described below.
- the gear unit 1 according to FIGS. 3 and 4 only three switching devices 11, 12, 14 are now implemented.
- the third switching device 13, which forms a brake, is consequently omitted compared with the first exemplary embodiment. This results in only a single gear (VKM 3 and EM 1) both in the first operating mode and in the third operating mode.
- the fourth switching device 14 is omitted compared to the first exemplary embodiment. This results in only a single gear (EM 2) in the third operating mode.
- the second switching device 12 is implemented as a freewheel (FW2) compared to the fourth exemplary embodiment.
- the second switching device 12 In the third operating mode, the second switching device 12 is therefore in an unlocked state (UL).
- the second switching device 12 In the first operating mode and the second operating mode, the second switching device 12 is in a locked state (L). Also, only a single reverse gear (EM-R1) is possible in a purely electric mode.
- FIGS. 11 and 12 realized, where in comparison to the first exemplary embodiment, the second switching device 12 is dispensed with. This results in only a single gear (ICE 1) in the second operating mode.
- ICE 1 single gear
- a transmission 1 is implemented according to the invention with the following properties: 1. There are no more than four clutches / brakes (shifting devices 11, 12, 13, 14). 2. There are at least two electrical cal gears implemented that allow the electric motor 10 without additional Use translation for optimal efficiency. 3. EVT modes can be implemented that enable the internal combustion engine 6 to be used for starting the vehicle without a starter clutch, and fixed gear ratios for driving at higher speeds, which together represent at least four constant gear ratios for the internal combustion engine 6. 4. There are coherent possibilities for simplified versions by removing one or more couplings11, 12, 13, 14 in order to obtain variants with fewer functions but more cost-effectively.
- a DFIT Dedicated Hybrid Transmission
- two planetary gear sets 4, 5 four switching elements (two brakes 13, 14 and two clutches 11, 12); and an electric machine 10.
- the following functions are fulfilled with the elements of DFIT 1: two EVT modes and two ICE forward gears, which together represent four ICE modes; two EM gears that can be used forwards and backwards; a standstill loading; Boost and recuperation possible in ICE gears; a VKM reverse gear.
- the electric machine 10 can be arranged coaxially or axially parallel (with a chain or spur gear). Consistent options for simplified designs are offered by removing one or more couplings 11, 12, 13, 14.
- Figs. 9 and 10 relate to a further preferred variant in which only 2 couplings 13, 14 are required.
- the further clutch is replaced by a freewheel 12.
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Abstract
Description
Getriebeeinheit mit zwei Planetenradsätzen und nicht mehr als vier Schalteinrichtunqen; sowie Kraftfahrzeug Gear unit with two planetary gear sets and no more than four switching devices; as well as motor vehicle
Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit (auch als (dediziertes) Hybridgetriebe bezeichnet) für ein hybrides Kraftfahrzeug, mit einem Planetengetriebe, wobei das Planetengetriebe mit einem ersten Planetenradsatz und einem zweiten Planeten radsatz ausgestattet ist, und wobei eine zur Koppelung mit einer Verbrennungs kraftmaschine vorbereitete Eingangswelle des Planetengetriebes mit einem, den ersten Planetenradsatz lagernden, ersten Planetenträger und/oder mit einem, mit dem ersten Planetenradsatz in Zahneingriff stehenden, ersten Sonnenrad koppel bar ist, mit einer elektrischen Maschine sowie nicht mehr als vier, jeweils eine Bremse, eine Kupplung oder einen Freilauf bildender, zum Schalten verschiede ner Getriebeübersetzungen wirkend eingesetzter Schalteinrichtungen. Des Weite ren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit dieser Getriebeeinheit. The invention relates to a gear unit (also referred to as a (dedicated) hybrid gear) for a hybrid motor vehicle, with a planetary gear, the planetary gear being equipped with a first planetary gear set and a second planetary gear set, and an input shaft of the engine prepared for coupling with an internal combustion engine Planetary gear with one, the first planetary gear set superimposed, first planet carrier and / or with a, with the first planetary gear set in meshing engagement, first sun gear is koppel bar, with an electrical machine and no more than four, each with a brake, a clutch or a freewheel forming shifting devices used to shift various gear ratios. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with this transmission unit.
Aus dem Stand der Technik sind bereits gattungsgemäße Ausführungen von Hyb ridgetrieben bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 10 2016 221 045 A1 eine Getriebeanordnung für ein Hybridfahrzeug. Weiterer Stand der Technik ist mit der JP 2017-197186 A sowie der WO 2008/141876 A1 bekannt. Generic designs of hybrid transmissions are already known from the prior art. For example, DE 10 2016 221 045 A1 discloses a transmission arrangement for a hybrid vehicle. Further prior art is known from JP 2017-197186 A and WO 2008/141876 A1.
Als Nachteil dieser aus dem Stand der Technik bekannten Getriebeeinheiten ist der relativ komplexe Aufbau heranzuführen. Insbesondere wird für die geforderte Fähigkeit, die Verbrennungskraftmaschine über die elektrische Maschine zu star ten, ein relativ aufwändiger Aufbau eingesetzt. A disadvantage of these gear units known from the prior art is the relatively complex structure. In particular, a relatively complex structure is used for the required ability to start the internal combustion engine via the electrical machine.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und eine Getriebeeinheit zur Verfügung zu stel len, die einen einfachen Aufbau aufweist und eine variable Ansteuerung der Be triebsmodi des Kraftfahrzeuges ermöglicht. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Rotorwelle der elektrischen Maschine mit einem, mit dem zweiten Planetenradsatz in Zahneingriff stehenden, zweiten Sonnenrad permanent drehfest verbunden ist. It is therefore the object of the present invention to eliminate the disadvantages known from the prior art and to provide a transmission unit which has a simple structure and enables variable control of the operating modes of the motor vehicle. This is achieved according to the invention in that a rotor shaft of the electrical machine is permanently connected in a rotationally fixed manner to a second sun gear which is in meshing engagement with the second planetary gear set.
Durch diese Anbindung der elektrischen Maschine wird die Anzahl notwendiger Schalteinrichtungen reduziert. Dadurch wird eine Ansteuerbarkeit der entspre chenden Betriebsmodi relativ einfach. This connection to the electrical machine reduces the number of switching devices required. This makes it relatively easy to control the corresponding operating modes.
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert. Further advantageous designs are claimed with the subclaims and explained in more detail below.
In diesem Zusammenhang ist es demnach auch von Vorteil, wenn die Rotorwelle direkt mit dem zweiten Sonnenrad verbunden ist (sowie koaxial zu dem zweiten Sonnenrad angeordnet ist). Dadurch wird der Aufbau weiter vereinfacht. In this context, it is therefore also advantageous if the rotor shaft is connected directly to the second sun gear (and is arranged coaxially to the second sun gear). This further simplifies the structure.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn eine erste Schalteinrichtung und/oder eine zweite Schalteinrichtung als Kupplung ausgebildet sind/ist. Furthermore, it is advantageous if a first switching device and / or a second switching device are / is designed as a clutch.
Diesbezüglich hat es sich für eine einfache Ansteuerbarkeit als zweckdienlich her ausgestellt, wenn die erste Schalteinrichtung als eine Kupplung, die zwischen der Eingangswelle und dem ersten Sonnenrad wirkend eingesetzt ist, ausgebildet ist, sodass in der aktivierten Stellung der ersten Schalteinrichtung die Eingangswelle mit dem ersten Sonnenrad rotatorisch verbunden ist und in der deaktivierten Stel lung der ersten Schalteinrichtung die Eingangswelle von dem ersten Sonnenrad entkoppelt ist. In this regard, it has been shown to be useful for simple controllability if the first switching device is designed as a clutch that is used between the input shaft and the first sun gear, so that in the activated position of the first switching device, the input shaft with the first sun gear Is rotationally connected and in the deactivated Stel development of the first switching device, the input shaft is decoupled from the first sun gear.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die zweite Schalteinrichtung als eine Kupp lung, die zwischen der Eingangswelle und dem ersten Planetenträger wirkend ein gesetzt ist, ausgebildet ist, sodass in der aktivierten Stellung der zweiten Schalt einrichtung die Eingangswelle mit dem ersten Planetenträger rotatorisch verbun den ist und in der deaktivierten Stellung der zweiten Schalteinrichtung die Ein gangswelle von dem ersten Planetenträger entkoppelt ist. Alternativ zu der Ausbildung der zweiten Schalteinrichtung als Kupplung ist es auch zweckmäßig, diese als einen Freilauf umzusetzen, der zwischen der Ein gangswelle und dem ersten Planetenträger wirkend eingesetzt ist, sodass in ei nem gesperrten Zustand der zweiten Schalteinrichtung, bei einer relativen Verdre hung des ersten Planetenträgers zu der Eingangswelle in einer ersten Drehrich tung, die Eingangswelle mit dem ersten Planetenträger rotatorisch verbunden ist und in einem entsperrten Zustand der zweiten Schalteinrichtung, bei einer relati ven Verdrehung des ersten Planetenträgers zu der Eingangswelle in einer der ers ten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung, der erste Planetenträ ger frei zu der Eingangswelle verdrehbar ist. Furthermore, it is expedient if the second switching device is designed as a hitch that is active between the input shaft and the first planetary carrier, so that in the activated position of the second switching device, the input shaft is rotatably connected to the first planetary carrier and in the deactivated position of the second switching device, the input shaft is decoupled from the first planet carrier. As an alternative to the design of the second switching device as a clutch, it is also expedient to implement this as a freewheel that is inserted between the input shaft and the first planetary carrier so that in a locked state of the second switching device, with a relative twisting of the first Planet carrier to the input shaft in a first direction of rotation, the input shaft is rotationally connected to the first planet carrier and in an unlocked state of the second switching device, with a relati ven rotation of the first planet carrier to the input shaft in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation, the first Planetenträ ger is freely rotatable to the input shaft.
Für eine weitere Optimierung und zur Ansteuerung der entsprechenden Betriebs modi ist es auch von Vorteil, wenn eine dritte Schalteinrichtung und/oder eine vierte Schalteinrichtung als Bremse ausgebildet sind/ist. For further optimization and for controlling the corresponding operating modes, it is also advantageous if a third switching device and / or a fourth switching device are / is designed as a brake.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die dritte Schalteinrichtung als eine auf das erste Sonnenrad einwirkende Bremse ausgebildet ist, sodass in der aktivier ten Stellung der dritten Schalteinrichtung eine Rotation des ersten Sonnenrades blockiert ist und in der deaktivierten Stellung der dritten Schalteinrichtung eine freie Rotation des ersten Sonnenrades ermöglicht ist. It is particularly advantageous if the third switching device is designed as a brake acting on the first sun gear so that rotation of the first sun gear is blocked in the activated position of the third switching device and free rotation of the first in the deactivated position of the third switching device Sun gear is enabled.
In Bezug auf die vierte Schalteinrichtung ist es von Vorteil, wenn diese als eine auf den ersten Planetenträger einwirkende Bremse ausgebildet ist, sodass in der aktivierten Stellung der vierten Schalteinrichtung eine Rotation des ersten Plane tenträgers blockiert ist und in der deaktivierten Stellung der vierten Schalteinrich tung eine freie Rotation des ersten Planetenträgers ermöglicht ist. With regard to the fourth switching device, it is advantageous if it is designed as a brake acting on the first planet carrier, so that in the activated position of the fourth switching device a rotation of the first plane carrier is blocked and in the deactivated position of the fourth switching device a free rotation of the first planet carrier is enabled.
Auch ist es von Vorteil, wenn die Getriebeeinheit derart ausgebildet ist, dass durch sie in einem ersten Betriebsmodus bei Betrieb der Verbrennungskraftma schine zwei Vorwärtsgänge zwischen der Eingangswelle und dem Ausgang schaltbar sind. Des Weiteren ist die Getriebeeinheit derart ausgebildet, dass durch sie in einem zweiten Betriebsmodus, bei Betrieb der Verbrennungskraftmaschine sowie gleichzeitig bei Generatorbetrieb der elektrischen Maschine, ebenfalls zwei Vorwärtsgänge zwischen der Eingangswelle und dem Ausgang schaltbar sind.It is also advantageous if the transmission unit is designed in such a way that it can switch two forward gears between the input shaft and the output in a first operating mode when the internal combustion engine is in operation. Furthermore, the transmission unit is designed in such a way that it also has two in a second operating mode, when the internal combustion engine is in operation and, at the same time, when the electric machine is operating as a generator Forward gears can be switched between the input shaft and the output.
Des Weiteren ist die Getriebeeinheit derart ausgebildet, dass zwei Gänge (sowohl als Vorwärtsgänge als auch als Rückwärtsgänge) in einem rein elektrischen Be trieb (bei abgekoppelter Verbrennungskraftmaschine) schaltbar sind. Weiter be vorzugt ist die Getriebeeinheit derart ausgebildet, dass ein Laden in einem Still stand des Kraftfahrzeuges ermöglicht ist. Auch ist es möglich, die Getriebeeinheit derart auszubilden, dass ein Boosten oder ein Rekuperieren in allen Gängen des rein verbrennungskraftmaschinenseitigen Antriebs ermöglicht ist. Auch ist die Ge triebeeinheit derart ausgebildet, dass ein Rückwärtsgang bei Betrieb der Verbren nungskraftmaschine umsetzbar ist. Furthermore, the transmission unit is designed in such a way that two gears (both as forward gears and as reverse gears) can be shifted in a purely electric mode (when the internal combustion engine is decoupled). The transmission unit is also preferably designed in such a way that charging is possible when the motor vehicle is at a standstill. It is also possible to design the transmission unit in such a way that boosting or recuperation is possible in all gears of the drive purely on the internal combustion engine side. The transmission unit is also designed in such a way that a reverse gear can be implemented when the internal combustion engine is in operation.
Die elektrische Maschine ist koaxial oder achsparallel (auch vorzugsweise mit Kette oder Stirnrad) zu einer Drehachse der Eingangswelle angeordnet. The electrical machine is arranged coaxially or axially parallel (also preferably with a chain or spur gear) to an axis of rotation of the input shaft.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraft maschine und einer mit ihrem Eingang an eine Ausgangswelle der Verbrennungs kraftmaschine angeschlossenen erfindungsgemäßen Getriebeeinheit nach zumin dest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen. The invention also relates to a motor vehicle with an internal combustion engine and a transmission unit according to the invention connected with its input to an output shaft of the internal combustion engine according to at least one of the embodiments described above.
In anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß ein dediziertes Hybridge triebe mit Planetenradsätzen, zwei Gängen für die Verbrennungskraftmaschine, zwei EVT-Gängen und zwei Gängen für die elektrische Maschine umgesetzt. Das dedizierte Hybridgetriebe weist zwei Planetenradsätze, eine elektrische Maschine und nicht mehr als vier Schalteinrichtungen / Schaltelemente sowie keine sepa rate Trennkupplung zum Koppeln / Entkoppeln der Verbrennungskraftmaschine an / von einem Antriebsstrang zum rein elektrischen Antrieb auf. Die elektrische Maschine ist (direkt) mit einem Sonnenrad eines Planetenradsatzes verbunden. In other words, according to the invention, a dedicated hybrid drive with planetary gear sets, two gears for the internal combustion engine, two EVT gears and two gears for the electric machine is implemented. The dedicated hybrid transmission has two planetary gear sets, an electric machine and no more than four shifting devices / shifting elements as well as no separate separating clutch for coupling / decoupling the internal combustion engine to / from a drive train for purely electric drive. The electric machine is (directly) connected to a sun gear of a planetary gear set.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt sind. The invention will now be explained in more detail below with reference to figures, in which context various exemplary embodiments are also shown.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen, in einem teilweise dargestellten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges einge setzten Getriebeeinheit nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei ins gesamt vier Schalteinrichtungen unter Ausbildung zweier Kupplungen und zweier Bremsen, eingesetzt sind, Show it: Fig. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an inventive, in a partially shown drive train of a motor vehicle is set transmission unit according to a first embodiment, wherein a total of four switching devices are used with the formation of two clutches and two brakes,
Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung verschiedener durch die Getriebeein heit der Fig. 1 schaltbarer Betriebsmodi, FIG. 2 is a diagram to illustrate various operating modes that can be switched by the transmission unit of FIG. 1,
Fig. 3 eine schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Ge triebeeinheit nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei der nunmehr drei Schalteinrichtungen, unter Ausbildung zweier Kupplungen und einer Bremse, vorhanden sind, Fig. 3 is a schematic longitudinal sectional view of a Ge transmission unit according to the invention according to a second embodiment, in which now three switching devices, with the formation of two clutches and a brake, are present,
Fig. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung verschiedener durch die Getriebeein heit der Fig. 3 schaltbarer Betriebsmodi, FIG. 4 is a diagram to illustrate various operating modes that can be switched by the transmission unit of FIG. 3;
Fig. 5 eine schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Ge triebeeinheit nach einem dritten Ausführungsbeispiel, bei der ebenfalls drei Schalteinrichtungen, unter Ausbildung zweier Kupplungen und einer Bremse, vorhanden sind, und wobei die Bremse mit einem Sonnenrad ei nes ersten Planetenradsatzes zusammenwirkt, Fig. 5 is a schematic longitudinal sectional view of a transmission unit according to the invention according to a third embodiment, in which three switching devices, with the formation of two clutches and a brake, are also present, and the brake cooperates with a sun gear egg Nes first planetary gear set,
Fig. 6 ein Diagramm zur Veranschaulichung verschiedener durch die Getriebeein heit der Fig. 5 schaltbarer Betriebsmodi, FIG. 6 is a diagram to illustrate various operating modes that can be switched by the transmission unit of FIG. 5;
Fig. 7 eine schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Ge triebeeinheit nach einem vierten Ausführungsbeispiel, in dem die drei vor handenen Schalteinrichtungen eine Kupplung sowie zwei Bremsen ausbil den, Fig. 7 is a schematic longitudinal sectional view of a Ge transmission unit according to the invention according to a fourth embodiment, in which the three before existing switching devices ausbil a clutch and two brakes,
Fig. 8 ein Diagramm zur Veranschaulichung verschiedener durch die Getriebeein heit der Fig. 7 schaltbarer Betriebsmodi, Fig. 9 eine schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Ge triebeeinheit nach einem fünften Ausführungsbeispiel, wobei die vorhande nen drei Schalteinrichtungen nun zwei Bremsen sowie einen Freilauf aus bilden, FIG. 8 is a diagram to illustrate various operating modes that can be switched by the transmission unit of FIG. 7; Fig. 9 is a schematic longitudinal sectional view of a Ge transmission unit according to the invention according to a fifth embodiment, the existing three switching devices now forming two brakes and a freewheel,
Fig. 10 ein Diagramm zur Veranschaulichung verschiedener durch die Getriebeein heit der Fig. 9 schaltbarer Betriebsmodi, FIG. 10 is a diagram to illustrate various operating modes that can be switched by the transmission unit of FIG. 9;
Fig. 11 eine schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Ge triebeeinheit nach einem sechsten Ausführungsbeispiel, wobei die drei vor handenen Schalteinrichtungen als zwei Bremsen und eine Kupplung umge setzt sind, und wobei die Kupplung nicht wie in Fig. 7 zwischen einer Ein gangswelle und einem Planetenträger, sondern zwischen der Eingangs welle und einem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes eingesetzt ist, Fig. 11 is a schematic longitudinal sectional view of a Ge transmission unit according to the invention according to a sixth embodiment, the three before existing switching devices are implemented as two brakes and a clutch, and the clutch is not as in Fig. 7 between an input shaft and a planetary carrier, but is inserted between the input shaft and a sun gear of the first planetary gear set,
Fig. 12 ein Diagramm zur Veranschaulichung verschiedener durch die Getriebeein heit der Fig. 11 schaltbarer Betriebsmodi, sowie FIG. 12 is a diagram to illustrate various operating modes that can be switched by the transmission unit of FIG. 11, and also
Fig. 13 eine schematische Ansicht eines die Getriebeeinheit aufweisenden Kraft fahrzeuges. Fig. 13 is a schematic view of a motor vehicle having the transmission unit.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen ver sehen. Auch können die verschiedenen Merkmale der unterschiedlichen Ausführungs beispiele prinzipiell frei miteinander kombiniert werden. The figures are only of a schematic nature and are used exclusively for understanding the invention. The same elements are provided with the same reference numerals. In principle, the various features of the different exemplary embodiments can also be freely combined with one another.
Mit Fig. 1 ist ein Antriebsstrang 20 eines Kraftfahrzeuges 2 mit der erfindungsgemä ßen nach einem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführten Getriebeeinheit 1 veran schaulicht. Die Getriebeeinheit 1 ist als Hybridgetriebe realisiert. Eine bevorzugte Po sition der Getriebeeinheit 1 und des Antriebsstrangs 20 ist mit Fig. 13 in einem sche matisch dargestellten Kraftfahrzeug 2 gezeigt. Dabei ist zu erkennen, dass die Getrie beeinheit 1 mit dem Antriebsstrang 20 an einer Vorderachse des Kraftfahrzeuges 2 wirkend eingesetzt sind. Die Getriebeeinheit 1 bildet folglich einen Eingang 18 aus, der mit einer Verbren nungskraftmaschine 6 in einem Betrieb gekoppelt ist. Ein Ausgang 15 der Getriebe einheit 1 ist mit einem Abtrieb, hier zwei Abtriebsrädern 21a, 21b des Kraftfahrzeuges 2, gekoppelt bzw. koppelbar. Bei der dargestellten Ausbildung des Antriebsstrangs 20 handelt es sich um eine so genannte Front-Quer-Anordnung zwischen der Verbren nungskraftmaschine 6 und der Getriebeeinheit 1 relativ zu einer Fahrzeuglängsachse. Eine in Fig. 1 dargestellte Drehachse 22 einer Ausgangswelle 19 (Kurbelwelle) der Verbrennungskraftmaschine 6 sowie der Getriebeeinheit 1 ist daher quer, nämlich senkrecht, zu der Fahrzeuglängsachse ausgerichtet. 1 shows a drive train 20 of a motor vehicle 2 with the transmission unit 1 designed according to the invention according to a first exemplary embodiment. The transmission unit 1 is implemented as a hybrid transmission. A preferred position of the transmission unit 1 and the drive train 20 is shown in FIG. 13 in a motor vehicle 2 shown cally. It can be seen that the transmission unit 1 with the drive train 20 are used to act on a front axle of the motor vehicle 2. The transmission unit 1 consequently forms an input 18 which is coupled to an internal combustion engine 6 during operation. An output 15 of the transmission unit 1 is coupled or can be coupled to an output, here two output gears 21a, 21b of the motor vehicle 2. The illustrated embodiment of the drive train 20 is a so-called front-transverse arrangement between the internal combustion engine 6 and the transmission unit 1 relative to a longitudinal axis of the vehicle. An axis of rotation 22, shown in FIG. 1, of an output shaft 19 (crankshaft) of the internal combustion engine 6 and of the transmission unit 1 is therefore oriented transversely, namely perpendicularly, to the longitudinal axis of the vehicle.
Gemäß der Ausbildung als Flybridgetriebe weist die Getriebeeinheit 1 ein zweistufiges Planetengetriebe 3 mit einer mit dem Planetengetriebe 3 wirkverbundenen elektri schen Maschine 10 auf. Der prinzipielle Aufbau der Getriebeeinheit 1 geht gut aus Fig. 1 hervor. Demnach weist das Planetengetriebe 3 einen ersten Planetenradsatz 4 auf, der eine erste Getriebestufe des Planetengetriebes 3 bildet, sowie einen zweiten Pla netenradsatz 5 auf, der eine zweite Getriebestufe des Planetengetriebes 3 bildet. Der erste Planetenradsatz 4 mit seinen einzelnen ersten Planetenrädern 23 befindet sich mit einem ersten Sonnenrad 9 sowie einem ersten Hohlrad 24 in Zahneingriff. Der erste Planetenradsatz 4 ist auf typische Weise seitens seiner einzelnen ersten Plane tenräder 23 auf einem ersten Planetenträger 8 verdrehbar angeordnet. Der zweite Planetenradsatz 5 mit seinen einzelnen zweiten Planetenrädern 25 befindet sich mit einem zweiten Sonnenrad 17 sowie einem zweiten Hohlrad 26 in Zahneingriff. Der zweite Planetenradsatz 5 ist mit seinen einzelnen zweiten Planetenrädern 25 auf ei nem zweiten Planetenträger 27 verdrehbar angeordnet. According to the design as a flybridge transmission, the transmission unit 1 has a two-stage planetary transmission 3 with an electrical machine 10 that is operatively connected to the planetary transmission 3. The basic structure of the gear unit 1 can be seen well from FIG. 1. Accordingly, the planetary gear set 3 has a first planetary gear set 4, which forms a first gear stage of the planetary gear 3, and a second Pla designated gear set 5, which forms a second gear stage of the planetary gear 3. The first planetary gear set 4 with its individual first planetary gears 23 is in meshing engagement with a first sun gear 9 and a first ring gear 24. The first planetary gear set 4 is arranged in a typical manner on the part of its individual first Plane tenräder 23 on a first planet carrier 8 rotatably. The second planetary gear set 5 with its individual second planetary gears 25 is in meshing engagement with a second sun gear 17 and a second ring gear 26. The second planetary gear set 5 is rotatably arranged with its individual second planetary gears 25 on egg nem second planet carrier 27.
Wie des Weiteren in Fig. 1 zu erkennen, ist der erste Planetenträger 8 unmittelbar mit dem zweiten Hohlrad 26 permanent drehfest verbunden. Des Weiteren ist das erste Hohlrad 24 mit dem zweiten Planetenträger 27 permanent drehfest verbunden. As can also be seen in FIG. 1, the first planet carrier 8 is directly connected to the second ring gear 26 in a permanently non-rotatable manner. Furthermore, the first ring gear 24 is permanently non-rotatably connected to the second planet carrier 27.
Das Planetengetriebe 3 weist in dem ersten Ausführungsbeispiel eine den Eingang 18 der Getriebeeinheit 1 unmittelbar ausbildende Eingangswelle 7 auf, die über zwei Schalteinrichtungen 11, 12 wahlweise an einen von zwei Bestandteilen der ersten Ge triebestufe ankoppelbar ist. Eine erste Schalteinrichtung 11 in Form einer Kupplung ist zwischen der Eingangswelle 7 und dem ersten Sonnenrad 9 wirkend eingesetzt. Eine zweite Schalteinrichtung 12 ist zwischen der Eingangswelle 7 und dem ersten Plane tenträger 8 wirkend eingesetzt. Demnach ist die Eingangswelle 7 in einer aktivierten Stellung der ersten Schalteinrichtung 11 drehtest mit dem ersten Sonnenrad 9 verbun den und in einer deaktivierten Stellung der ersten Schalteinrichtung 11 von dem ers ten Sonnenrad 9 rotatorisch entkoppelt. In einer aktivierten Stellung der zweiten Schalteinrichtung 12 ist die Eingangswelle 7 mit dem ersten Planetenträger 8 drehtest verbunden und in einer deaktivierten Stellung der zweiten Schalteinrichtung 12 von diesem ersten Planetenträger 8 rotatorisch entkoppelt. In the first embodiment, the planetary gear 3 has an input shaft 7 which directly forms the input 18 of the gear unit 1 and which can be optionally coupled to one of two components of the first gear stage via two switching devices 11, 12. A first switching device 11 is in the form of a clutch Actively inserted between the input shaft 7 and the first sun gear 9. A second switching device 12 is used between the input shaft 7 and the first plane carrier 8 acting. Accordingly, in an activated position of the first switching device 11, the input shaft 7 is rotationally connected to the first sun gear 9, and in a deactivated position of the first switching device 11 it is rotationally decoupled from the first sun gear 9. In an activated position of the second switching device 12, the input shaft 7 is rotationally connected to the first planetary carrier 8 and, in a deactivated position of the second switching device 12, it is rotationally decoupled from this first planetary carrier 8.
Die Eingangswelle 7 ist in dieser Ausführung unmittelbar an eine Ausgangsseite eines Drehschwingungsdämpfers, hier als Zweimassenschwungrad 28 umgesetzt, angebun den. Eingangsseitig ist das Zweimassenschwungrad 28 direkt an die Ausgangswelle 19 der Verbrennungskraftmaschine 6 angebunden. In this embodiment, the input shaft 7 is connected directly to an output side of a torsional vibration damper, here implemented as a two-mass flywheel 28. On the input side, the dual mass flywheel 28 is connected directly to the output shaft 19 of the internal combustion engine 6.
Zudem sind in dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine dritte Schalteinrich tung 13 und eine vierte Schalteinrichtung 14 vorhanden, die jeweils als eine Bremse umgesetzt sind. Die dritte Schalteinrichtung 13 wirkt auf das erste Sonnenrad 9 ein.In addition, in the first embodiment of FIG. 1, a third switching device 13 and a fourth switching device 14 are provided, each of which is implemented as a brake. The third switching device 13 acts on the first sun gear 9.
Die dritte Schalteinrichtung 13 hält somit in ihrer aktivierten Stellung das erste Son nenrad 9 relativ zu einem fahrzeugrahmenfest angebrachten Bereich 29 fest. Die vierte Schalteinrichtung 14 wirkt unmittelbar auf das zweite Hohlrad 26 bzw. den ers ten Planetenträger 8 ein. Demnach ist der erste Planetenträger 8 / das zweite Hohlrad 26 in einer aktivierten Stellung der vierten Schalteinrichtung 14 relativ zu dem fahr zeugrahmenfesten Bereich 29 fest gehalten. The third switching device 13 thus holds the first Son nenrad 9 in its activated position relative to an area 29 fixed to the vehicle frame. The fourth switching device 14 acts directly on the second ring gear 26 or the first planetary carrier 8. Accordingly, the first planet carrier 8 / the second ring gear 26 is firmly held in an activated position of the fourth switching device 14 relative to the area 29 fixed to the vehicle frame.
Erfindungsgemäß ist die elektrische Maschine 10 mit ihrer Rotorwelle 16 mit dem zweiten Sonnenrad 17 rotatorisch verbunden / gekoppelt. Die Rotorwelle 16 ist auf ty pische Weise jene Ausgangswelle der elektrischen Maschine 10, die drehfest mit ei nem Rotor 30 der elektrischen Maschine 10 verbunden ist. In dieser Ausführung ist eine koaxiale Anordnung der elektrischen Maschine 10 zu einer Drehachse 22 der Eingangswelle 7 gewählt. Der Rotor 30 und die Rotorwelle 16 sind folglich koaxial zu der Drehachse 22 angeordnet. In weiteren Ausführung ist die Rotorwelle 16 jedoch auch achsparallel zu der Drehachse 22 angeordnet. Die Rotorwelle 16 ist dann weiter bevorzugt über eine Zahnradstufe oder ein Endloszugmittel, wie eine Kette, mit dem zweiten Sonnenrad 17 drehtest gekoppelt. Die Rotorwelle 16 ist bei diesen Ausführun gen jedoch stets permanent drehtest mit dem zweiten Sonnenrad 17 verbunden. According to the invention, the electrical machine 10 is rotationally connected / coupled with its rotor shaft 16 to the second sun gear 17. The rotor shaft 16 is that output shaft of the electrical machine 10 that is rotatably connected to a rotor 30 of the electrical machine 10 in a typical manner. In this embodiment, a coaxial arrangement of the electrical machine 10 with respect to an axis of rotation 22 of the input shaft 7 is selected. The rotor 30 and the rotor shaft 16 are consequently arranged coaxially to the axis of rotation 22. In a further embodiment, however, the rotor shaft 16 is also arranged axially parallel to the axis of rotation 22. The rotor shaft 16 is then further preferably via a gear stage or an endless traction means, such as a chain, coupled to the second sun gear 17 for rotation. In these embodiments, however, the rotor shaft 16 is always connected to the second sun gear 17 in a permanently rotating test.
In Verbindung mit Fig. 2 werden die einzelnen Betriebszustände / Betriebsmodi des Kraftfahrzeuges 2, wie sie durch die Getriebeeinheit 1 umsetzbar sind, veranschau licht. In connection with FIG. 2, the individual operating states / operating modes of the motor vehicle 2, as they can be implemented by the transmission unit 1, are illustrated.
Mit dem ersten Ausführungsbeispiel ist es möglich, vier verschiedene Gänge in einem (alleinigen oder unterstützenden) Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 6 zu wäh len. With the first exemplary embodiment, it is possible to select four different gears in one (sole or auxiliary) operation of the internal combustion engine 6.
In einem ersten Betriebsmodus, bei einem parallelen Betrieb der Verbrennungskraft maschine 6 zusätzlich mit der elektrischen Maschine 10 und somit bin einem klassi schen hybriden Antriebsmodus des Kraftfahrzeuges 2, ist es möglich, die beiden Gänge VKM 3 und VKM 4 umzusetzen. In dem (dritten) Gang VKM 3 sind die erste Schalteinrichtung 11 (K1 ) sowie die zweite Schalteinrichtung 12 (K2) aktiviert / ge schlossen und die dritte Schalteinrichtung 13 (B1 ) sowie die vierte Schalteinrichtung 14 (B2) deaktiviert / geöffnet. In dem weiteren (vierten) Gang VKM 4 sind die zweite Schalteinrichtung 12 und die dritte Schalteinrichtung 13 aktiviert, während die erste Schalteinrichtung 11 und die vierte Schalteinrichtung 14 deaktiviert sind. In a first operating mode, when the internal combustion engine 6 is operated in parallel with the electric machine 10 and thus in a classic hybrid drive mode of the motor vehicle 2, it is possible to implement the two gears VKM 3 and VKM 4. In the (third) gear VKM 3, the first shifting device 11 (K1) and the second shifting device 12 (K2) are activated / closed and the third shifting device 13 (B1) and the fourth shifting device 14 (B2) are deactivated / opened. In the further (fourth) gear VKM 4, the second shifting device 12 and the third shifting device 13 are activated, while the first shifting device 11 and the fourth shifting device 14 are deactivated.
Unter Umsetzen eines elektrisch variablen Getriebes in einem weiteren zweiten Be triebsmodus werden durch die Getriebeeinheit 1 zwei weitere Gänge VKM 1 und VKM 2 schaltbar. Ein erster Gang (VKM 1 ) wird durch Aktivieren der ersten Schalteinrich tung 11 umgesetzt, während die zweite Schalteinrichtung 12, die dritte Schalteinrich tung 13 und die vierte Schalteinrichtung 14 deaktiviert sind. Ein zweiter Gang (VKM 2) wird durch ein Aktivieren der zweiten Schalteinrichtung 12 sowie ein Deaktivieren der ersten Schalteinrichtung 11 , der dritten Schalteinrichtung 13 und der vierten Schaltein richtung 14 umgesetzt. Die elektrische Maschine 10 arbeitet in diesen beiden (ersten und zweiten) Gängen jeweils in einem Generatorbetrieb. ln einem dritten Betriebsmodus bei ausgeschalteter Verbrennungskraftmaschine 6 / durch Deaktivierten der ersten Schalteinrichtung 11 und der zweiten Schalteinrichtung 12 ist ein rein elektrischer Antrieb des Ausgangs 15 (durch die elektrische Maschine 10) gegeben. In diesem dritten Betriebsmodus sind zwei unterschiedliche Gänge (EM1 und EM2) wählbar. Ein erster Gang (EM1) in diesem dritten Betriebsmodus wird durch Aktivieren der vierten Schalteinrichtung 14 umgesetzt. Die erste Schalteinrich tung 11 , die zweite Schalteinrichtung 12, sowie die dritte Schalteinrichtung 13 befin den sich zugleich in ihren deaktivierten Stellungen. Ein zweiter Gang (EM2) in diesem dritten Betriebsmodus wird durch Aktivieren der dritten Schalteinrichtung 13 umge setzt, während sich die erste Schalteinrichtung 11, die zweite Schalteinrichtung 12 so wie die vierte Schalteinrichtung 14 in ihren deaktivierten Stellungen befinden. Die mit „Ratio“ bezeichneten Übersetzungswerte sind beispielhafte Werte. By converting an electrically variable transmission in a further second operating mode, two further gears VKM 1 and VKM 2 can be shifted by the transmission unit 1. A first gear (ICE 1) is implemented by activating the first switching device 11, while the second switching device 12, the third switching device 13 and the fourth switching device 14 are deactivated. A second gear (VKM 2) is implemented by activating the second switching device 12 and deactivating the first switching device 11, the third switching device 13 and the fourth switching device 14. The electric machine 10 works in these two (first and second) gears in a generator mode. In a third operating mode with the internal combustion engine 6 switched off / by deactivating the first switching device 11 and the second switching device 12, the output 15 is driven purely electrically (by the electrical machine 10). In this third operating mode, two different gears (EM1 and EM2) can be selected. A first gear (EM1) in this third operating mode is implemented by activating the fourth switching device 14. The first switching device 11, the second switching device 12 and the third switching device 13 are also in their deactivated positions. A second gear (EM2) in this third operating mode is implemented by activating the third switching device 13, while the first switching device 11, the second switching device 12 and the fourth switching device 14 are in their deactivated positions. The translation values marked with "Ratio" are exemplary values.
Des Weiteren geht aus Fig. 2 hervor, dass die durch die Schalteinrichtungen 13 bzw. 14 wählbaren Übersetzungsverhältnisse / Gänge sowohl für ein Vorwärtsfahren (EM1 und EM2) in dem dritten Betriebsmodus als auch für ein rein elektrisches Rückwärts fahren des Kraftfahrzeuges 2 (EM-R1 und EM-R2) in einem vierten Betriebsmodus wählbar sind. Furthermore, it can be seen from Fig. 2 that the gear ratios / gears that can be selected by the shifting devices 13 or 14 both for forward travel (EM1 and EM2) in the third operating mode and for purely electric reverse travel of the motor vehicle 2 (EM-R1 and EM-R2) can be selected in a fourth operating mode.
Auch ist durch diese Getriebeeinheit 1 in einem verbrennungskraftmotorischen Betrieb ein Rückwärtsfahren möglich (VKM-Rück). Dabei sind die erste Schalteinrichtung 11 sowie die vierte Schalteinrichtung 14 aktiviert, während die zweite Schalteinrichtung 12 und die dritte Schalteinrichtung 13 deaktiviert sind. This gear unit 1 also enables driving backwards in internal combustion engine operation (ICE reverse). The first switching device 11 and the fourth switching device 14 are activated, while the second switching device 12 and the third switching device 13 are deactivated.
Des Weiteren ist es möglich, die Getriebeeinheit 1 derart auszubilden, dass ein Boos- ten oder ein Rekuperieren in allen Gängen des ersten Betriebsmodus (VKM 3, VKM 4 und VKM-Rück) ermöglicht ist. Auch ist eine Lastpunktverschiebung der Verbren nungskraftmaschine 6 in allen VKM-Gängen möglich. Furthermore, it is possible to design the transmission unit 1 in such a way that boosting or recuperation is possible in all gears of the first operating mode (ICE 3, ICE 4 and ICE rear). A load point shift of the internal combustion engine 6 is also possible in all ICE gears.
In Verbindung mit den Fign. 3 bis 12 sind weitere Ausführungsbeispiele der Getriebe einheit 1 gezeigt. Der Kürze wegen werden lediglich die Unterschiede zwischen die sen Ausführungsbeispielen nachfolgend beschrieben. Mit der Getriebeeinheit 1 nach den Fign. 3 und 4 sind nunmehr lediglich drei Schalt einrichtungen 11 , 12, 14 realisiert. Die eine Bremse bildende dritte Schalteinrichtung 13 ist gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel folglich weggelassen. Dadurch ergibt sich sowohl in dem ersten Betriebsmodus als auch in dem dritten Betriebsmo dus jeweils nur ein einziger Gang (VKM 3 und EM 1 ). In connection with FIGS. 3 to 12 further embodiments of the transmission unit 1 are shown. For the sake of brevity, only the differences between these exemplary embodiments are described below. With the gear unit 1 according to FIGS. 3 and 4, only three switching devices 11, 12, 14 are now implemented. The third switching device 13, which forms a brake, is consequently omitted compared with the first exemplary embodiment. This results in only a single gear (VKM 3 and EM 1) both in the first operating mode and in the third operating mode.
In dem dritten Ausführungsbeispiel der Fign. 5 und 6 ist gegenüber dem ersten Aus führungsbeispiel die vierte Schalteinrichtung 14 weggelassen. Dadurch ergibt sich in dem dritten Betriebsmodus nur ein einziger Gang (EM 2). In the third embodiment of FIGS. 5 and 6, the fourth switching device 14 is omitted compared to the first exemplary embodiment. This results in only a single gear (EM 2) in the third operating mode.
Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Fign. 7 und 8 ist es auch möglich, eine der beiden ersten und zweiten Schalteinrichtungen 11 , 12, hier die erste Schalteinrich tung 11 , gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel wegzulassen. Dadurch ergibt sich sowohl in dem ersten Betriebsmodus als auch in dem zweiten Betriebsmodus je weils nur ein einziger Gang (VKM 2 und VKM 4). According to the fourth embodiment of FIGS. 7 and 8, it is also possible to omit one of the two first and second switching devices 11, 12, here the first switching device 11, compared to the first exemplary embodiment. This results in only a single gear (ICE 2 and ICE 4) both in the first operating mode and in the second operating mode.
Nach dem fünften Ausführungsbeispiel der Fign. 9 und 10 ist gegenüber dem vierten Ausführungsbeispiel die zweite Schalteinrichtung 12 als Freilauf (FW2) umgesetzt. In dem dritten Betriebsmodus befindet sich die zweite Schalteinrichtung 12 daher in ei nem entsperrten Zustand (UL). In dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Be triebsmodus befindet sich die zweite Schalteinrichtung 12 in einem gesperrten Zu stand (L). Auch ist nur ein einziger Rückwärtsgang (EM-R1 ) in einem rein elektrischen Betrieb möglich. According to the fifth embodiment of FIGS. 9 and 10, the second switching device 12 is implemented as a freewheel (FW2) compared to the fourth exemplary embodiment. In the third operating mode, the second switching device 12 is therefore in an unlocked state (UL). In the first operating mode and the second operating mode, the second switching device 12 is in a locked state (L). Also, only a single reverse gear (EM-R1) is possible in a purely electric mode.
Ein sechstes Ausführungsbeispiel ist schließlich mit den Fign. 11 und 12 realisiert, wo bei im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel auf die zweite Schalteinrichtung 12 verzichtet ist. Dadurch ergibt sich in dem zweiten Betriebsmodus nur ein einziger Gang (VKM 1 ). Finally, a sixth embodiment is shown in FIGS. 11 and 12 realized, where in comparison to the first exemplary embodiment, the second switching device 12 is dispensed with. This results in only a single gear (ICE 1) in the second operating mode.
In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß ein Getriebe 1 mit den folgen den Eigenschaften umgesetzt: 1. Es sind nicht mehr als vier Kupplungen / Bremsen (Schalteinrichtungen 11 , 12, 13, 14) vorhanden. 2. Es sind mindestens zwei elektri sche Gänge umgesetzt, die es ermöglichen, den Elektromotor 10 ohne zusätzliche Übersetzung für einen optimalen Wirkungsgrad zu verwenden. 3. Es sind EVT-Modi umsetzbar, die es ermöglichen, den Verbrennungsmotor 6 für den Fahrzeugstart ohne Startkupplung zu verwenden, und feste Übersetzungen für das Fahren bei höheren Geschwindigkeiten, die zusammen mindestens vier gleichbleibende Übersetzungen für den Verbrennungsmotor 6 darstellen, umzusetzen. 4. Es bestehen kohärente Mög lichkeiten vereinfachter Versionen durch Entfernen einer oder mehrerer Kupplun- gen11, 12, 13, 14, um Varianten mit weniger Funktionen, jedoch kostengünstiger zu erhalten. Demnach ist in einer bevorzugten Ausführung ein DFIT-Konzept (Dedicated Hybrid Transmission) mit folgenden Elementen vorgeschlagen: Zwei Planetenradsätze 4, 5; vier Schaltelemente (zwei Bremsen 13, 14 und zwei Kupplungen 11, 12); und eine E- Maschine 10. Mit den Elementen des DFIT 1 werden folgende Funktionen erfüllt: Zwei EVT-Modi und zwei VKM-Vorwärtsgänge, die zusammen vier VKM-Modi darstellen; zwei EM Gänge, die vorwärts und rückwärts verwendet werden können; ein Laden im Stillstand; Boosten und Rekuperation in VKM-Gängen möglich; ein VKM-Rückwärts- gang. Dadurch wird keine VKM-Trennkupplung benötigt, da K1 und K2 diese Funktion erfüllen. Die E-Maschine 10 kann koaxial oder achsparallel (mit Kette oder Stirnrad) angeordnet sein. Konsistente Möglichkeiten vereinfachter Ausführungen werden durch Entfernen einer oder mehrerer Kupplungen 11, 12, 13, 14 angeboten. In other words, a transmission 1 is implemented according to the invention with the following properties: 1. There are no more than four clutches / brakes (shifting devices 11, 12, 13, 14). 2. There are at least two electrical cal gears implemented that allow the electric motor 10 without additional Use translation for optimal efficiency. 3. EVT modes can be implemented that enable the internal combustion engine 6 to be used for starting the vehicle without a starter clutch, and fixed gear ratios for driving at higher speeds, which together represent at least four constant gear ratios for the internal combustion engine 6. 4. There are coherent possibilities for simplified versions by removing one or more couplings11, 12, 13, 14 in order to obtain variants with fewer functions but more cost-effectively. Accordingly, in a preferred embodiment, a DFIT (Dedicated Hybrid Transmission) concept with the following elements is proposed: two planetary gear sets 4, 5; four switching elements (two brakes 13, 14 and two clutches 11, 12); and an electric machine 10. The following functions are fulfilled with the elements of DFIT 1: two EVT modes and two ICE forward gears, which together represent four ICE modes; two EM gears that can be used forwards and backwards; a standstill loading; Boost and recuperation possible in ICE gears; a VKM reverse gear. This means that no ICE disconnect clutch is required, as K1 and K2 fulfill this function. The electric machine 10 can be arranged coaxially or axially parallel (with a chain or spur gear). Consistent options for simplified designs are offered by removing one or more couplings 11, 12, 13, 14.
Fign. 9 und 10 betreffen eine weiter bevorzugte Variante, bei der nur 2 Kupplungen 13, 14 benötigt werden. Die weitere Kupplung ist von einem Freilauf 12 ersetzt. Figs. 9 and 10 relate to a further preferred variant in which only 2 couplings 13, 14 are required. The further clutch is replaced by a freewheel 12.
Bezuqszeichenliste Getriebeeinheit Kraftfahrzeug Planetengetriebe erster Planetenradsatz zweiter Planetenradsatz Verbrennungskraftmaschine Eingangswelle erster Planetenträger erstes Sonnenrad elektrische Maschine erste Schalteinrichtung zweite Schalteinrichtung dritte Schalteinrichtung vierte Schalteinrichtung Ausgang Rotorwelle zweites Sonnenrad Eingang Ausgangswelle Antriebsstrang a erstes Abtriebsrad b zweites Abtriebsrad Drehachse erstes Planetenrad erstes Hohlrad zweites Planetenrad zweites Hohlrad zweiter Planetenträger Zweimassenschwungrad Bereich Rotor Bezuqszeichenliste transmission unit motor vehicle planetary gear first planetary gear set second planetary gear set internal combustion engine input shaft first planet carrier first sun gear electrical machine first switching device second switching device third switching device fourth switching device output rotor shaft second sun gear input output shaft drive train a first output gear b second output gear axis of rotation first planetary gear first ring gear second planetary gear second ring gear second planet carrier dual mass flywheel area rotor
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