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DE102014210042A1 - Getriebebaugruppe und Antriebseinheit für einen Hybridantrieb eines Fahrzeugs - Google Patents

Getriebebaugruppe und Antriebseinheit für einen Hybridantrieb eines Fahrzeugs Download PDF

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Publication number
DE102014210042A1
DE102014210042A1 DE102014210042.9A DE102014210042A DE102014210042A1 DE 102014210042 A1 DE102014210042 A1 DE 102014210042A1 DE 102014210042 A DE102014210042 A DE 102014210042A DE 102014210042 A1 DE102014210042 A1 DE 102014210042A1
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DE
Germany
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transmission
gear
gears
electric motor
shaft
Prior art date
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Pending
Application number
DE102014210042.9A
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English (en)
Inventor
Maria Baumgartner
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.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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 Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
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Abstract

Eine Getriebebaugruppe (16) für ein Hybridantrieb eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor (12) und einem Elektromotor (14) weist eine mit dem Verbrennungsmotor (12) wahlweise koppelbare verbrennungsmotorseitige Eingangswelle (22), eine Sammelwelle (26) sowie ein erstes, mehrstufiges Getriebe (28) auf. Das erste Getriebe (28) hat mehrere Zahnräder, davon mehrere Eingangszahnräder (48, 50, 52, 54) auf der verbrennungsmotorseitigen Eingangswelle (22) und mehrere Ausgangszahnräder (40, 42, 44, 46) auf der Sammelwelle (26). Das erste Getriebe (28) kann einen Kraftfluss (66a, 66b, 66c, 66d, 66e, 66f) zwischen der verbrennungsmotorseitigen Eingangswelle (22) und der Sammelwelle (26) herstellen. Des Weiteren sind eine elektromotorseitige Eingangswelle (32) und ein zweites, insbesondere mehrstufiges Getriebe (30) mit mehreren Zahnrädern mit zumindest einem Eingangszahnrad (56, 58) sowie zumindest einem Ausgangszahnrad vorgesehen, wobei das zweite Getriebe (30) einen Kraftfluss (64a, 64b) zwischen der elektromotorseitigen Eingangswelle (32) und der Sammelwelle (26) herstellen kann. Zumindest ein Ausgangszahnrad des zweiten Getriebes (30) ist durch ein Zahnrad (40, 42) des ersten Getriebes (28) gebildet, wobei die Gänge (VM1, VM2, VM3, VM4, EM1, EM2) des verbrennungsmotorseitigen ersten Getriebes (28) und des elektromotorseitigen zweiten Getriebes (30) separat voneinander schaltbar sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Getriebebaugruppe für einen Hybridantrieb eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit für einen Hybridantrieb eines Fahrzeugs mit einer solchen Getriebebaugruppe.
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Getriebebaugruppen für Hybridantriebe bekannt, um den Elektromotor sowie den Verbrennungsmotor kraftschlüssig mit der Ausgangswelle bzw. der Sammelwelle des Fahrzeugs zu koppeln. Eine Möglichkeit besteht darin, vollständig separate Getriebe für den Elektromotor sowie für den Verbrennungsmotor bereitzustellen, die getrennt voneinander an der Sammelwelle angreifen. Solche Getriebebaugruppen benötigen aber sehr viel Bauraum.
  • Alternativ ist bekannt, dass der Verbrennungsmotor und der Elektromotor ein gemeinsames Getriebe nutzen, beispielsweise ein Planetengetriebe, wobei der Elektromotor und der Verbrennungsmotor derart mit dem Getriebe gekoppelt sind, dass beide Antriebe Gänge des Getriebes gleichzeitig nutzen. Diese Getriebeanordnung ermöglicht somit aber nur eine begrenzte Gangkombination.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Getriebebaugruppe bereitzustellen, die eine größere Variabilität beim Schalten der Getriebe ermöglicht. Aufgabe der Erfindung ist es des Weiteren, eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug bereitzustellen, mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor sowie einem solchen Getriebe.
  • Zur Lösung der Aufgabe ist eine Getriebebaugruppe für einen Hybridantrieb eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor vorgesehen, wobei eine mit dem Verbrennungsmotor wahlweise koppelbare verbrennungsmotorseitige Eingangswelle, eine Sammelwelle sowie ein erstes, mehrstufiges Getriebe vorgesehen sind, das mehrere Zahnräder aufweist, davon mehrere Eingangszahnräder auf der verbrennungsmotorseitigen Eingangswelle und mehrere Ausgangszahnräder auf der Sammelwelle, und das einen Kraftfluss zwischen der verbrennungsmotorseitigen Eingangswelle und der Sammelwelle herstellen kann. Des Weiteren sind eine elektromotorseitige Eingangswelle und ein zweites, insbesondere mehrstufiges Getriebe mit mehreren Zahnrädern vorgesehen, mit zumindest einem Eingangszahnrad sowie zumindest einem Ausgangszahnrad, wobei das zweite Getriebe einen Kraftfluss zwischen der elektromotorseitigen Eingangswelle und der Sammelwelle herstellen kann. Erfindungsgemäß ist zumindest ein Ausgangszahnrad des zweiten Getriebes durch ein Zahnrad des ersten Getriebes gebildet. Des Weiteren sind die Gänge des verbrennungsmotorseitigen Getriebes und des elektromotorseitigen Getriebes separat voneinander schaltbar.
  • Erfindungsgemäß sind zwei Getriebe vorgesehen, wobei ein Getriebe dem Verbrennungsmotor und ein Getriebe dem Elektromotor zugeordnet ist, sodass der Verbrennungsmotor mit mehreren Gängen mit der Sammelwelle gekoppelt werden kann sowie der Elektromotor separat von den Gängen des Verbrennungsmotors mit verschiedenen elektromotorseitigen Gängen des zweiten Getriebes mit der Sammelwelle koppelbar ist. Beide Getriebe können vollständig voneinander getrennt geschaltet werden. Um den Bauraum zu minimieren, sind beide Getriebe aber ineinander integriert, wobei das zweite Getriebe Zahnräder des ersten Getriebes nutzt. Durch die Doppelnutzung der Zahnräder des ersten, verbrennungsmotorseitigen Getriebes sind weniger Zahnräder erforderlich, sodass der Bauraum der Getriebebaugruppe reduziert werden kann, bei gleichzeitig erhöhten Schaltvarianten.
  • Das erste, verbrennungsmotorseitige Getriebe kann einem herkömmlichen Fahrzeuggetriebe entsprechen und dementsprechend mehrere Eingangs- und Ausgangszahnräder aufweisen. Abhängig vom gewünschten Drehzahlbereich kann auch das zweite Getriebe mehrere Eingangszahnräder und mehrere Ausgangszahnräder aufweisen, wobei in einer solchen Ausführungsform zumindest zwei Ausgangszahnräder des zweiten Getriebes durch Zahnräder des ersten Getriebes gebildet sein können, sodass mehrere elektromotorseitige Gänge geschaltet werden können, über die der Kraftfluss zwischen der elektromotorseitigen Eingangswelle und der Sammelwelle hergestellt werden kann. Es ist aber auch denkbar, das bei einem zweiten Getriebe, das mehrere Eingangszahnräder und mehrere Ausgangszahnräder aufweist, die Koppelung mit dem Zahnrad des ersten Getriebes lediglich über ein Zahnrad erfolgt.
  • In einer ersten Ausführungsform ist das zumindest eine Ausgangszahnrad des zweiten Getriebes jeweils durch ein Eingangszahnrad des ersten Getriebes gebildet. Der Kraftfluss vom Elektromotor erfolgt also über die Eingangszahnräder des zweiten Getriebes auf die Eingangszahnräder des ersten Getriebes, die gleichzeitig Ausgangszahnräder des zweiten Getriebes sind, auf die Ausgangszahnräder des ersten Getriebes, die mit der Sammelwelle gekoppelt sind.
  • Um in dieser Ausführungsform die elektromotorseitigen Gänge des zweiten Getriebes separat von den Gängen des ersten Getriebes nutzen zu können, ist das zumindest eine Eingangszahnrad des ersten Getriebes, das ein Ausgangszahnrad des zweiten Getriebes bildet, von der verbrennungsmotorseitigen Eingangswelle antriebsmäßig entkoppelbar. Durch diese Entkoppelmöglichkeit kann auch ein Eingangszahnrad eines nicht eingelegten Ganges des ersten Getriebes genutzt werden, um einen Kraftschluss zwischen Elektromotor und Sammelwelle herzustellen. Dazu wird dieses Zahnrad in entkoppeltem Zustand von der verbrennungsmotorseitigen Eingangswelle mit dem Eingangszahnrad des zweiten Getriebes gekoppelt und gleichzeitig, unabhängig von der Gangwahl des ersten Getriebes mit dem korrespondierenden Eingangszahnrad des ersten Getriebes gekoppelt. Es ist also denkbar, dass ein vollständig getrennter Kraftfluss vom Verbrennungsmotor sowie vom Elektromotor auf die Sammelwelle erfolgt, obwohl das zweite Getriebe, das mit dem Elektromotor gekoppelt ist, Zahnräder des ersten, verbrennungsmotorseitigen Getriebes nutzt.
  • In einer zweiten Ausführungsform ist das zumindest eine Ausgangszahnrad des zweiten Getriebes durch ein Ausgangszahnrad des ersten Getriebes gebildet. In dieser Ausführungsform ist die Eingangsseite des zweiten Getriebes vollständig von der Eingangsseite des ersten Getriebes getrennt.
  • Auch in dieser Ausführungsform ist es möglich, zumindest ein Ausgangszahnrad des ersten Getriebes, das ein Ausgangszahnrad des zweiten Getriebes bildet, von der Sammelwelle zu entkoppeln. Durch diese Entkoppelung ist eine direkte Koppelung des Verbrennungsmotors mit dem Elektromotor über ein Eingangszahnrad des ersten Getriebes, ein Ausgangszahnrad des ersten Getriebes, das auch Ausgangszahnrad des zweiten Getriebes ist, sowie ein Eingangszahnrad des zweiten Getriebes möglich, ohne dass die Sammelwelle angetrieben wird. Somit kann der Elektromotor bzw. die Batterie des Elektromotors über den Verbrennungsmotor aufgeladen werden, ohne dass ein Antrieb des Fahrzeugs erfolgt. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Batterie des Elektromotors während der Fahrt zu laden. Dies erfolgt, indem das Zahnrad mit der Sammelwelle verbunden ist und der Antrieb vollständig über den Verbrennungsmotor erfolgt.
  • Die Eingangszahnräder des zweiten Getriebes können beispielsweise direkt auf der elektromotorseitigen Eingangswelle sitzen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist allerdings eine elektromotorseitige Zwischenwelle vorgesehen, auf der die Eingangszahnräder des zweiten Getriebes sitzen, wobei ein Zwischengetriebe und/oder eine Kupplung vorgesehen sind, die die Zwischenwelle mit der elektromotorseitigen Eingangswelle koppeln. Die Anordnung der Zwischenwelle bietet den Vorteil, dass in Verbindung mit einem von der Sammelwelle entkoppelbaren Ausgangszahnrad des ersten Getriebes sowie einem mehrstufigen zweiten Getriebe die Bereitstellung zusätzlicher Gänge möglich ist. So kann beispielsweise das Ausgangszahnrad des ersten Getriebes, das von der Sammelwelle entkoppelbar ist, mit dem Verbrennungsmotor sowie mit der Zwischenwelle gekoppelt werden, sodass durch den Verbrennungsmotor ein Antrieb der Zwischenwelle, nicht aber ein direkter Antrieb der Sammelwelle erfolgt. Die Zwischenwelle kann über ein zweites Eingangszahnrad des zweiten Getriebes mit einem zweiten Ausgangszahnrad des ersten Getriebes, das auch ein Ausgangszahnrad des zweiten Getriebes ist, gekoppelt werden, sodass ein Kraftfluss von der verbrennungsmotorseitigen Eingangswelle über die Zwischenwelle auf die Sammelwelle erfolgt. Durch eine entsprechende Wahl der Gänge bzw. der Eingangs- und Ausgangszahnräder für diese Gangwahl ist ein zusätzlicher Gang beispielsweise mit einer längeren Übersetzung möglich. Über das Zwischengetriebe bzw. die Kupplung kann der Elektromotor auch bei dieser Gangkonstellation zugeschaltet werden, um entweder den Elektromotor bzw. dessen Batterie aufzuladen oder eine zusätzliche Antriebsleistung durch den Elektromotor bereitzustellen.
  • Unabhängig von den beschriebenen Ausführungsformen können das erste und/oder das zweite Getriebe jeweils als Planetengetriebe, als Stirnradgetriebe, als Doppelkupplungsgetriebe oder als Kettengetriebe ausgebildet sein. Natürlich ist auch ein Zahnriemengetriebe einsetzbar.
  • Bei allen Ausführungsformen ist es zudem denkbar, dass das erste und/oder das zweite Getriebe eine Kupplung aufweist, um den Kraftfluss zwischen der verbrennungsmotorseitigen bzw. der elektromotorseitigen Eingangswelle und dem ersten bzw. dem zweiten Getriebe oder der Ausgangswelle zu unterbrechen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Getriebebaugruppe ist vorzugsweise keine zusätzliche Eingangswelle für einen weiteren Eintrieb vorhanden. Ferner ist von den zugeordneten Paaren der jeweiligen Eingangs- und Ausgangszahnräder jeden Getriebes zumindest eines wahlweise zuschaltbar, was zum Beispiel über Synchronkupplungen erfolgt.
  • Erfindungsgemäß ist des Weiteren eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug vorgesehen, mit einem Verbrennungsmotor, einem Elektromotor und einer erfindungsgemäßen Getriebebaugruppe, wobei der Verbrennungsmotor mit der verbrennungsmotorseitigen Eingangswelle und der Elektromotor mit der elektromotorseitigen Eingangswelle gekoppelt ist.
  • Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
  • 1 eine erfindungsgemäße Antriebseinheit mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Getriebebaugruppe,
  • 2a und 2b die Antriebsbaugruppe aus 1 mit eingezeichnetem Kraftfluss für die Gänge des zweiten Getriebes,
  • 3a bis 3d sowie 4a bis 4d die Antriebsbaugruppe aus 1 mit eingezeichneten Kraftflüssen der möglichen Gangkombinationen der Getriebebaugruppe,
  • 5 die Antriebseinheit aus 1 mit der Getriebebaugruppe in einem Lademodus,
  • 6 die Antriebseinheit aus 1 mit der Getriebebaugruppe in einer zusätzlichen Gangfunktion, und
  • 7 eine Antriebseinheit mit einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßer Getriebebaugruppe.
  • In 1 ist eine Hybrid-Antriebseinheit 10 eines Fahrzeugs dargestellt. Die Antriebseinheit 10 hat einen Verbrennungsmotor 12, einen Elektromotor 14 sowie eine Getriebebaugruppe 16, die nachfolgend im Detail beschrieben wird. Über die Getriebebaugruppe 16 können sowohl der Verbrennungsmotor 12 wie auch der Elektromotor 14 separat voneinander oder gemeinsam und über verschiedene Gänge mit einer Antriebsachse 18 bzw. einem Differenzial 20, das an der Antriebsachse 18 angeordnet ist, gekoppelt werden.
  • Die Getriebebaugruppe 16 hat eine verbrennungsmotorseitige Eingangswelle 22, die über eine Kupplung 24 mit dem Verbrennungsmotor 12 wahlweise gekoppelt werden kann. Des Weiteren ist eine Sammelwelle 26 vorgesehen, die über ein verbrennungsmotorseitiges erstes Getriebe 28 mit der verbrennungsmotorseitigen Eingangswelle 22 gekoppelt werden kann.
  • Des Weiteren ist ein zweites Getriebe 30 vorgesehen, um den Elektromotor 14 mit der Sammelwelle 26 zu koppeln. Der Elektromotor 14 hat ebenfalls eine Eingangswelle 32, wobei hier ergänzend eine Zwischenwelle 34 vorgesehen ist. Das zweite Getriebe 30 ist zwischen der Zwischenwelle 34 und der Sammelwelle 26 vorgesehen.
  • Zwischen der Eingangswelle 32 des Elektromotors 14 und der Zwischenwelle 34 sind ein Zwischengetriebe 36 sowie eine Kupplung 38 vorgesehen, um die Eingangswelle 32 des Elektromotors 14 mit der Zwischenwelle 34 wahlweise zu koppeln.
  • Auf der Sammelwelle 26 sind mehrere Zahnräder 40, 42, 44, 46 vorgesehen, die gemeinsam mit weiteren Zahnrädern 48, 50, 52, 54, die auf der Eingangswelle 22 des Verbrennungsmotors 12 sitzen, das erste Getriebe 28 bilden. Die Zahnräder 40, 42, 44, 46, die auf der Sammelwelle 26 sitzen, bilden dabei die Ausgangszahnräder des ersten Getriebes 28, die Zahnräder 48, 50, 52, 54, die auf der Eingangswelle 22 sitzen, die Eingangszahnräder des ersten Getriebes 28.
  • Die Zahnräder 46 und 54 bilden dabei einen ersten verbrennungsmotorseitigen Gang VM1 des verbrennungsmotorseitigen ersten Getriebes 28, die Zahnräder 44 und 52 einen zweiten verbrennungsmotorseitigen Gang VM2, die Zahnräder 42 und 50 einen dritten verbrennungsmotorseitigen Gang VM3, die Zahnräder 40 und 48 einen vierten verbrennungsmotorseitigen Gang VM4.
  • Abhängig von der Leistung des Verbrennungsmotors 12 bzw. der gewünschten Getriebeabstufung kann die Anzahl der Eingangszahnräder und Ausgangszahnräder des ersten Getriebes 28 aber auch beliebig angepasst werden.
  • Wie in 1 des Weiteren zu sehen ist, ist das Zahnrad 40 fest mit der Sammelwelle 26 gekoppelt, während die Zahnräder 42, 44, 46 über schaltbare Synchronkupplungen 43, 45 von der Sammelwelle 26 entkoppelt werden können. Ebenso können die als Eingangszahnräder des ersten Getriebes 28 ausgebildeten Zahnräder 48, 50 von der verbrennungsmotorseitigen Eingangswelle 22 über eine schaltbare Synchronkupplung 47 entkoppelt werden.
  • Auf der Zwischenwelle 34 sind des Weiteren zwei Zahnräder 56, 58 vorgesehen, die die Eingangszahnräder des elektromotorseitigen zweiten Getriebes 30 bilden. Die Ausgangszahnräder des zweiten Getriebes 30 sind durch die Zahnräder 40, 42, die auch Ausgangszahnräder des ersten Getriebes 28 sind, gebildet. Die Zahnräder 40, 42 haben also eine Doppelfunktion, indem diese sowohl Ausgangszahnräder für das erste Getriebe 28 wie auch für das zweite Getriebe 30 sind.
  • Die Zahnräder 58 und 42 bilden einen ersten elektromotorseitigen Gang EM1 des elektromotorseitigen zweiten Getriebes 30, die Zahnräder 40 und 58 einen zweiten elektromotorseitigen Gang EM2. Wie auch beim ersten Getriebe, kann die Anzahl der Zahnräder und somit der möglichen Gänge beliebig angepasst werden.
  • Wie des Weiteren in 1 zu sehen ist, sitzt auf der Zwischenwelle 34 ein weiteres Zahnrad 60, das mit einem Zahnrad 62, das auf der Eingangswelle 32 des Elektromotors 14 sitzt, zusammenwirken kann. Das Zahnrad 60 ist mit der Kupplung 38 verbunden, um wahlweise das Zahnrad 56 oder 58 zu schalten.
  • Auch wenn das erste Getriebe 28 und das zweite Getriebe 30 mehrere Zahnräder 40, 42 gemeinsam nutzen, können die vier Gänge VM1, VM2, VM3, VM4 des ersten Getriebes des Verbrennungsmotors sowie die zwei Gänge EM1, EM2 des elektromotorseitigen zweiten Getriebes 30 vollkommen separat voneinander geschaltet werden, sodass vielfältige Gangkombinationen möglich sind, wie nachfolgend beschrieben wird.
  • In den 2a und 2b wird zunächst der Kraftfluss 64a, 64b bei einem reinen elektromotorseitigen Antrieb beschrieben. Der Verbrennungsmotor 12 ist in diesen Betriebsmodi von der Sammelwelle 26 getrennt, indem die Kupplung 24 geöffnet ist.
  • In 2a ist durch eine gestrichelte Linie der Kraftfluss 64a für den ersten elektromotorseitigen Gang EM1 des zweiten Getriebes 30 dargestellt.
  • Der Kraftfluss 64a erfolgt über die elektromotorseitige Eingangswelle 32, das Zwischengetriebe 36 mit den Zahnrädern 60, 62 und die Kupplung 38 auf die Zwischenwelle 34 und von dort über die Zahnräder 58, 42, die den ersten Gang EM1 des zweiten Getriebes 30 bilden, auf die Sammelwelle 26.
  • In 2b ist der zweite elektromotorseitige Gang EM2 für das zweite Getriebe 30 dargestellt. Der Kraftfluss 64b erfolgt über die Eingangswelle 32, das Zwischengetriebe 36 und die Kupplung 38 auf die Zwischenwelle 34 und von dort über die Zahnräder 56, 40, die den zweiten elektromotorseitigen Gang EM2 bilden, auf die Sammelwelle 26.
  • In den 3a bis 3d werden nachfolgend der Kraftfluss 64a des Elektromotors 14 sowie die Kraftflüsse 66a, 66b, 66c, 66d des Verbrennungsmotors 12 bei eingelegtem ersten Gang EM1 des zweiten Getriebes 30 für die verschiedenen Gänge VM1, VM2, VM3, VM4 des ersten Getriebes 28 dargestellt.
  • Der Kraftfluss 64a vom Elektromotor 14 auf die Sammelwelle 26 erfolgt in den 3a bis 3d analog zu 2a, sodass hierauf nicht im Detail eingegangen wird.
  • In 3a ist über die Zahnräder 46, 54 zusätzlich der erste verbrennungsmotorseitige Gang VM1 des ersten Getriebes 28 eingelegt. Der Kraftfluss 66a vom Verbrennungsmotor 12 auf die Sammelwelle 26 ist, wie auch in den nachfolgenden Figuren, durch eine strichpunktierte Linie dargestellt. Da die Kupplung 38 geschlossen ist, kann der Elektromotor 14 mit antreiben.
  • In 3b ist über die Zahnräder 44, 52 der zweite verbrennungsmotorseitige Gang VM2 eingelegt, in 3c der dritte verbrennungsmotorseitige Gang VM3 über die Zahnräder 42, 50 und in 3d der vierte verbrennungsmotorseitige Gang VM4 über die Zahnräder 40, 48.
  • Analog zu den 3a bis 3d zeigen die 4a bis 4d die Kraftflüsse 64b, 66a, 66b, 66c, 66d bei eingelegtem zweiten elektromotorseitigen Gang EM2 des zweiten Getriebes 30 über die Zahnräder 40 und 56 und jeweils eingelegtem verbrennungsmotorseitigen ersten bis vierten Gang VM1, VM2, VM3, VM4 des ersten Getriebes 28.
  • Wie aus den 3a bis 3d sowie 4a bis 4d ersichtlich ist, sind mit der erfindungsgemäßen Getriebebaugruppe 16 alle Gänge VM1, VM2, VM3, VM4 des ersten Getriebes 28 sowie alle Gänge EM1, EM2 des zweiten Getriebes 30 separat voneinander schaltbar und miteinander kombinierbar.
  • Weitere Funktionen des erfindungsgemäßen Getriebes sind in den 5 und 6 dargestellt.
  • In 5 ist eine Ladefunktion der Getriebebaugruppe 16 für den Elektromotor 14 bzw. die Batterie des Elektromotors 14 dargestellt. Der Kraftfluss 66e des Verbrennungsmotors ist hier ebenfalls durch eine strichpunktierte Linie dargestellt.
  • In diesem Ladezustand ist der dritte Gang VM3 des ersten Getriebes 28 eingelegt, in dem die Zahnräder 42, 50 miteinander gekoppelt sind. Des Weiteren ist der elektromotorseitige Gang EM1 des zweiten Getriebes 30 eingelegt, indem die Zahnräder 42, 58 miteinander gekoppelt sind.
  • Das Zahnrad 42 ist allerdings (ebenso wie das Zahnrad 40, gegebenenfalls aber zusätzlich auch die Zahnräder 44 und 46) von der Sammelwelle 26 entkoppelt, sodass kein Kraftfluss vom Verbrennungsmotor 12 auf die Sammelwelle 26 erfolgt. Des Weiteren wird der Elektromotor 14 nicht betrieben.
  • Durch diese Getriebeanordnung erfolgt ein Kraftfluss 66e vom Verbrennungsmotor 12 über die verbrennungsmotorseitige Eingangswelle 22, die Zahnräder 50, 42, 58 auf die Zwischenwelle 34 und von dort über die Kupplung 38, die Zahnräder 60, 62 und die elektromotorseitige Eingangswelle 32 auf den Elektromotor 14, der dadurch als Generator für eine Batterie genutzt werden kann.
  • Selbstverständlich kann eine solche Ladefunktion für den Elektromotor 14 bzw. dessen Batterie auch bei fahrendem Fahrzeug, also einem Kraftfluss zwischen Verbrennungsmotor 12 und Sammelwelle 26 erfolgen. Dazu muss lediglich das Zahnrad 42 mit der Sammelwelle 26 gekoppelt werden.
  • Auch in diesem Lademodus können alle vier Gänge VM1, VM2, VM3, VM4 des verbrennungsmotorseitigen ersten Getriebes 28 genutzt werden.
  • Ein weiterer Betriebsmodus der erfindungsgemäßen Getriebebaugruppe ist in 6 dargestellt. In diesem Betriebsmodus ist analog zum in 5 gezeigten Lademodus das Zahnrad 42 des dritten Gangs VM3 des ersten Getriebes 28 von der Sammelwelle 26 entkoppelt. Zusätzlich ist aber das Eingangszahnrad 56 des zweiten elektromotorseitigen Gangs EM2 des zweiten Getriebes 30 mit dem Zahnrad 40, das auf der Sammelwelle 26 sitzt, gekoppelt.
  • Somit erfolgt ein Kraftfluss 66f von der Eingangswelle 22 über die Zahnräder 50, 42, 58 auf die Zwischenwelle 34 und von dort über die Zahnräder 56, 40 auf die Sammelwelle 26. Durch geeignete Wahl der Zahnräder 40, 42, 56, 58 kann dadurch ein zusätzlicher, länger übersetzter fünfter Gang für den Verbrennungsmotor 12 bereitgestellt werden.
  • In diesem Betriebsmodus kann entweder der Elektromotor 14, wie in dem in 5 beschriebenen Betriebsmodus, aufgeladen werden, oder der Elektromotor 14 stellt ein zusätzliches Drehmoment bereit, das über die Eingangswelle 32, die Kupplung 38 auf die Zwischenwelle 34 und von dort über die Zahnräder 56, 40 auf die Sammelwelle 26 übertragen wird.
  • In 7 ist eine Antriebseinheit mit einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Getriebebaugruppe 16 dargestellt.
  • Der Aufbau des ersten Getriebes 28 entspricht im Wesentlichen dem Aufbau des in 1 gezeigten ersten Getriebes 28, sodass dieser nicht im Detail erläutert wird.
  • Des Weiteren ist ebenso wie in 1 ein Elektromotor mit einem Zwischengetriebe 36, einer Eingangswelle 32 sowie einer Zwischenwelle 34 vorgesehen, auf der zwei Zahnräder 56, 58 sitzen.
  • Die auf der Zwischenwelle 34 sitzenden Zahnräder 56, 58, also die Eingangszahnräder des zweiten Getriebes 30 sind allerdings nicht mit den auf der Sammelwelle 26 sitzenden Zahnrädern 40, 42 koppelbar, sondern mit den Zahnrädern 48, 50, die Eingangszahnräder des ersten Getriebes 28 bilden. Die Eingangszahnräder des ersten Getriebes 28 bilden also die Ausgangszahnräder des zweiten Getriebes 30.
  • Der Kraftfluss des Elektromotors 14 erfolgt somit von den Eingangszahnrädern des zweiten Getriebes 30 über die Eingangszahnräder des ersten Getriebes 28, die auch die Ausgangszahnräder des zweiten Getriebes 30 bilden, auf die Ausgangszahnräder des ersten Getriebes 28.
  • Auch in dieser Ausführungsform können die elektromotorseitigen Gänge EM1, EM2 des zweiten Getriebes 30 separat von den Gängen VM1, VM2, VM3, VM4 des verbrennungsmotorseitigen ersten Getriebes 28 geschaltet werden.
  • Um eine Kombination aller verbrennungsmotorseitigen Gänge VM1, VM2, VM3, VM4 mit den elektromotorseitigen Gängen EM1, EM2 zu ermöglichen, sind hier die Zahnräder 48, 50, die Eingangszahnräder des ersten Getriebes 28 und Ausgangszahnräder des zweiten Getriebes 30 sind, von der verbrennungsmotorseitigen Eingangswelle 22 über eine Synchronkupplung 47 entkoppelbar, sodass ein Kraftfluss vom Elektromotor 14 über die Zahnradkombination 56, 48, 40 bzw. 58, 50, 42 auf die Sammelwelle 26 unter Umgehung der Eingangswelle 22 erfolgen kann. Dies ermöglicht eine vollständig unabhängige Schaltung der Gänge EM1, EM2, VM1, VM2, VM3, VM4 des ersten Getriebes 28 und des zweiten Getriebes 30.
  • In den hier dargestellten Ausführungsformen sind das erste Getriebe 28 sowie das zweite Getriebe 30 als Stirnradgetriebe ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, dass diese als Planetengetriebe, als Doppelkupplungsgetriebe, Zahnriemen- oder als Kettengetriebe ausgebildet sind.
  • Erfindungsgemäß ist es lediglich erforderlich, dass die Ausgangszahnräder des zweiten Getriebes 30 durch Zahnräder 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54 des ersten Getriebes 28 gebildet sind, wobei es wahlweise möglich ist, dass dazu die Ausgangszahnräder des ersten Getriebes 28 oder die Eingangszahnräder des ersten Getriebes 28 genutzt werden.

Claims (12)

  1. Getriebebaugruppe (16) für ein Hybridantrieb eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor (12) und einem Elektromotor (14), wobei eine mit dem Verbrennungsmotor (12) wahlweise koppelbare verbrennungsmotorseitige Eingangswelle (22), eine Sammelwelle (26) sowie ein erstes, mehrstufiges Getriebe (28) vorgesehen sind, das mehrere Zahnräder aufweist, davon mehrere Eingangszahnräder (48, 50, 52, 54) auf der verbrennungsmotorseitigen Eingangswelle (22) und mehrere Ausgangszahnräder (40, 42, 44, 46) auf der Sammelwelle (26), und das einen Kraftfluss (66a, 66b, 66c, 66d, 66e, 66f) zwischen der verbrennungsmotorseitigen Eingangswelle (22) und der Sammelwelle (26) herstellen kann, wobei eine elektromotorseitige Eingangswelle (32) und ein zweites, insbesondere mehrstufiges Getriebe (30) mit mehreren Zahnrädern vorgesehen sind, mit zumindest einem Eingangszahnrad (56, 58) sowie zumindest einem Ausgangszahnrad, und wobei das zweite Getriebe (30) einen Kraftfluss (64a, 64b) zwischen der elektromotorseitigen Eingangswelle (32) und der Sammelwelle (26) herstellen kann, wobei zumindest ein Ausgangszahnrad des zweiten Getriebes (30) durch ein Zahnrad (40, 42, 48, 50) des ersten Getriebes (28) gebildet ist und die Gänge (VM1, VM2, VM3, VM4, EM1, EM2) des verbrennungsmotorseitigen ersten Getriebes (28) und des elektromotorseitigen zweiten Getriebes (30) separat voneinander schaltbar sind.
  2. Getriebebaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Getriebe (30) mehrere Eingangszahnräder (56, 58) und mehrere Ausgangszahnräder (40, 42, 48, 50) aufweist, wobei zumindest zwei Ausgangszahnräder (40, 42, 48, 50) durch Zahnräder (40, 42, 48, 50) des ersten Getriebes (28) gebildet sind.
  3. Getriebebaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Ausgangszahnrad des zweiten Getriebes (30) jeweils durch ein Eingangszahnrad (48, 50) des ersten Getriebes (28) gebildet ist.
  4. Getriebebaugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Eingangszahnrad (48, 50) des ersten Getriebes (28), das ein Ausgangszahnrad des zweiten Getriebes (30) bildet, von der verbrennungsmotorseitigen Eingangswelle (22) antriebsmäßig entkoppelbar ist.
  5. Getriebebaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Ausgangszahnrad des zweiten Getriebes (30) durch ein Ausgangszahnrad (40, 42) des ersten Getriebes (28) gebildet ist.
  6. Getriebebaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ausgangszahnrad (40, 42) des ersten Getriebes (28), das ein Ausgangszahnrad (40, 42) des zweiten Getriebes (30) bildet, von der Sammelwelle (26) entkoppelbar ist.
  7. Getriebebaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangszahnräder (56, 58) des zweiten Getriebes (30) auf der elektromotorseitigen Eingangswelle (32) sitzen.
  8. Getriebebaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektromotorseitige Zwischenwelle (34) vorgesehen ist, auf der die Eingangszahnräder (56, 58) des zweiten Getriebes (30) sitzen, wobei ein Zwischengetriebe (36) und/oder eine Kupplung (38) vorgesehen sind, die die Zwischenwelle (34) mit der elektromotorseitigen Eingangswelle (32) koppeln.
  9. Getriebebaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Getriebe (28) und/oder das zweite Getriebe (30) als Planetengetriebe, Stirnradgetriebe, Doppelkupplungsgetriebe oder Kettengetriebe ausgebildet sind.
  10. Getriebebaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Getriebe (28) und/oder das zweite Getriebe (30) eine Kupplung (24, 38) aufweisen, um den Kraftfluss (64a, 64b, 66a, 66b, 66c, 66d, 66e) zwischen der verbrennungsmotorseitigen Eingangswelle (22) bzw. der elektromotorseitigen Eingangswelle (32) und der Sammelwelle (26) zu unterbrechen.
  11. Getriebebaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltstellung vorgesehen ist, in der das zweite Getriebe vom ersten angetrieben wird und das zweite Getriebe die Sammelwelle antreibt, wobei das zweite Getriebe mehrstufig ausgeführt ist und das zweite Getriebe das vom ersten Getriebe kommende Drehmoment übersetzt.
  12. Antriebseinheit (10) mit einem Verbrennungsmotor (12), einem Elektromotor (14) und einer Getriebebaugruppe (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbrennungsmotor (12) mit der verbrennungsmotorseitigen Eingangswelle (22) und der Elektromotor (14) mit der elektromotorseitigen Eingangswelle (32) gekoppelt ist.
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