DE-102025144588-A1 - Hybridsystem für ein Fahrzeug, Getriebemechanismus sowie Range Extender dafür und Fahrzeug

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Hybridsystem für ein Fahrzeug, einen Getriebemechanismus sowie einen Range Extender dafür und ein Fahrzeug bereit.

Inventors

• Qing Xu
• Shaozhi Yuan
• Lei Song

Assignees

• ZF FRIEDRICHSHAFEN AG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20251030

Priority Date

20241106

Claims (12)

1. Getriebemechanismus für ein Hybridsystem eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet , dass er umfasst: eine Verbrennungsmotor-Getriebeanordnung, die dazu dient, mit einem Verbrennungsmotor antriebsmäßig verbunden zu sein; eine Elektromotor-Getriebeanordnung, die dazu dient, mit einem Elektromotor antriebsmäßig verbunden zu sein; eine Rad-Getriebeanordnung, die dazu dient, mit Rädern antriebsmäßig verbunden zu sein; und eine Kupplung, die an der Verbrennungsmotor-Getriebeanordnung oder der Elektromotor-Getriebeanordnung angeordnet ist und dazu dient, die Verbrennungsmotor-Getriebeanordnung mit der Elektromotor-Getriebeanordnung antriebsmäßig verbunden oder davon entkoppelt zu sein; wobei die Rad-Getriebeanordnung einen Planetenradsatz, ein Differential und einen Synchronisator umfasst, wobei der Planetenradsatz ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad umfasst, wobei das Sonnenrad antriebsmäßig mit der Elektromotor-Getriebeanordnung verbunden und der Planetenträger mit einem Gehäuse des Differentials verbunden ist, und wobei eine Ausgangswelle des Differentials mit den Rädern verbunden ist; wobei vom Planetenträger eine erste Gang-Drehzahl abgegeben wird, wenn der Synchronisator das Hohlrad gegen Drehung sichert und sich das Sonnenrad dreht; wobei die Rad-Getriebeanordnung von den Rädern entkoppelt ist, wenn der Synchronisator keine sich drehenden Elemente des Planetenradsatzes fixiert; und wobei vom Planetenträger eine zweite Gang-Drehzahl abgegeben wird, wenn der Synchronisator das Hohlrad fest mit dem Planetenträger verbindet und sich das Sonnenrad dreht.
2. Getriebemechanismus nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der Getriebemechanismus ferner ein feststehendes Gehäuse umfasst und der Synchronisator eine Eingriffszahnradhülse, einen ersten Eingriffszahnkranz und einen zweiten Eingriffszahnkranz umfasst, wobei die Eingriffszahnradhülse an dem Hohlrad angeordnet ist und in einer Axialrichtung des Hohlrads beweglich mit dem Hohlrad verbunden ist; wobei der erste Eingriffszahnkranz an dem feststehenden Gehäuse angeordnet ist; wobei der zweite Eingriffszahnkranz an dem Planetenträger angeordnet ist; wobei die Eingriffszahnradhülse in den ersten Eingriffszahnkranz eingreift und mit diesem verriegelt ist, wenn sich die Eingriffszahnradhülse in einer ersten axialen Position befindet; wobei die Eingriffszahnradhülse weder in den ersten Eingriffszahnkranz noch in den zweiten Eingriffszahnkranz eingreift, wenn sich die Eingriffszahnradhülse in einer zweiten axialen Position befindet; und wobei die Eingriffszahnradhülse in den zweiten Eingriffszahnkranz eingreift und mit diesem verriegelt ist, wenn sich die Eingriffszahnradhülse in einer dritten axialen Position befindet.
3. Getriebemechanismus nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die Elektromotor-Getriebeanordnung eine erste Eingangswelle und eine erste Ausgangswelle umfasst und die Rad-Getriebeanordnung ferner ein erstes Zahnrad, eine zweite Eingangswelle und ein zweites Zahnrad umfasst; wobei das erste Zahnrad an der ersten Ausgangswelle, das Sonnenrad an einem ersten Ende der zweiten Eingangswelle, das zweite Zahnrad an einem zweiten Ende der zweiten Eingangswelle fixiert ist, und wobei das erste Zahnrad mit dem zweiten Zahnrad im Eingriff verbunden ist.
4. Getriebemechanismus nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass die erste Eingangswelle und die erste Ausgangswelle über einen Untersetzungsradsatz miteinander antriebsmäßig verbunden sind, wobei der Planetenträger des Untersetzungsradsatzes fest mit der ersten Ausgangswelle verbunden ist.
5. Getriebemechanismus nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die Elektromotor-Getriebeanordnung eine erste Eingangswelle, einen Untersetzungsradsatz und eine erste Ausgangswelle umfasst, wobei die erste Eingangswelle und die erste Ausgangswelle über den Untersetzungsradsatz miteinander antriebsmäßig verbunden sind, wobei der Planetenträger des Untersetzungsradsatzes fest mit dem feststehenden Gehäuse verbunden ist, und wobei die erste Ausgangswelle fest mit dem Hohlrad des Untersetzungsradsatzes verbunden ist; und dass die Rad-Getriebeanordnung ferner eine zweite Eingangswelle und ein zweites Zahnrad umfasst; wobei das Sonnenrad an einem ersten Ende der zweiten Eingangswelle fixiert ist und das zweite Zahnrad an einem zweiten Ende der zweiten Eingangswelle fixiert ist, und wobei das Hohlrad des Untersetzungsradsatzes mit dem zweiten Zahnrad im Eingriff verbunden ist.
6. Getriebemechanismus nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass die Verbrennungsmotor-Getriebeanordnung eine zweite Ausgangswelle umfasst, wobei die Kupplung an der ersten Ausgangswelle oder an der zweiten Ausgangswelle angeordnet ist.
7. Getriebemechanismus nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , dass der Getriebemechanismus ferner einen Antriebsmechanismus umfasst, der die Eingriffszahnradhülse steuert, um sie in Richtung der ersten axialen Position, der zweiten axialen Position bzw. der dritten axialen Position zu bewegen.
8. Getriebemechanismus nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Verbrennungsmotor-Getriebeanordnung einen Torsionsdämpfer umfasst, der zwischen dem Verbrennungsmotor und der Kupplung angeordnet ist.
9. Getriebemechanismus nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der Planetenradsatz, das Differential und der Synchronisator in Bezug auf die Ausgangswelle des Differentials koaxial zueinander angeordnet sind.
10. Range Extender für ein Hybridsystems eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet , dass der Range Extender umfasst: einen Getriebemechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ; und einen Elektromotor, der antriebsmäßig mit der Elektromotor-Getriebeanordnung des Getriebemechanismus verbunden ist.
11. Hybridsystem für ein Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet , dass es umfasst: einen Range Extender nach Anspruch 10 ; und einen Verbrennungsmotor, der antriebsmäßig mit der Verbrennungsmotor-Getriebeanordnung des Getriebemechanismus des Range Extenders verbunden ist, wobei die Verbrennungsmotor-Getriebeanordnung antriebsmäßig mit der Elektromotor-Getriebeanordnung verbunden ist, wenn die Kupplung eingerückt wird; wobei vom Planetenträger eine erste Gang-Drehzahl abgegeben wird, wenn der Synchronisator das Hohlrad gegen Drehung sichert und sich das Sonnenrad dreht; wobei die Rad-Getriebeanordnung von den Rädern entkoppelt ist, wenn der Synchronisator keine sich drehenden Elemente des Planetenradsatzes fixiert; und wobei vom Planetenträger eine zweite Gang-Drehzahl abgegeben wird, wenn der Synchronisator das Hohlrad fest mit dem Planetenträger verbindet und sich das Sonnenrad dreht.
12. Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet , dass es ein Hybridsystem nach Anspruch 11 umfasst.

Description

Technisches Gebiet Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet von Automobilen, insbesondere auf ein Hybridsystem für ein Fahrzeug, einen Getriebemechanismus sowie einen Range Extender dafür und ein Fahrzeug. Stand der Technik Ein Antriebssystem eines reinen Elektrofahrzeugs besteht in der Regel aus drei Teilen, nämlich einem Antriebsmotor, einer Steuerung und einer Antriebsbatterie. Aufgrund der begrenzten Eigenschaften des Antriebssystems hinsichtlich der Stromversorgung sind reine Elektrofahrzeuge während des Betriebs häufig von Reichweitenangst betroffen. Um die Reichweitenangst zu mildern, hat die Automobilindustrie Hybridfahrzeuge auf den Markt gebracht. Bei einem Hybridfahrzeug handelt es sich um ein Fahrzeug, das gleichzeitig mit zwei Energiequellen ausgerüstet ist: eine thermische Energiequelle, die durch einen herkömmlichen Benzin- oder Dieselmotor erzeugt wird, sowie eine elektrische Energiequelle bestehend aus einer Antriebsbatterie und einem Antriebsmotor. Bei einem Parallel-Hybridfahrzeug können sowohl der Verbrennungsmotor als auch der Elektromotor über eine Getriebeeinheit des Hybridfahrzeugs ein oder mehrere Antriebsräder antreiben, um die Reichweite des Fahrzeugs zu erhöhen. Allerdings besteht bei den aktuellen Parallel-Hybridfahrzeugen das Problem, dass die Umschaltung zwischen den verschiedenen Betriebsmodi nicht reibungslos ist, was sich negativ auf das Fahrerlebnis für einen Benutzer auswirkt. Offenbarung der Erfindung Im Angesicht des Problems im Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Hybridsystem für ein Fahrzeug, einen Getriebemechanismus sowie einen Range Extender dafür und ein Fahrzeug bereitzustellen, die mehrere Getriebeanforderungen erfüllen und das Fahrerlebnis für einen Benutzer verbessern. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Getriebemechanismus für ein Hybridsystem eines Fahrzeugs bereitgestellt, der umfasst:eine Verbrennungsmotor-Getriebeanordnung, die dazu dient, mit einem Verbrennungsmotor antriebsmäßig verbunden zu sein;eine Elektromotor-Getriebeanordnung, die dazu dient, mit einem Elektromotor antriebsmäßig verbunden zu sein;eine Rad-Getriebeanordnung, die dazu dient, mit Rädern antriebsmäßig verbunden zu sein; undeine Kupplung, die an der Verbrennungsmotor-Getriebeanordnung oder der Elektromotor-Getriebeanordnung angeordnet ist und dazu dient, die Verbrennungsmotor-Getriebeanordnung mit der Elektromotor-Getriebeanordnung antriebsmäßig verbunden oder davon entkoppelt zu sein;wobei die Rad-Getriebeanordnung einen Planetenradsatz, ein Differential und einen Synchronisator umfasst, wobei der Planetenradsatz ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad umfasst, wobei das Sonnenrad antriebsmäßig mit der Elektromotor-Getriebeanordnung verbunden und der Planetenträger mit einem Gehäuse des Differentials verbunden ist, und wobei eine Ausgangswelle des Differentials mit den Rädern verbunden ist;wobei vom Planetenträger eine erste Gang-Drehzahl abgegeben wird, wenn der Synchronisator das Hohlrad gegen Drehung sichert und sich das Sonnenrad dreht;wobei die Rad-Getriebeanordnung von den Rädern entkoppelt ist, wenn der Synchronisator keine sich drehenden Elemente des Planetenradsatzes fixiert; undwobei vom Planetenträger eine zweite Gang-Drehzahl abgegeben wird, wenn der Synchronisator das Hohlrad fest mit dem Planetenträger verbindet und sich das Sonnenrad dreht. In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass der Getriebemechanismus ferner ein feststehendes Gehäuse umfasst und der Synchronisator eine Eingriffszahnradhülse, einen ersten Eingriffszahnkranz und einen zweiten Eingriffszahnkranz umfasst, wobei die Eingriffszahnradhülse an dem Hohlrad angeordnet ist und in einer Axialrichtung des Hohlrads beweglich mit dem Hohlrad verbunden ist; wobei der erste Eingriffszahnkranz an dem feststehenden Gehäuse angeordnet ist; wobei der zweite Eingriffszahnkranz an dem Planetenträger angeordnet ist;wobei die Eingriffszahnradhülse in den ersten Eingriffszahnkranz eingreift und mit diesem verriegelt ist, wenn sich die Eingriffszahnradhülse in einer ersten axialen Position befindet;wobei die Eingriffszahnradhülse weder in den ersten Eingriffszahnkranz noch in den zweiten Eingriffszahnkranz eingreift, wenn sich die Eingriffszahnradhülse in einer zweiten axialen Position befindet; undwobei die Eingriffszahnradhülse in den zweiten Eingriffszahnkranz eingreift und mit diesem verriegelt ist, wenn sich die Eingriffszahnradhülse in einer dritten axialen Position befindet. In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Elektromotor-Getriebeanordnung eine erste Eingangswelle und eine erste Ausgangswelle umfasst und die Rad-Getriebeanordnung ferner ein erstes Zahnrad, eine zweite Eingangswelle und ein zweites Zahnrad umfasst; wobei das erste Zahnrad an der ersten Ausgangswelle, das Sonnenrad an einem ersten Ende der zweiten Eingangswelle, das zweite Zahnrad an einem zweiten Ende der zweiten Ei