DE102011121233B4 - Hybrid-Kraftfahrzeugantriebsstrang und Verfahren zu dessen Ansteuerung - Google Patents

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Abstract

Summiergetriebeanordnung (20) für einen Hybrid-Kraftfahrzeugantriebsstrang (10), mit
- einem ersten Eingangsglied (22), das mit einem Ausgang (40) eines Drehzahlübersetzungsgetriebes (14) des Antriebsstranges (10) verbindbar ist,
- einem zweiten Eingangsglied (24), das mit einer elektrischen Maschine (25) verbindbar ist,
- einem Ausgangsglied (26), das mit einem Antriebsleistung auf zwei Antriebswellen (18L, 18R) verteilenden Differential (16) des Antriebsstranges (10) verbindbar ist,
- einer Planetengetriebeanordnung (28), die ein erstes Getriebeglied (30), ein zweites Getriebeglied (32) und ein drittes Getriebeglied (34) aufweist, wobei das erste Getriebeglied (30) mit dem ersten Eingangsglied (22) verbunden ist, wobei das zweite Getriebeglied (32) mit dem Ausgangsglied (26) verbunden ist,
- einer ersten Kupplung (36), die das dritte Getriebeglied (34) mit dem ersten Getriebeglied (30) oder die das dritte Getriebeglied (34) mit dem zweiten Getriebeglied (32) verbindet; und
- einer zweiten Kupplung (38), die das dritte Getriebeglied (34) mit dem zweiten Eingangsglied (24) verbindet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Summiergetriebeanordnung für einen Hybrid-Kraftfahrzeugantriebsstrang, die dazu ausgebildet ist, Leistungsflüsse in einem solchen Hybrid-Kraftfahrzeugantriebsstrang nach Bedarf einzustellen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen solchen Hybrid-Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor, einem Drehzahlübersetzungsgetriebe wie einem Stufengetriebe oder einem stufenlosen Getriebe, sowie mit einem Differential, das Antriebsleistung auf zwei Antriebswellen einer angetriebenen Achse eines Kraftfahrzeuges verteilen kann, wobei ein Ausgang des Drehzahlübersetzungsgetriebes über eine Summiergetriebeanordnung mit einem Eingang des Differentials verbunden ist und wobei die Summiergetriebeanordnung ferner mit einer elektrischen Maschine des Hybrid-Antriebsstranges verbunden ist.
  • Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ansteuern eines Hybrid-Antriebsstranges, wobei mittels des Ansteuerungsverfahrens ein rein verbrennungsmotorischer Antrieb, ein rein elektromotorischer Antrieb sowie ein gemischter (Hybrid-)Antrieb einrichtbar sind.
  • Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugantriebsstränge besteht seit einigen Jahren ein Trend hin zu elektrischen Antrieben. Neben reinen Elektrofahrzeugen sind dabei Hybrid-Kraftfahrzeugantriebsstränge bekannt, die sowohl einen Verbrennungsmotor als auch wenigstens eine elektrische Maschine aufweisen. Der Verbrennungsmotor ist dabei in der Regel über ein Drehzahlübersetzungsgetriebe mit einer angetriebenen Achse verbunden. Die elektrische Maschine ist in der Regel dazu ausgelegt, entweder Antriebsleistung bereitzustellen oder Leistung in einem Generatorbetrieb aufzunehmen (Rekuperation).
  • Eine Sonderform der Hybridtechnologie stellt der sogenannte „Range Extender“ dar. Dieser besitzt zur Reichweitenerhöhung einen Verbrennungsmotor, der einen Generator antreibt, mit dem die Batterie nachgeladen werden kann. Dabei gibt es Varianten, bei denen der Verbrennungsmotor mit der angetriebenen Achse verbunden werden kann, um einen rein verbrennungsmotorischen Antrieb einzurichten. Es ist jedoch auch bekannt, den Verbrennungsmotor ausschließlich zur Stromerzeugung zu verwenden. Hierbei lässt sich der Verbrennungsmotor in der Regel in einem optimalen Betriebspunkt betreiben.
  • Nachteilig bei den bekannten Hybrid-Konzepten ist die Tatsache, dass Hybrid-Kraftfahrzeugantriebsstränge in der Regel Spezialkomponenten wie Spezialgetriebe und/oder Spezialmotoren erfordern. Generell werden solche Hybrid-Antriebsstränge daher speziell für einen Fahrzeugtyp konstruiert, so dass hohe Entwicklungskosten und Investitionen in der Fertigung notwendig sind.
  • Aus dem Dokument DE 100 58 020 A1 ist es bekannt, einen herkömmlichen verbrennungsmotorischen Antriebsstrang für den Front-Quer-Einbau in einem Kraftfahrzeug mit einem zusätzlichen Elektroantrieb auszubilden. Hierbei wird ein Elektromotor über eine Kupplung und einen Stirnradsatz mit einem Differential einer angetriebenen Achse verbunden.
  • Ferner ist es aus dem Dokument WO 2010 / 063 735 A2 bekannt, einen Hybrid-Antriebsstrang mit zwei elektrischen Maschinen zu realisieren, die koaxial zu einem Verbrennungsmotor angeordnet werden. Die eine elektrische Maschine ist dabei als Generator ausgebildet und direkt mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gekoppelt. Die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ist ferner über eine Kupplung mit einer Summiergetriebeanordnung verbunden, die zudem mit einer als Elektromotor arbeitenden elektrischen Maschine gekoppelt ist. Ein Ausgang der Summiergetriebeanordnung ist mit einem Differential einer angetriebenen Achse verbunden.
  • DE 10 2010 009 832 A1 zeigt ein Antriebssystem mit wenigstens einer Primär-Antriebsmaschine, wobei diese wenigstens eine Primär-Antriebswelle zur Aufnahme oder Abgabe einer Leistung aufweist, wenigstens eine Sekundär-Antriebsmaschine, wobei diese wenigstens eine Sekundär-Antriebswelle zur Abgabe einer Leistung aufweist, eine Sekundär-Drehmoment-Übertragungseinrichtung, wobei diese wenigstens eine Eingangsseite aufweist, die mit dieser Sekundär-Antriebswelle verbunden ist und wenigstens eine Ausgangsseite. Durch die Sekundär-Drehmoment-Übertragungseinrichtung ist die Beeinflussung eines von der Eingangsseite eingeleiteten und von der Ausgangsseite ausgeleiteten Drehmoments möglich. Zudem weist das kombinierte Antriebssystem wenigstens eine Energiespeichereinrichtung und wenigstens eine Abtriebseinrichtung auf, welche die von der Primär-Antriebsmaschine und/oder die von der Sekundär-Antriebsmaschine abgegebene Leistung dem Fahrzeug als Antriebsleistung zuführt. Diese Primär-Antriebsmaschine kann wenigstens in einem ersten Betriebszustand betrieben werden, in welchem von der Primär-Antriebswelle Leistung zum Antrieb des Fahrzeugs abgegeben wird, sowie wenigstens in einem zweiten Betriebszustand, in welchem über die Primär-Antriebswelle von der Sekundär-Antriebswelle Leistung aufgenommen wird und diese wenigstens teilweise als Energie in der Energiespeichereinrichtung speicherbar ist.
  • US 2009 / 0 221 390 A1 zeigt ein Hybridgetriebe umfasst eine Planetengetriebeanordnung und eine Kupplung, die zwei elektromagnetische Kupplungsabschnitte enthält, die verwendet werden, um einen Verbrennungsmotor, einen elektrischen Traktionsmotor, einen Elektromotor/Generator und Antriebsräder eines Hybridfahrzeugs miteinander zu verbinden. Das hierin beschriebene Hybridgetriebe ermöglicht verschiedene Betriebsmodi.
  • US 2011 / 0 312 460 A1 beschreibt ein Hybridgetriebe mit einer Planetengetriebeanordnung und einer Kupplung, die zwei elektromagnetische Kupplungsabschnitte enthält, die verwendet werden, um einen Verbrennungsmotor, einen elektrischen Traktionsmotor, einen Elektromotor/Generator und Antriebsräder eines Hybridfahrzeugs miteinander zu verbinden.
  • DE 10 2009 039 360 A1 zeigt einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Verbrennungskraftmaschine, eine erste, vorwiegend generatorisch arbeitende elektrische Maschine, deren Rotor mit einer Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist und deren elektrischer Ausgang mit einem elektrischen Energiespeicher verbunden ist, eine zweite, vorwiegend motorisch arbeitende elektrische Maschine, deren elektrischer Eingang mit dem elektrischen Energiespeicher verbunden ist, wobei wenigstens ein Koppelelement vorgesehen ist, mittels dessen die erste elektrische Maschine und/oder die zweite elektrische Maschine über eine Übersetzungsstufe mit einem Abtrieb des Kraftfahrzeugs koppelbar ist.
  • DE 199 55 313 A1 zeigt ein Übersetzungsgetriebe vorgesehen sein, das etwa in dem Strang des Verbrennungsmotors geschaltet ist. Es kann als Getriebe mit fester Übersetzung, Verstell- oder Schaltgetriebe ausgeführt sein. Der zweite oder Nebenantriebsstrang weist eine Batterie, eine Antriebssteuerung und einen Elektromotor auf. Beide Antriebsstränge werden in einem Sammelgetriebe zusammengeführt. Das Sammelgetriebe kann ein Differential- oder Planetengetriebe sein.
  • DE 10 2006 027 709 A1 betrifft eine Getriebeeinheit für ein Kraftfahrzeug, bei der eine Antriebswelle für eine Verbindung der Getriebeeinheit mit einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs sowie eine Abtriebswelle zum Antreiben des Kraftfahrzeugs vorgesehen sind. Die Getriebeeinheit weist ein Wechselgetriebe mit mehreren schaltbaren Gangstufen, eine Zusatzantriebsmaschine (z.B. elektrische Maschine) und ein Planetengetriebe, das mehrere Teile wie beispielsweise ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad auf. Die Zusatzantriebsmaschine ist mit einem ersten Teil des Planetengetriebes gekoppelt und die Abtriebswelle der Getriebeeinheit ist mit einem zweiten Teil des Planetengetriebes gekoppelt, so dass über das Planetengetriebe ein Antriebsmoment der Zusatzantriebsmaschine auf die Abtriebswelle übertragen werden kann.
  • Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Summiergetriebeanordnung für einen Hybrid-Kraftfahrzeugantriebsstrang, einen mit einer solchen Summiergetriebeanordnung ausgestatteten Hybrid-Antriebsstrang sowie ein Verfahren zum Ansteuern eines Hybrid-Antriebsstranges anzugeben, derart, dass ein Hybrid-Antriebsstrang auf der Grundlage eines konventionellen verbrennungsmotorischen Antriebsstranges konstruktiv einfach realisierbar ist.
  • Diese Aufgabe wird zum einen gelöst durch eine Summiergetriebeanordnung für einen Hybrid-Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einem ersten Eingangsglied, das mit einem Ausgang eines Drehzahlübersetzungsgetriebes des Antriebsstranges verbindbar ist, mit einem zweiten Eingangsglied, das mit einer elektrischen Maschine verbindbar ist, mit einem Ausgangsglied, das mit einem Antriebsleistung auf zwei Antriebswellen verteilenden Differential des Antriebsstranges verbindbar ist, mit einer Planetengetriebeanordnung, die ein erstes Getriebeglied, ein zweites Getriebeglied und ein drittes Getriebeglied aufweist, wobei das erste Getriebeglied mit dem ersten Eingangsglied verbunden ist und wobei das zweite Getriebeglied mit dem Ausgangsglied verbunden ist, mit einer ersten Kupplung, die das dritte Getriebeglied mit dem ersten Getriebeglied oder die das dritte Getriebeglied mit dem zweiten Getriebeglied verbindet, und mit einer zweiten Kupplung, die das dritte Getriebeglied mit dem zweiten Eingangsglied verbindet.
  • Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch einen Hybrid-Antriebsstrang der eingangs genannten Art, wobei der Antriebsstrang eine erfindungsgemäße Summiergetriebeanordnung aufweist.
  • Schließlich wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Ansteuern eines Hybrid-Antriebsstranges der oben erwähnten Art, wobei ein rein verbrennungsmotorischer Antrieb durch Schließen einer ersten Reibkupplung einrichtbar ist und/oder wobei ein rein elektromotorischer Antrieb durch Schließen einer zweiten Reibkupplung einrichtbar ist und/oder wobei ein gemischter (Hybrid-)Antrieb durch Schließen der ersten und der zweiten Reibkupplung einrichtbar ist.
  • Die erfindungsgemäße Summiergetriebeanordnung kann als eine Art „Zusatzgetriebe“ realisiert sein, das die Hybridisierung eines konventionellen Kraftfahrzeugantriebsstranges mit geringem Änderungsaufwand ermöglicht. Die elektrische Maschine und die Antriebseinheit aus Verbrennungsmotor und Drehzahlübersetzungsgetriebe sind jeweils nicht direkt sondern über die Summiergetriebeanordnung mit einem Differential der angetriebenen Achse verbunden. Hierdurch kann die Summiergetrebeanordnung konstruktiv günstig bei dem Ausgang des Drehzahlübersetzungsgetriebes und dem Differential angeordnet werden, vorzugsweise koaxial zu der angetriebenen Achse. Die erste und die zweite Kupplung können Klauenkupplungen sein, sind jedoch vorzugsweise jeweils als Reibkupplungen ausgebildet, die unabhängig voneinander mittels einer Steuereinrichtung angesteuert und auf ein bestimmtes Drehmoment eingestellt werden können, derart, dass die Reibkupplungen jeweils entweder offen sein können, geschlossen sein können oder in einem Schlupfzustand betrieben werden können.
  • Die Summiergetriebeanordnung ermöglicht in einem derartigen Hybrid-Antriebsstrang zum einen eine rein verbrennungsmotorische Fortbewegung, eine rein elektrische Fortbewegung, einen gemischten Überlagerungsbetrieb („Boosten“), ein Rekuperieren sowie eine Kennfeldanpassung zur Wirkungsgradoptimierung.
  • Ferner kann die erste Reibkupplung in diesem Fall auch zum Anfahren des Kraftfahrzeuges bei einem rein verbrennungsmotorischen Betrieb verwendet werden. In diesem Fall kann auf eine normalerweise zwischen einem Verbrennungsmotor und dem Drehzahlübersetzungsgetriebe vorgesehene Anfahr- und Trennkupplung verzichtet werden. Bei Nachrüstung eines herkömmlichen verbrennungsmotorischen Antriebsstranges kann eine solche Kupplung daher entweder gar nicht verbaut sein oder aber stillgelegt sein (auf einen starren Durchtrieb eingerichtet sein).
  • Insgesamt können mit der Erfindung folgende Vorteile erzielt werden: Es können Standard-Antriebsaggregate (Verbrennungsmotor, Drehzahlübersetzungsgetriebe, Gelenkwellen, etc.) verwendet werden; es kann eine volle Hybridfunktionalität durch Einrichtung aller notwendigen mechatronischen Freiheitsgrade erzielt werden; und für den elektromotorischen Fahrbetrieb lassen sich zwei Gangstufen realisieren, um beim Anfahren ein hohes Drehmoment zu liefern und bei schnellerer Fahrt ein akzeptables Drehzahlniveau der elektrischen Maschine zu gewährleisten.
  • Insgesamt ist es ferner bevorzugt, wenn die Summiergetriebeanordnung in dem Kraftfahrzeug an einem Ort verbaut wird, der üblicherweise für eine Allradfunktionalität vorgesehen ist. Dies schließt jedoch nicht aus, dass ein Ausgang der erfindungsgemäßen Summiergetriebeanordnung beispielsweise fest mit dem einen Differential und über eine „Hang-on“-Kupplung mit einem zweiten Differential einer zweiten angetriebenen Achse verbunden werden kann.
  • Das Drehzahlübersetzungsgetriebe kann ein einfaches Getriebe mit einer oder zwei Gangstufen sein, ist jedoch vorzugsweise ein herkömmliches Kraftfahrzeuggetriebe, wie es in verbrennungsmotorischen Antriebssträngen verwendet wird, beispielsweise ein handgeschaltetes Stufengetriebe mit fünf, sechs, sieben etc. Gängen. Generell ist es auch denkbar, das Drehzahlübersetzungsgetriebe als stufenloses Getriebe (beispielsweise CVT-Getriebe oder dergleichen) auszubilden. Generell ist es auch denkbar, das Drehzahlübersetzungsgetriebe als automatisiertes Schaltgetriebe oder als Doppelkupplungsgetriebe auszubilden, obgleich die Anfahrfunktion vorzugsweise durch die erste Reibkupplung der Summiergetriebeanordnung realisiert wird. Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
  • Bei der erfindungsgemäßen Summiergetriebeanordnung ist es von besonderem Vorteil, wenn das erste Eingangsglied eine erste Hohlwelle aufweist und/oder wenn das zweite Eingangsglied eine zweite Hohlwelle aufweist. Hierdurch ist es möglich, die Eingangsglieder koaxial zu einer angetriebenen Achse anzuordnen, wobei eine der Antriebswellen der angetriebenen Achse beispielsweise durch die erste und/oder die zweite Hohlwelle hindurchgeführt ist.
  • Besonders bevorzugt ist es ferner, wenn die Hohlwellen koaxial angeordnet sind, wobei insbesondere die erste Hohlwelle die zweite Hohlwelle umgibt. Hierbei lässt sich eine leichte Anbindung der ersten Hohlwelle an einen Ausgang des Drehzahlübersetzungsgetriebes realisieren, der beispielsweise durch einen Stirnradsatz realisiert sein kann, der mit einer Ausgangswelle des Drehzahlübersetzungsgetriebes gekoppelt ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das dritte Getriebeglied als hohle Sonnenwelle ausgebildet.
  • Hierbei ist es möglich, die Planetengetriebeanordnung koaxial zu der angetriebenen Achse anzuordnen, wobei eine der Antriebswellen beispielsweise durch die hohle Sonnenwelle hindurchgeführt sein können.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstrang ist es folglich bevorzugt, wenn die Summiergetriebeanordnung koaxial zu einer der zwei Antriebswellen der angetriebenen Achse angeordnet ist.
  • Hierdurch lässt sich die Summiergetriebeanordnung beispielsweise in einem Bauraum realisieren, der bei manchen Fahrzeugtypen zum Einrichten einer optionalen Allrad-Funktionalität (optionale Power-Take-off-Einheit) bereitgehalten wird.
  • Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors starr mit einer Eingangswellenanordnung des Drehzahlübersetzungsgetriebes verbunden ist.
  • In diesem Fall lässt sich, wie oben erläutert, die erste Reibkupplung als Anfahrkupplung in einem verbrennungsmotorischen Betrieb nutzen.
  • Ferner ist es insgesamt bevorzugt, wenn zwei Getriebeglieder der Summiergetriebeanordnung mittels einer ersten Reibkupplung miteinander verbindbar sind und wenn die elektrische Maschine über eine zweite Reibkupplung mit einem Getriebeglied der Summiergetriebeanordnung verbindbar ist.
  • Durch das Verwenden derartiger Reibkupplungen kann ein großer Funktionsumfang des Hybrid-Antriebsstranges realisiert werden, wie oben beschrieben.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es von besonderem Vorzug, wenn ein rein elektromotorischer Antrieb mit einem ersten Übersetzungsverhältnis einrichtbar ist, indem die zweite Reibkupplung geschlossen wird, indem der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird und indem eine Getriebeeingangswellenanordnung des Drehzahlübersetzungsgetriebes mit einem festen Übersetzungsverhältnis mit einem Ausgang des Drehzahlübersetzungsgetriebes verbunden wird. Daher lässt sich ein solcher elektromotorischer Antrieb mit einem ersten Übersetzungsverhältnis beispielsweise realisieren, indem eine Schaltkupplung in einem als Stufengetriebe ausgebildeten Drehzahlübersetzungsgetriebe geschlossen wird.
  • Hierbei kann sich das erste Getriebeglied, das mit dem ersten Eingangsglied und folglich mit dem Ausgangsglied des Drehzahlübersetzungsgetriebes verbunden ist, über den abgeschalteten Verbrennungsmotor rotatorisch abstützen, so dass die Antriebsleistung der elektrischen Maschine über das zweite und das dritte Getriebeglied zu dem Differential geführt wird.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein rein elektromotorischer Antrieb mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis einrichtbar, indem die erste und die zweite Reibkupplung geschlossen werden und indem eine Getriebeeingangswellenanordnung des Drehzahlübersetzungsgetriebes von einem Ausgang des Drehzahlübersetzungsgetriebes entkoppelt wird.
  • Bei dieser Ausführungsform werden zwei der Getriebeglieder (das dritte und das erste oder das dritte und das zweite Getriebeglied) miteinander verbunden, so dass Antriebsleistung von der elektrischen Maschine über die zweite Reibkupplung und die zwei miteinander verbundenen Getriebeglieder zum Differential geführt sind.
  • Mit der vorliegenden Erfindung lässt sich wenigstens einer der folgenden Vorteile realisieren:
    • Die Summiergetriebeanordnung kann als modulares Bauelement vorgesehen sein, das je nach Anforderung und/oder je nach Fahrzeugtyp verbaut wird, um eine Hybrid-Variante zu realisieren, oder auch nicht verbaut wird, um einen herkömmlichen rein verbrennungsmotorischen Antrieb zu realisieren.
  • Die Summiergetriebeanordnung kann konstruktiv günstig zwischen einem Ausgang des Drehzahlübersetzungsgetriebes und dem Differential angeordnet werden. Da ein Ausgang des Drehzahlübersetzungsgetriebes nicht direkt mit dem Differential verbunden ist, kann es vorteilhaft sein, ein Spezialdifferential zu verwenden, das zur Erzielung der obengenannten Modularität einen äußeren Korb aufweist, der mit dem ersten Eingangsglied verbunden ist, und einen inneren zweiten Korb aufweist (beispielsweise bei einem Kegelradgetriebe), der den eigentlichen Eingang des Differentials realisiert. Obgleich das Differential vorzugsweise ein Kegelraddifferential ist, wie es in herkömmlichen Antriebssträngen regelmäßig verbaut ist, kann das Differential auch als Doppelplanetendifferential, als Torsendifferential oder als Twin-Kupplungsdifferential (zum Zwecke des Torque Vectoring) realisiert werden.
  • Generell ist es bevorzugt, wenn der Hybrid-Antriebsstrang für den Front-Quereinbau in einem Kraftfahrzeug ausgelegt ist. Es ist jedoch auch möglich, die erfindungsgemäße Summiergetriebeanordnung mit einem Längseinbau-Antriebsstrang zu kombinieren. Ferner ist auch die Verwendung in einem Heckmotorfahrzeug (als Heck-Quer- oder Heck-Längs-Antrieb) möglich, sowie auch eine Kombination mit einem Mittelmotor-Antriebsstrang.
  • Die elektrische Maschine kann direkt mit dem zweiten Eingangsglied verbunden sein, ist jedoch vorzugsweise über eine Stirnradstufe oder dergleichen mit dem zweiten Eingangsglied verbunden, um eine Drehzahlreduktion zu erzielen. Anstelle einer solchen Stirnradstufe können jedoch auch ein Planetenradsatz, ein Ketten- oder Riemenantrieb oder andere Formen von Getriebeverbindungen verwendet werden.
  • Ferner kann die normalerweise zwischen Verbrennungsmotor und Drehzahlübersetzungsgetriebe vorgesehene Anfahr- und Trennkupplung entfallen. Generell ist auch ein „Segeln“ mit dem Hybrid-Antriebsstrang möglich. Die elektrische Maschine ist über die zweite Reibkupplung abkoppelbar, so dass Schleppverluste verringert werden können. Es ist ein rein elektrisches, stufenloses Anfahren möglich, wie auch ein verbrennungsmotorisches Anfahren. Ein Rekuperieren ist über eine Planetenübersetzung realisierbar. im elektrischen Betrieb können Getriebeschleppverluste vermieden werden.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges;
    • 2 eine der 1 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges;
    • 3 eine schematische Längsschnittansicht durch eine weitere Ausführungsform eines Hybrid-Antriebsstranges für den Front-Quereinbau in einem Fahrzeug;
    • 4 eine der 3 entsprechende Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Hybrid-Antriebsstranges;
    • 5 die Summiergetriebeanordnung des Antriebsstranges der 4 im Detail;
    • 6 eine alternative Ausführungsform einer Summiergetriebeanordnung zur Verwendung in dem Antriebsstrang der 4;
    • 7 eine Längsschnittansicht durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemä-ßen Summiergetriebeanordnung; und
    • 8 eine schematisierte Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Hybrid-Antriebsstranges, beispielsweise für den Längseinbau in einem Kraftfahrzeug.
  • In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.
  • Der Antriebsstrang 10 weist einen Verbrennungsmotor 12 auf, dessen Kurbelwelle mit dem Eingang eines Drehzahlübersetzungsgetriebes 14 verbunden ist. Vorzugsweise ist die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 12 dabei starr mit der Eingangswelle des Drehzahlübersetzungsgetriebes 14 verbunden, das beispielsweise als Stufengetriebe mit fünf, sechs, sieben oder mehr Gangstufen ausgebildet sein kann, insbesondere als automatisiert betätigtes Stufengetriebe.
  • Der Antriebsstrang 10 weist ferner eine angetriebene Achse mit einem Differential 16 auf, das dazu ausgebildet ist, Antriebsleistung auf zwei Antriebswellen 18L, 18R der angetriebenen Achse zu verteilen.
  • Zwischen einem Ausgang des Drehzahlübersetzungsgetriebes 14 und einem Eingang des Differentials 16 ist eine Summiergetriebeanordnung 20 angeschlossen.
  • Die Summiergetriebeanordnung 20 weist ein erstes Eingangsglied 22 auf, das mit dem Ausgang des Drehzahlübersetzungsgetriebes 14 verbunden ist. Ferner weist die Summiergetriebeanordnung 20 ein zweites Eingangsglied 24 auf, das mit einer elektrischen Maschine 25 verbunden ist, entweder direkt mit einem Rotor der elektrischen Maschine 25 oder über ein Getriebe wie einen Stirnradsatz oder dergleichen.
  • Die Summiergetriebeanordnung 20 weist ferner ein Ausgangsglied 26 auf, das mit dem Eingang des Differentials 16 verbunden ist.
  • Ferner beinhaltet die Summiergetriebeanordnung 20 eine Planetengetriebeanordnung 28, die ein erstes Getriebeglied 30, ein zweites Getriebeglied 32 und ein drittes Getriebeglied 34 aufweist. Das erste Getriebeglied 30 ist fest mit dem ersten Eingangsglied 22 verbunden. Das zweite Getriebeglied 32 ist fest mit dem Ausgangsglied 26 verbunden.
  • Ferner weist die Summiergetriebeanordnung 20 eine erste Reibkupplung 36 auf, die das erste Eingangsglied 22 mit dem dritten Getriebeglied 34 verbindet. Die Summiergetriebeanordnung 20 weist ferner eine zweite Reibkupplung 38 auf, die das zweite Eingangsglied 24 mit dem dritten Getriebeglied 34 verbindet.
  • Mit der Summiergetriebeanordnung 20 lässt sich ein verbrennungsmotorischer Antrieb einrichten, indem die erste Reibkupplung 36 geschlossen wird, wobei die zweite Reibkupplung 38 geöffnet bleibt. Hierbei kann die erste Reibkupplung 36 auch zum Anfahren verwendet werden. Bei einem gemischten Betrieb (Überlagerungs- bzw. Boost-Betrieb) wird die zweite Reibkupplung 38 nach Bedarf zusätzlich zu der ersten Reibkupplung 36 geschlossen.
  • Bei einem rein elektromotorischen Antrieb wird die zweite Reibkupplung 38 generell geschlossen. Hierbei ist es möglich, den elektromotorischen Betrieb mit einem ersten Übersetzungsverhältnis einzurichten, wobei die erste Reibkupplung 36 geöffnet bleibt und wobei das erste Getriebeglied 30 über das Drehzahlübersetzungsgetriebe 14 und den abgeschalteten Verbrennungsmotor 12 abgestützt wird (gebremst bzw. gehalten wird).
  • Ferner lässt sich ein rein elektromotorischer Betrieb mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis einrichten, indem bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor sowohl die erste als auch die zweite Reibkupplung 36, 38 geschlossen werden, wobei eine Getriebeeingangswellenanordnung des Drehzahlübersetzungsgetriebes 14 von einem Ausgang des Drehzahlübersetzungsgetriebes 14 entkoppelt wird, so dass das erste Getriebeglied 30 und das dritte Getriebeglied 34 miteinander verbunden werden und keine Getriebeschleppverluste erzeugt werden.
  • Das erste Übersetzungsverhältnis bei rein elektromotorischem Betrieb kann sich beispielsweise berechnen zu i 1 = I Reduzierstufe ⋅ ( i Stand+1 ) .
    Figure DE102011121233B4_0001
  • Das zweite Übersetzungsverhältnis kann dabei realisiert werden zu i 2 = i Reduzierstufe .
    Figure DE102011121233B4_0002
  • Dabei ist das Übersetzungsverhältnis iReduzierstufe das Übersetzungsverhältnis zwischen einer Rotorwelle der elektrischen Maschine 25 und dem zweiten Eingangsglied 24. Das Übersetzungsverhältnis iStand ist dabei das Stand-Übersetzungsverhältnis der Planetengetriebeanordnung 28.
  • 2 zeigt eine Modifikation des Antriebsstranges 10 der 1 mit einer modifizierten Summiergetriebeanordnung 20'.
  • Die modifizierte Summiergetriebeanordnung 20' unterscheidet sich von der Summiergetriebeanordnung 20 der 1 dadurch, dass die erste Reibkupplung 36 das zweite Getriebeglied 32 und das dritte Getriebeglied 34 miteinander verbindet. Die oben beschriebene Funktionalität kann jedoch auf die gleiche Art und Weise realisiert werden.
  • In den 3 bis 8 sind weitere Ausführungsformen von Hybrid-Antriebssträngen 10 gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell den Hybrid-Antriebssträngen 10 der 1 oder 2 entsprechen. Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
  • 3 zeigt einen Antriebsstrang 10, der für den Front-Quer-Einbau in einem Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Der Antriebsstrang 10 weist einen Verbrennungsmotor 12 auf, dessen Kurbelwelle starr mit der Eingangswelle eines automatisierten Stufengetriebes mit mehreren Gangstufen verbunden ist. Das Stufengetriebe 14 ist dabei in Vorgelegebauweise realisiert und weist in an sich bekannter Weise für jeweilige Radsätze aus Los- und Festrädern Schaltkupplungen auf, die vorzugsweise automatisiert betätigt werden, jedoch auch handbetätigt sein können.
  • Eine Vorgelegewelle des Stufengetriebes 14 ist als Ausgangswelle ausgelegt. Mit der Vorgelegewelle ist ein Ausgangsradsatz 40 verbunden, der bei einem herkömmlichen Antriebsstrang mit dem Eingang eines Differentials verbunden ist. Im vorliegenden Fall ist der Ausgangsradsatz mit einer ersten Hohlwelle 42 verbunden, die das erste Eingangsglied 22 der Summiergetriebeanordnung 20 darstellt. Innerhalb der ersten Hohlwelle 42 ist eine zweite Hohlwelle 44 angeordnet, die das zweite Eingangsglied 24 bildet. Durch die zweite Hohlwelle 44 hindurch ist eine der zwei Antriebswellen der angetriebenen Achse geführt, im vorliegenden Fall die Antriebswelle 18L. Die zweite Hohlwelle 44 ist auf einer axialen Seite des Ausgangsradsatzes 40 über einen Stirnradsatz 46 mit der elektrischen Maschine 25 verbunden.
  • Auf der gegenüberliegenden axialen Seite des Ausgangsradsatzes 40 ist die Summiergetriebeanordnung 20 angeordnet, und zwar koaxial zu der Antriebswelle 18L. Die Summiergetriebeanordnung 20 ist dabei in axialer Richtung gesehen zwischen dem Ausgangsradsatz 40 und dem Differential 16 angeordnet, dessen Ausgangsglieder mit den Antriebswellen 18L, 18R verbunden sind.
  • In 3 ist ferner gezeigt, dass an jener Stelle, an der bei einem herkömmlichen Antriebsstrang zwischen dem Verbrennungsmotor 12 und dem Drehzahlübersetzungsgetriebe 14 eine Anfahr- und Trennkupplung vorgesehen ist, ein Leerraum 48 ausgebildet ist, durch den hindurch eine Eingangswelle 49 verläuft, die die Eingangswelle des Drehzahlübersetzungsgetriebes 14 mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 12 starr verbindet. Alternativ hierzu könnte in dem Raum 48 eine stillgelegte Anfahr- und Trennkupplung angeordnet sein, die eine starre Verbindung zwischen Verbrennungsmotor 12 und Drehzahlübersetzungsgetriebe 14 einrichtet.
  • Die Summiergetriebeanordnung 20 weist eine Planetengetriebeanordnung 28 in Form eines einzelnen Planetenradsatzes auf. Ein Planetenträger des Planetenradsatzes ist mit dem ersten Getriebeglied 30 sowie mit einem Eingangsglied der ersten Reibkupplung 36 verbunden. Ein Hohlrad des Planetenradsatzes bildet das zweite Getriebeglied 32, das mit dem Ausgangsglied 26 verbunden ist, und folglich mit dem Eingang des Differentials 16. Der Planetenradsatz weist ferner ein hohles Sonnenrad auf, das das dritte Getriebeglied 34 bildet. Das hohle Sonnenrad des Planetenradsatzes ist dabei mit einem Ausgangsglied der ersten Reibkupplung 36 verbunden sowie mit einem Eingangsglied der zweiten Reibkupplung 38. Ein Ausgangsglied der zweiten Reibkupplung 38 ist mit der zweiten Hohlwelle 44 und folglich mit dem Elektromotor 25 verbunden.
  • Die zwei Reibkupplungen 36, 38 sind in axialer Richtung gesehen zwischen dem Planetenradsatz 28 und dem Differential 16 angeordnet. Das hohle Sonnenrad des Planetenradsatzes umgibt hierbei die zweite Hohlwelle 44.
  • In 4 ist eine alternative Ausführungsform eines Antriebsstranges 10 gezeigt, der hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Antriebsstrang 10 der 3 entspricht. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
  • Bei dem Antriebsstrang 10 der 4 ist das Differential 16 unmittelbar benachbart zu dem Ausgangsradsatz 40 angeordnet, und zwar in einem Raum, in dem bei einem herkömmlichen Antriebsstrang auch das Differential angeordnet ist.
  • Das Differential 16 weist dabei einen inneren Korb auf, der das Eingangsglied des Differentials 16 bildet. Um diesen inneren Korb herum ist ein äußerer Korb vorgesehen, der das erste Eingangsglied 22 bildet und der mit dem Ausgangsradsatz 40 verbunden ist. Das erste Eingangsglied 22 ist dabei ebenfalls mit dem Planetenträger des Planetenradsatzes 28 verbunden. Das Hohlrad des Planetenradsatzes 28 ist bei dieser Ausführungsform mit dem inneren Korb des Differentials 16 verbunden, der das Ausgangsglied 26 bildet.
  • Das erste Eingangsglied 22 ist ferner mit einem Eingangsglied der ersten Reibkupplung 36 verbunden. Eine Detailansicht der Summiergetriebeanordnung 20 der 4 ist in 5 gezeigt. Hier ist auch zu sehen, dass das zweite Eingangsglied 24 auf der dem Differential 16 abgewandten axialen Seite der Summiergetriebeanordnung 20 angeordnet ist, wo es wiederum über einen Stirnradsatz 46 mit der elektrischen Maschine 25 verbunden sein kann.
  • In 6 ist eine alternative Ausführungsform einer Summiergetriebeanordnung 20' gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Summiergetriebeanordnung 20 der 5 entspricht. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
  • Bei der Summiergetriebeanordnung 20' der 6 ist das erste Eingangsglied 22 mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes 28 verbunden. Das Ausgangsglied 26 der Summiergetriebeanordnung 20' ist mit dem Planetenträger verbunden. Der Aufbau der Summiergetriebeanordnung 20' entspricht dabei der Summiergetriebeanordnung 20' der 2, wohingegen die Summiergetriebeanordnung 20 der 5 in ihrer Funktion der Summiergetriebeanordnung 20 der 1 entspricht.
  • In 7 ist eine Konstruktion einer Summiergetriebeanordnung 20' gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise den Summiergetriebeanordnungen 20' der 6 und 2 entspricht.
  • Die Summiergetriebeanordnung 20' ist, wie es auch in 5 dargestellt ist, in einem Gehäuse 50 aufgenommen, das axial seitlich an ein Gehäuse des Drehzahlübersetzungsgetriebes 14 angeflanscht werden kann. Das erste Eingangsglied 22 ist als Hohlwellenelement ausgebildet, das einstückig mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes 28 verbunden ist. Das zweite Eingangsglied 24 ist ebenfalls als Hohlwellenabschnitt ausgebildet, der ein einstückig daran angeformtes Rad des Stirnradsatzes 46 beinhaltet sowie einen Innenlamellenträger der zweiten Reibkupplung 38.
  • Das Ausgangsglied ist ebenfalls als Hohlwelle innerhalb des ersten Eingangsgliedes 22 ausgebildet und ist auf einer axialen Seite mit dem Planetenträger des Planetenradsatzes 28 verbunden. Auf der anderen axialen Seite ist der Planetenträger mit einem Außenlamellenträger der ersten Reibkupplung 36 verbunden. Das Sonnenrad des Planetenradsatzes 28 ist als Hohlrad ausgebildet und ist drehfest mit einem Doppel-Lamellenträger verbunden, der zum einen einen Innenlamellenträger der ersten Reibkupplung 36 bildet und zum anderen einen Außenlamellenträger der zweiten Reibkupplung 38.
  • Zwischen den zwei Reibkupplungen 36, 38 ist ein erster Aktuator 52 zum Betätigen der ersten Reibkupplung 36 angeordnet. Zwischen der zweiten Reibkupplung 38 und dem Stirnradsatz 46 ist ein zweiter Aktuator 54 zum Betätigen der zweiten Reibkupplung 38 angeordnet. Die Aktuatoren 52, 54 können hydraulische Aktuatoren sein.
  • In 8 ist eine weitere Ausführungsform einer Summiergetriebeanordnung 20' gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise den Summiergetriebeanordnungen 20 der 6 und 2 entspricht. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
  • Bei der Summiergetriebeanordnung 20' der 8 ist das erste Eingangsglied 22 durch eine Welle gebildet, die beispielsweise ein Ausgang eines in Längsrichtung in ein Fahrzeug eingebauten Drehzahlübersetzungsgetriebes 14 sein kann. Das erste Eingangsglied 22 ist dabei über einen nicht näher bezeichneten Radsatz mit dem ersten Getriebeglied 30 verbunden, das durch das Hohlrad des Planetenradsatzes 28 gebildet ist.
  • Ferner ist bei der Summiergetriebeanordnung 20' der 8 die elektrische Maschine 25 koaxial zu der Summiergetriebeanordnung 20' angeordnet, wobei ein Außenlamellenträger der zweiten Reibkupplung 38 über den Stirnradsatz 46 mit der Rotorwelle der elektrischen Maschine 25 verbunden ist.
  • Der Stirnradsatz 46 kann bei dieser Ausführungsform ein inneres Rad aufweisen, das mit dem Rotor der elektrischen Maschine 25 verbunden ist, sowie eines oder eine Mehrzahl von Planetenrädern, deren gemeinsamer Planetenträger das zweite Eingangsglied 24 bildet.
  • Das Ausgangsglied 26 kann bei dieser Variante auch als Vollwelle ausgebildet sein, ist also nicht notwendigerweise als Hohlwelle ausgebildet, wobei das Ausgangsglied 26 mit einem Eingang eines in 8 nicht gezeigten Differentials 16 verbunden wird.
  • Zur Funktionsweise der Antriebsstränge und Summiergetriebeanordnungen der 1 bis 8 ist ergänzend noch Folgendes zu erwähnen.
  • Beim verbrennungsmotorischen Fahren wird die elektrische Maschine 25 durch Öffnen der zweiten Reibkupplung 38 aus dem Kraftfluss genommen. Der Verbrennungsmotor 12 ist drehfest mit der Eingangswelle 49 des Drehzahlübersetzungsgetriebes 14 verbunden. Die Funktion der Anfahrkupplung kann durch die erste Reibkupplung 36 der Summiergetriebeanordnung 20 übernommen werden. Diese Anfahrfunktion kann gegebenenfalls durch Bremsen der elektrischen Maschine 25 und durch Schließen der zweiten Reibkupplung 38 unterstützt werden. Im geöffneten Zustand der ersten Reibkupplung 36 können Schaltvorgänge in dem als Stufengetriebe ausgebildeten Drehzahlübersetzungsgetriebe 14 durchgeführt werden. Nach Einlegen einer Gangstufe wird die erste Reibkupplung 36 geschlossen und der Durchtrieb vom Verbrennungsmotor 12 über das Drehzahlübersetzungsgetriebe 14 und das Differential 16 auf die Antriebswellen 18L, 18R und damit auf die angetriebenen Räder des Kraftfahrzeuges ermöglicht. Der Planetenradsatz 28 der Summiergetriebeanordnung 20 wird dabei ohne Übersetzung und somit auch ohne Wälzverluste durchflossen. Zum Gangstufenwechsel wird die erste Reibkupplung 36 geöffnet und nach Durchführen des Gangwechsels wieder geschlossen. Alternativ kann bei geöffneter erster Reibkupplung 36 und geschlossener zweiter Reibkupplung 38 durch Bremsen der elektrischen Maschine 25 zum einen ein Vortrieb ermöglicht werden und zum zweiten ein mit der elektrischen Maschine 25 verbundener elektrischer Energiespeicher geladen werden (Rekuperation).
  • Beim rein elektromotorischen Fahren wird durch Ausschalten des Verbrennungsmotors 12 und durch Einlegen einer Gangstufe (Vorgelegewelle einer Gangstufe mit einer hohen Übersetzung wie der ersten Gangstufe) des Drehzahlübersetzungsgetriebes 14 das erste Eingangsglied 22 des Planetenradsatzes festgesetzt. Durch Schlie-ßen der zweiten Reibkupplung 38 wird die elektrische Maschine 25 mit dem dritten Getriebeglied 34 (dem Sonnenrad des Planetenradsatzes 28) verbunden. Da das Hohlrad festgesetzt ist, treibt der Planetenträger mit einer Übersetzung i1 über das Differential 16 die angetriebenen Räder an. Bei Erreichen einer gewissen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges kann durch Auslegen der Gangstufe in dem Drehzahlübersetzungsgetriebe 14 und durch Schließen der ersten Reibkupplung 36, die den Planetenradsatz verblockt, eine zweite Gangstufe im elektromotorischen Fahrbetrieb geschaltet werden, um das Drehzahlniveau der elektrischen Maschine 25 zu reduzieren.
  • Ferner kann mit den Antriebssträngen ein Überlagerungsbetrieb eingerichtet werden, der durch Schließen der zweiten Reibkupplung 38 bei beliebigem eingelegten Gang in dem Drehzahlübersetzungsgetriebe 14 und geschlossener erster Reibkupplung 36 eingerichtet wird. Der Verbrennungsmotor 12 induziert in Abhängigkeit von Gangstufe und Drosselklappenstellung eine definierte Eingangsleistung, die in Abhängigkeit der elektrischen Maschine 25 und der Stellung der ersten Reibkupplung 36 neutral, verstärkt oder reduziert an die angetriebenen Räder geleitet wird. Bei geöffneter erster Reibkupplung 36 und unbestromter elektrischer Maschine ist kein Durchtrieb zu den angetriebenen Rädern möglich, da über die elektrische Maschine 25 ein Drehzahlausgleich des Planetenradsatzes möglich ist. Wenn nun durch die elektrische Maschine 25 ein Drehmoment aufgebaut wird, wird ein Durchtrieb zu den angetriebenen Rädern ermöglicht. Bei steigender Drehzahl der angetriebenen Räder reduziert sich die Drehzahl der elektrischen Maschine 25. Das Fahrzeug fährt an, ohne dass eine Anfahrkupplung notwendig ist und ohne dass Kupplungsleistung verlorengeht. Wird die elektrische Maschine 26 gezielt auf eine Drehzahl von null gebremst, so ist ein rein verbrennungsmotorischer Antrieb möglich. Hierbei wirkt allerdings der Planetenradsatz mit einer Übersetzung. Wenn die elektrische Maschine positiv als Elektromotor angetrieben wird, überlagern sich die Antriebsleistungen und -momente des Verbrennungsmotors 12 und der elektrischen Maschine 25. In diesem Zustand befindet sich der Antriebsstrang 10 in einem klassischen Überlagerungsbetrieb (Boosten). Zum Schalten des Fahrzeuggetriebes werden entweder beide Reibkupplungen 36, 38 geöffnet, oder es wird eine Synchronisierung über die elektrische Maschine 25 vorgenommen.
  • Der Antriebsstrang ermöglicht ein Rückwärtsfahren im rein elektromotorischen Betrieb, und zwar unabhängig von der eingelegten Gangstufe des Drehzahlübersetzungsgetriebes 14. Hierdurch ergibt sich gegebenenfalls ein Kosten- und Gewichtseinsparungspotential, da die Rückwärtsgangstufe komplett aus dem Drehzahlübersetzungsgetriebe 14 entfernt werden kann. Ein klassisches verbrennungsmotorisches Rückwärtsfahren ist jedoch bei Vorhandensein einer Rückwärtsgangstufe in dem Drehzahlübersetzungsgetriebe 14 analog zum Vorwärtsfahren möglich. Auch ein Überlagerungsbetrieb ist möglich.
  • Beim Rekuperieren (Bremsen des Kraftfahrzeuges) treibt das Fahrzeug die elektrische Maschine 25 an. Hierzu muss die zweite Reibkupplung 38 in jedem Fall geschlossen sein. Sofern das Schubmoment des Verbrennungsmotors 12 nicht als Abstützung des Bremsmomentes ausreicht, muss die erste Reibkupplung 36 gegebenenfalls auch geschlossen werden.
  • Ferner kann mittels des Antriebsstranges 10 eine Kennfeldanpassung erfolgen. Bei geöffneter erster Reibkupplung 36 kann über die Ansteuerung der elektrischen Maschine 25 in gewissen Grenzen völlig frei die Abtriebsleistung des Antriebsstranges nicht nur in ihrer Höhe sondern auch in ihrer Richtung variiert werden. Hierdurch kann, je nach Fahrsituation, durch geeignete Steuerung der Verbrennungsmotor 12 in einen wirkungsgradtechnisch günstigeren Betriebspunkt gebracht werden, indem die elektrische Maschine 25 auf eine bestimmte Drehzahl eingeregelt wird. Gegebenenfalls aufgenommene Leistung kann dem elektrischen Energiespeicher zugeführt werden.
  • Insgesamt kann ein Hybrid-Antriebsstrang basierend auf einem herkömmlichen bereits vorhandenen Antriebsstrang realisiert werden. Bei dem Hybrid-Antriebsstrang können der Verbrennungsmotor 12 und das Drehzahlübersetzungsgetriebe 14 vollständig übernommen werden. Das Drehzahlübersetzungsgetriebe 14 kann gegebenenfalls modifiziert werden (Weglassen der Anfahr- und Trennkupplung und/oder Weglassen der Rückwärtsgangstufe). Die Summiergetriebeanordnung 20 kann in einen für den Allradbetrieb vorgeplanten Bauraum eingebaut werden. Demzufolge kann kostenoptimal ein voll funktionsfähiger Hybrid-Antriebsstrang 10 realisiert werden, ohne in ein Plattformkonzept einzugreifen oder signifikante Änderungen des Montagekonzeptes zu bedingen.

Claims (8)

  1. Summiergetriebeanordnung (20) für einen Hybrid-Kraftfahrzeugantriebsstrang (10), mit - einem ersten Eingangsglied (22), das mit einem Ausgang (40) eines Drehzahlübersetzungsgetriebes (14) des Antriebsstranges (10) verbindbar ist, - einem zweiten Eingangsglied (24), das mit einer elektrischen Maschine (25) verbindbar ist, - einem Ausgangsglied (26), das mit einem Antriebsleistung auf zwei Antriebswellen (18L, 18R) verteilenden Differential (16) des Antriebsstranges (10) verbindbar ist, - einer Planetengetriebeanordnung (28), die ein erstes Getriebeglied (30), ein zweites Getriebeglied (32) und ein drittes Getriebeglied (34) aufweist, wobei das erste Getriebeglied (30) mit dem ersten Eingangsglied (22) verbunden ist, wobei das zweite Getriebeglied (32) mit dem Ausgangsglied (26) verbunden ist, - einer ersten Kupplung (36), die das dritte Getriebeglied (34) mit dem ersten Getriebeglied (30) oder die das dritte Getriebeglied (34) mit dem zweiten Getriebeglied (32) verbindet; und - einer zweiten Kupplung (38), die das dritte Getriebeglied (34) mit dem zweiten Eingangsglied (24) verbindet.
  2. Hybrid-Antriebsstrang (10) mit einem Verbrennungsmotor (12), einem Drehzahlübersetzungsgetriebe (14), und mit einem Differential (16), das Antriebsleistung auf zwei Antriebswellen (18L, 18R) einer angetriebenen Achse verteilt, wobei ein Ausgang (40) des Drehzahlübersetzungsgetriebes (14) über eine Summiergetriebeanordnung (20) mit einem Eingang des Differentials (16) verbunden ist, wobei die Summiergetriebeanordnung (20) ferner mit einer elektrischen Maschine (25) verbunden ist, und wobei die Summiergetriebeanordnung (20) eine Summiergetriebeanordnung nach Anspruch 1 ist.
  3. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 2, wobei die Summiergetriebeanordnung (20) koaxial zu einer der zwei Antriebswellen (18L, 18R) der angetriebenen Achse angeordnet ist.
  4. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (12) starr mit einer Eingangswellenanordnung (49) des Drehzahlübersetzungsgetriebes (14) verbunden ist.
  5. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei zwei Getriebeglieder (30, 34; 32, 34) der Summiergetriebeanordnung (20) mittels einer ersten Reibkupplung (36) miteinander verbindbar sind und wobei die elektrische Maschine (25) über eine zweite Reibkupplung (38) mit einem Getriebeglied (34) der Summiergetriebeanordnung (20) verbindbar ist.
  6. Verfahren zum Ansteuern eines Hybrid-Antriebsstranges (10) nach Anspruch 5, - wobei ein rein verbrennungsmotorischer Antrieb durch Schließen der ersten Reibkupplung (36) einrichtbar ist, und/oder - wobei ein rein elektromotorischer Antrieb durch Schließen der zweiten Reibkupplung (38) einrichtbar ist, und/oder - wobei ein gemischter Antrieb durch Schließen der ersten und der zweiten Reibkupplung (36, 38) einrichtbar ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein rein elektromotorischer Antrieb mit einem ersten Übersetzungsverhältnis einrichtbar ist, indem die zweite Reibkupplung (38) geschlossen wird, indem der Verbrennungsmotor (12) abgeschaltet wird und indem eine Getriebeeingangswellenanordnung (49) des Drehzahlübersetzungsgetriebes (14) mit einem festen Übersetzungsverhältnis mit einem Ausgang (40) des Drehzahlübersetzungsgetriebes (14) verbunden wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei ein rein elektromotorischer Antrieb mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis einrichtbar ist, indem die erste und die zweite Reibkupplung (36, 38) geschlossen werden und indem eine Getriebeeingangswellenanordnung (49) des Drehzahlübersetzungsgetriebes (14) von einem Ausgang (40) des Drehzahlübersetzungsgetriebes (14) entkoppelt wird.
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