DE102016210306B4 - Hybridgetriebe für ein Fahrzeug, Verfahren sowie Fahrzeug mit dem Hybridgetriebe - Google Patents

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Abstract

Hybridgetriebe (2) für ein Fahrzeug (1)mit einer ersten Eingangswelle (7) zur Kopplung mit einer Verbrennungskraftmaschine (39), mit einer zweiten Eingangswelle (8) zur Kopplung mit einem Elektromotor (4), wobei die erste und die zweite Eingangswelle (7,8) koaxial zueinander ausgerichtet sind,mit einer Ausgangswelle (9), wobei die Ausgangswelle (9) parallel zu der ersten und/oder zweiten Eingangswelle (7,8) angeordnet ist,mit einer S1-Doppelgetriebestufe (10) und mit einer S1-Schalteinrichtung, wobei die S1-Doppelgetriebestufe (10) eine erste und eine zweite S1-Getriebestufe (11,12) aufweist und wobei die S1-Schalteinrichtung wahlweise die erste Eingangswelle (7) über die erste S1-Getriebestufe (11) oder die erste Eingangswelle (7) über die zweite S1-Getriebestufe (12) mit der Ausgangswelle (9) getriebetechnisch verbinden kann,mit einer S2-Getriebestufe (14) und mit einer S2-Schalteinrichtung, wobei die S2-Schalteinrichtung wahlweise die zweite Eingangswelle (8) mit der S2-Getriebestufe (14) oder die zweite Eingangswelle (8) mit der ersten Eingangswelle (7) getriebetechnisch verbinden kann,mit einer S3-Doppelgetriebestufe (15) und mit einer S3-Schalteinrichtung, wobei die S3-Doppelgetriebestufe (15) eine erste und eine zweite S3-Getriebestufe (16,17) aufweist und wobei die S3-Schalteinrichtung wahlweise die zweite Eingangswelle (8) über die erste S3-Getriebestufe (16) oder die zweite Eingangswelle (8) über die zweite S3-Getriebestufe (17) mit der Ausgangswelle (9) getriebetechnisch verbinden kann,mit einem Doppelzahnrad (13) mit einem S1-Zahnradabschnitt (12.2) und einem S2-Zahnradabschnitt (14.2), wobei der S1-Zahnradabschnitt (12.2) einen Teil der S1-Doppelgetriebestufe (10) und der S2-Zahnradabschnitt (14.2) einen Teil der S2-Getriebestufe (14) bildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug, ein Verfahren zum Betreiben des Hybridgetriebes sowie ein Fahrzeug mit dem Hybridgetriebe.
  • Bei Hybridfahrzeugen werden Verbrennungsmotoren und Elektromotoren wahlweise gemeinsam oder alternativ eingesetzt, um ein Traktionsmoment für das Hybridfahrzeug zu erzeugen. An die Getriebe der Hybridfahrzeuge stellt das die Herausforderung, entsprechend den gewünschten Betriebszuständen, wahlweise den Elektromotor und/oder den Verbrennungsmotor in den Antriebsstrang zur Drehmomentübertragung einzukoppeln. Ferner müssen vom Getriebe entsprechende Übersetzungen bereitgestellt werden, welche jeweils auf den Verbrennungsmotor und den Elektromotor abgestimmt sind, da diese deutlich unterschiedliche Motorcharakteristika aufweisen. Bei der Auslegung der Getriebe ergibt sich ein Spannungsfeld zwischen einem größtmöglichen Komfort beim Fahren des Hybridfahrzeugs und zugleich dem Wunsch nach einem einfachen und kostengünstigen Aufbau des Getriebes.
  • Aus der DE 10 2013 225 679 A1 ist ein Doppelkupplungsgetriebe in Vorgelegebauweise mit einer ersten Eingangswelle und einer zweiten Eingangswelle bekannt, durch das zumindest acht Vorwärtsgänge und zumindest zwei Rückwärtsgänge schaltbar sind. Aus der US 2005 / 0 229 732 A1 ist eine automatisiertes Schaltgetriebe mit Parksperre bekannt. Aus der DE 101 33 695 A1 ist ein Doppelkupplungsgetriebe in Verbindung mit einer Elektromaschine bekannt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welches eine ausgewogene Lösung in dem Spannungsfeld zwischen Fahrkomfort und Komplexität des Hybridgetriebes bereitstellt.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Hybridgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
  • Der Gegenstand der Erfindung ist somit ein Hybridgetriebe, welches für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Fahrzeug ist beispielsweise als ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bus, etc. ausgebildet. Vorzugsweise ist das Hybridgetriebe das einzige Antriebsgetriebe in dem Fahrzeug.
  • Das Hybridgetriebe ist ausgebildet, mindestens oder genau einen Elektromotor und mindestens oder genau eine Verbrennungskraftmaschine - auch Verbrennungsmotor zu nennen - anzukoppeln, um deren Drehmoment als Traktionsmoment zu angetriebenen Rädern des Fahrzeugs zu leiten.
  • Das Hybridgetriebe weist eine erste Eingangswelle zur Kopplung mit der Verbrennungskraftmaschine auf. Optional bildet die Verbrennungskraftmaschine einen Bestandteil des Hybridgetriebes. Zwischen der ersten Eingangswelle und der Verbrennungskraftmaschine können beispielsweise Dämpfer oder auch ein Zwischengetriebe angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist die erste Eingangswelle stets drehgekoppelt mit einer Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine. Insbesondere befindet sich zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der ersten Eingangswelle kein vollständig trennendes Element, wie zum Beispiel eine Reibkupplung oder dergleichen. Bei abgewandelten Ausführungsformen ist es im Gegensatz möglich, eine Anfahrkupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und der Eingangswelle vorzusehen.
  • Das Hybridgetriebe weist eine zweite Eingangswelle zur Kopplung mit dem Elektromotor auf. Optional bildet der Elektromotor einen Bestandteil des Hybridgetriebes. Der Elektromotor kann koaxial zu der zweiten Eingangswelle angeordnet sein, es ist jedoch auch möglich, dass der Elektromotor parallel versetzt oder in einem anderen Winkel zu der zweiten Eingangswelle ausgerichtet ist. In diesen Fällen sind jeweilige Zwischengetriebe vorgesehen.
  • Die erste und die zweite Eingangswelle sind, insbesondere in Bezug auf deren Rotationsachse, zueinander koaxial ausgerichtet. Insbesondere sind die erste und die zweite Eingangswelle in Flucht zueinander positioniert. Die erste und die zweite Eingangswelle sind vorzugsweise nebeneinander angeordnet.
  • Ferner weist das Hybridgetriebe eine Ausgangswelle auf, wobei die Ausgangswelle beispielsweise mit einer Differentialeinrichtung zur Verteilung des durchgeleiteten Antriebsdrehmoments an die angetriebenen Räder wirkverbunden sein kann oder getriebetechnisch gekoppelt sein kann. Die Ausgangswelle, insbesondere die Rotationsachse der Ausgangswelle, ist parallel, insbesondere parallel versetzt, zu der ersten und/oder zweiten Eingangswelle angeordnet. In dieser Anordnung ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau des Hybridgetriebes.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass nachfolgend die Bezeichnung „Sx“, wobei x eine beliebige Indexzahl sein kann, ausschließlich zur Zuordnung und Identifikation der jeweiligen Komponenten verwendet wird. Unter getriebetechnisch verbinden wird insbesondere eine Wirkverbindung verstanden, über die ein Drehmoment von der einen Welle zu der anderen Welle übertragen werden kann.
  • Das Hybridgetriebe weist eine S1-Doppelgetriebestufe und eine S1-Schalteinrichtung auf. Die S1-Doppelgetriebestufe weist eine erste und eine zweite S1-Getriebestufe auf, wobei bevorzugt ist, dass diese unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse haben. Die S1-Schalteinrichtung kann wahlweise, insbesondere gesteuert und/oder selektiv, die erste Eingangswelle über die erste S1-Getriebestufe oder die erste Eingangswelle über die zweite S1-Getriebestufe mit der Ausgangswelle getriebetechnisch verbinden. Besonders bevorzugt ist es, dass die S1-Schalteinrichtung eine Neutralstellung einnehmen kann, sodass weder über die erste noch über die zweite S1-Getriebestufe eine Wirkverbindung zwischen der ersten Eingangswelle und der Ausgangswelle hergestellt ist. Insbesondere sind die erste und die zweite S1-Getriebestufe parallel zueinander angeordnet.
  • Das Hybridgetriebe weist eine S2-Getriebestufe und eine S2-Schalteinrichtung auf. Die S2-Schalteinrichtung kann wahlweise die zweite Eingangswelle mit der S2-Getriebestufe oder alternativ hierzu die zweite Eingangswelle mit der ersten Eingangswelle getriebetechnisch verbinden. Besonders bevorzugt kann die S2-Schalteinrichtung eine Neutralstellung einnehmen.
  • Das Hybridgetriebe weist eine S3-Doppelgetriebestufe mit einer S3-Schalteinrichtung auf. Die S3-Doppelgetriebestufe weist eine erste und eine zweite S3-Getriebestufe auf, welche vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sind. Die S3-Schalteinrichtung ermöglicht es, wahlweise die zweite Eingangswelle über die erste S3-Getriebestufe oder über die zweite S3-Getriebestufe mit der Ausgangswelle getriebetechnisch zu verbinden. Besonders bevorzugt kann die S3-Schalteinrichtung eine Neutralstellung einnehmen.
  • Das Hybridgetriebe weist ein Doppelzahnrad auf, welches auch als ein zweispuriges, genau zweispuriges oder mindestens zweispuriges Zahnrad bezeichnet werden kann. Das Doppelzahnrad weist einen S1-Zahnradabschnitt und einen S2-Zahnradabschnitt auf, wobei die beiden Zahnradabschnitte miteinander drehfest gekoppelt sind. Jeder der Zahnradabschnitte ist als ein Rad, vorzugsweise als ein Zahnrad, insbesondere mit einer Geradverzahnung oder Schrägverzahnung, ausgebildet. Es ist vorgesehen, dass der S1-Zahnradabschnitt einen Teil der S1-Doppelgetriebestufe und der S2-Zahnradabschnitt einen Teil der S2-Getriebestufe bildet. Insbesondere bildet der jeweilige Zahnradabschnitt ein drehmomentübertragendes Rad in einer der Getriebestufen der S1-Doppelgetriebestufe oder in der S2-Getriebestufe.
  • Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass durch eine geringe Anzahl von Schalteinrichtungen, in dem bevorzugten Fall von maximal oder genau drei Stellgliedern, ein insbesondere lastschaltfähiges Hybridgetriebe umgesetzt werden kann. Dies wird durch eine Getriebestruktur mit zwei Eingangswellen und einer achsparallel angeordneten Ausgangswelle umgesetzt. Beide Eingangswellen sind koaxial angeordnet und können mittels der Schalteinrichtungen miteinander verschaltet werden. Diese Konstellation ermöglicht es, die Verbrennungskraftmaschine sechsgängig zu betreiben, wobei nur drei Stellglieder eingesetzt werden, insbesondere genau drei Stellglieder eingesetzt werden. In dieser Konstellation ist es möglich, dass der Elektromotor sowohl über die verbrennungsmotorischen Gangstufen betrieben werden kann, das heißt im Parallelbetrieb, als auch rein elektrisch. Die Verbrennungskraftmaschine kann dann mittels der S1-Schalteinrichtung und S2-Schalteinrichtung vom Antriebsstrang abgekoppelt werden. Optional ist es möglich, dass beim verbrennungsmotorischen Gangwechsel die elektrische Maschine parallel betrieben wird und das Antriebsmoment stützt, sodass zuglastunterbrechungsfrei geschaltet werden kann. Entsprechend umgekehrt wird beim elektromotorischen Gangwechsel verfahren. Zudem ist ein Generatorbetrieb möglich. Das Anfahren und/oder Rückwärtsfahren erfolgt vorzugsweise elektrisch, sodass auch hierfür keine Reibkupplungen notwendig sind. Insbesondere ist das Hybridgetriebe reibkupplungsfrei ausgebildet.
  • Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Doppelzahnrad als ein Losrad auf der Ausgangswelle ausgebildet. Dadurch wird es ermöglicht, dass das Doppelzahnrad als ein Brückenglied zwischen Komponenten der ersten und der zweiten Eingangswelle angeordnet werden kann.
  • Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung ist die S1-Schalteinrichtung auf der Ausgangswelle angeordnet. Somit kann die S1-Schalteinrichtung das Doppelzahnrad mit der Ausgangswelle drehfest setzen. Dagegen ist es bevorzugt, dass die erste und die zweite S1-Getriebestufen jeweils ein Festrad auf der ersten Eingangswelle aufweisen. Wird die S1-Schalteinrichtung zur drehfesten Kopplung mit dem Doppelzahnrad geschaltet, so ergibt sich eine getriebetechnische Verbindung zwischen der ersten Eingangswelle über die zweite S1-Getriebestufe mit der Ausgangswelle. Wird durch die S1-Schalteinrichtung das Losrad der ersten S1-Getriebestufe mit der Ausgangswelle drehfest gesetzt, so ergibt sich eine getriebetechnische Verbindung der ersten Eingangswelle über die erste S1-Getriebestufe mit der Ausgangswelle.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist es bevorzugt, dass die S2-Schalteinrichtung auf der ersten Eingangswelle angeordnet ist und ein Losrad der S2-Getriebestufe mit der ersten Eingangswelle drehfest setzen kann, wobei das Losrad mit dem S2-Zahnradabschnitt des Doppelzahnrads kämmt. In der einen Schaltstellung werden somit die erste und zweite Eingangswelle drehfest miteinander gesetzt, in der anderen Schaltstellung wird das Losrad drehfest mit der zweiten Eingangswelle gesetzt, sodass ein Momentenweg über das Doppelzahnrad gebildet ist. In dieser zweiten Schaltstellung sind Komponenten der ersten und der zweiten Eingangswelle über das Doppelzahnrad miteinander getriebetechnisch verbunden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist die S3-Schalteinrichtung auf der Ausgangswelle angeordnet und kann wahlweise ein Losrad der ersten S3-Getriebestufe oder ein Losrad der zweiten S3-Getriebestufe mit der Ausgangswelle drehfest setzen. Die erste und die zweite S3-Getriebestufe weisen jeweils ein Festrad auf der zweiten Eingangswelle auf. Somit kann in der ersten Schaltstellung eine getriebetechnische Verbindung über die erste S3-Getriebestufe und in der zweiten Schaltstellung über die zweite S3-Getriebestufe umgesetzt werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Schalteinrichtungen, insbesondere die S1-Schalteinrichtung, die S2-Schalteinrichtung und/oder die S3-Schalteinrichtung, als ausschließlich formschlüssige Schalteinrichtung ausgebildet. Insbesondere sind diese als unsynchronisierende oder unsynchronisierte Schalteinrichtung realisiert. Beispielsweise sind diese als Schiebemuffeneinrichtung ausgebildet. Nachdem das Hybridgetriebe über die Ankopplung von zwei Motoren, nämlich der Verbrennungskraftmaschine und dem Elektromotor, verfügt, kann jeder Schaltvorgang der Schalteinrichtungen durch die Motoren so gestützt werden, dass zunächst eine Drehzahlanpassung erfolgt und nachfolgend ohne Synchronisierungseinrichtungen in den Schalteinrichtungen der Schaltvorgang durchgesetzt werden kann. Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass das Hybridgetriebe auch lastschaltfähig und/oder zugkraftunterbrechungsfrei schaltbar ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann das Hybridgetriebe gemäß einem, einigen oder allen der nachfolgenden Betriebsarten geschaltet werden. In der Tabelle bedeutet ein „X“, dass eine Getriebestufe eine Wirkverbindung bildet oder dass eine Verbindung geschlossen ist.
    Figure DE102016210306B4_0001
    Figure DE102016210306B4_0002
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben des Hybridgetriebes, wie dies zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Es ist vorgesehen, dass im Rahmen des Verfahrens mindestens eine der Schalteinrichtungen geschaltet wird.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Schalten der Schalteinrichtungen unter Last. In diesem Zusammenhang ist besonders bevorzugt, dass die Schalteinrichtungen über die Ansteuerung der Verbrennungskraftmaschine und/oder des Elektromotors synchronisiert werden und insbesondere keine Synchroneinrichtungen aufweisen, welche auf Reibschluss basieren.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit dem Hybridgetriebe, wie dies zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche und/oder zur Ausführung des Verfahrens, wie dies zuvor beschrieben wurde.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
    • 1 einen schematischen Aufbau eines Hybridgetriebes als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    • 2 - 12 verschiedene Betriebszustände mit eingezeichnetem Momentenpfad des Hybridgetriebes in der 1.
  • Die 1 zeigt in einer schematisierten Darstellung ein Fahrzeug 1 mit einem Hybridgetriebe 2 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Fahrzeug 1 beziehungsweise das Hybridgetriebe 2 weist eine Verbrennungskraftmaschine 3 sowie einen Elektromotor 4 als Traktionsmotoren auf. Der Elektromotor 4 kann auch als Generator eingesetzt werden. Das Hybridgetriebe 2 bildet einen Antriebsstrang, welcher die Antriebsdrehmomente der Verbrennungskraftmaschine 3 und/oder des Elektromotors 4 zu angetriebenen Rädern 5 des Fahrzeugs 1 leitet. Dabei kann die Verteilung der Antriebsdrehmomente über eine Differentialeinrichtung 6 erfolgen.
  • Das Hybridgetriebe 2 weist eine erste Eingangswelle 7 auf, welche mit der Verbrennungskraftmaschine 3 wirkverbunden ist. Die erste Eingangswelle 7 ist dauerhaft und vorzugsweise untrennbar mit der Verbrennungskraftmaschine 3 gekoppelt. Optional können zwischen der ersten Eingangswelle 7 und der Verbrennungskraftmaschine 3 Dämpfer, Umlenkgetriebe, etc. angeordnet sein.
  • Das Hybridgetriebe 2 umfasst ferner eine zweite Eingangswelle 8, wobei die zweite Eingangswelle 8 mit dem Elektromotor 4 wirkverbunden ist. Vorzugsweise ist die zweite Eingangswelle 8 mit einer nicht dargestellten Rotorwelle des Elektromotors 4 drehfest gekoppelt.
  • Die erste Eingangswelle 7 und die zweite Eingangswelle 8 sind koaxial und in Flucht zueinander nebeneinander angeordnet.
  • Das Hybridgetriebe 2 weist eine Ausgangswelle 9 auf, welche parallel zu der ersten und der zweiten Eingangswelle 7, 8, jedoch versetzt zu diesen, angeordnet ist. Die Ausgangswelle 9 bildet einen Eingang in die Differentialeinrichtung 6.
  • Das Hybridgetriebe 2 weist einen S1-Abschnitt, einen S2-Abschnitt und einen S3-Abschnitt auf, welche in axialer Richtung zu den Wellen nebeneinander angeordnet sind. In dem S1-Abschnitt sind eine S1-Schalteinrichtung S1 (bezeichnet mit S1) sowie eine S1-Doppelgetriebestufe 10 angeordnet. Die S1-Doppelgetriebestufe weist eine erste S1-Getriebestufe 11 sowie eine zweite S1-Getriebestufe 12 auf. Die erste S1-Getriebestufe 11 weist ein Festrad 11.1 auf, welches auf der ersten Eingangswelle 7 angeordnet ist, sowie ein Losrad 11.2, welches auf der Ausgangswelle 9 angeordnet ist und welches mit dem Festrad 11.1 kämmt.
  • Die zweite S1-Getriebestufe 12 weist ein Festrad 12.1, welches auf der ersten Eingangswelle 7 angeordnet ist, sowie einen S1-Zahnradradabschnitt 12.2 auf, welcher einen Teil eines Doppelzahnrads 13 bildet, wobei das Doppelzahnrad 13 drehbar auf der Ausgangswelle 9 angeordnet ist. Der S1-Zahnradabschnitt 12.2 kämmt mit dem Festrad 12.1.
  • Die S1-Schalteinrichtung ist auf der Ausgangswelle 9 angeordnet und beispielsweise als eine Schiebemuffeneinrichtung ausgebildet. Die S1-Schalteinrichtung ermöglicht es, wahlweise in einer Schaltstellung A das Losrad 11.2 der ersten S1-Getriebestufe 11 oder in einer Schaltstellung B das Doppelzahnrad 13 mit der Ausgangswelle 9 drehfest zu setzen. Zusätzlich kann die S1-Schalteinrichtung eine Neutralstellung einnehmen.
  • Das Doppelzahnrad 13 bildet somit mit dem S1-Zahnradabschnitt 12.2 einen Teil der zweiten S 1-Getriebestufe.
  • In dem S2-Abschnitt sind eine S2-Getriebestufe 14 sowie eine S2-Schalteinrichtung (bezeichnet mit S2) angeordnet. Die S2-Getriebestufe 14 weist ein Losrad 14.1 auf, welches auf der zweiten Eingangswelle 8 drehbar angeordnet ist. Ferner weist die S2-Getriebestufe 14 einen S2-Zahnradabschnitt 14.2 auf, welcher einen Teil des Doppelzahnrads 13 bildet und somit drehfest mit dem S1-Zahnradabschnitt 12.2 gekoppelt ist. Die S2-Schalteinrichtung ist auf der zweiten Eingangswelle 8 angeordnet und analog zu der S1-Schalteinrichtung ausgebildet, sodass auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen wird. Die Schalteinrichtung S2 kann in einer Schaltstellung C die erste Eingangswelle 7 und die zweite Eingangswelle 8 miteinander drehfest setzen. In einer Schaltstellung D kann die S2-Schalteinrichtung das Losrad 14.1 mit der zweiten Eingangswelle 8 drehfest setzen. Ferner kann die S2-Schalteinrichtung eine Neutralstellung einnehmen.
  • Der S3-Abschnitt weist eine S3-Doppelgetriebestufe 15 mit einer ersten S3-Getriebestufe 16 sowie mit einer zweiten S3-Getriebestufe 17 auf. Ferner weist der S3-Abschnitt eine S3-Schalteinrichtung (bezeichnet mit S3) auf, welche auf der Ausgangswelle 9 angeordnet ist. Die Ausbildung der S3-Schalteinrichtung kann wie zuvor bei der S1-Schalteinrichtung beschrieben realisiert sein. Die erste S3-Getriebestufe 16 weist ein Festrad 16.1 auf, welches auf der zweiten Eingangswelle 8 angeordnet ist. Ferner weist die erste S3-Getriebestufe 16 ein Losrad 16.2 auf, welches drehbar auf der Ausgangswelle 9 angeordnet ist. Das Losrad 16.2 kämmt mit dem Festrad 16.1.
  • Die zweite S3-Getriebestufe 17 weist ein Festrad 17.1, welches auf der zweiten Eingangswelle 8 angeordnet ist sowie ein Losrad 17.2 auf, welches auf der Ausgangswelle 9 drehbar angeordnet ist und mit dem Festrad 17.1 kämmt.
  • In einer Schaltstellung E der S3-Schalteinrichtung ist das Losrad 16.2 der ersten S3-Getriebestufe mit der Ausgangswelle 9 drehfest gekoppelt. In einer Schaltstellung F ist das Losrad 17.2 der zweiten S3-Getriebestufe 17 mit der Ausgangswelle 9 drehfest gekoppelt. Zusätzlich ist es möglich, dass die S3-Schalteinrichtung eine Neutralstellung einnimmt.
  • Anhand der nachfolgenden Figuren werden die unterschiedlichen Betriebszustände des Hybridgetriebes 2 erläutert. Als Zusammenfassung der Betriebszustände wird auf die Tabelle in der vorhergehenden Erfindungsbeschreibung verwiesen.
  • Gang 1
  • Die 2 zeigt das Hybridgetriebe 2 in dem Betriebszustand Gang 1, wobei die S1-Schalteinrichtung neutral geschaltet ist, die S2-Schalteinrichtung in der Schaltstellung D geschalten ist und die S3-Schalteinrichtung in der Schaltstellung E geschaltet ist. Der Momentenweg M1 von der Verbrennungskraftmaschine 3 läuft über die erste Eingangswelle 7, das Festrad 12.1 der zweiten S1-Getriebestufe 12, über das Doppelzahnrad 13, über die zweite Eingangswelle 8, über das über die S2-Schalteinrichtung drehfest angekoppelte Losrad 14.1 zu der ersten S3-Getriebestufe 16. Von dort verläuft der Momentenweg M1 über die erste S3-Getriebestufe 16 zu der Ausgangswelle 9. Der Momentenpfad M2 vom Elektromotor 4 läuft über die zweite Eingangswelle 8 zu der ersten S3-Getriebestufe 16 und nachfolgend zu der Ausgangswelle 9.
  • Gang 2
  • In der 3 ist der Betriebszustand Gang 2 dargestellt, wobei die S1-Schalteinrichtung im Schaltzustand A, die S2-Schalteinrichtung in einem Neutralzustand und die S3-Schalteinrichtung in der Schaltstellung E ist. Der Momentenpfad M1 von der Verbrennungskraftmaschine 3 verläuft über die erste Eingangswelle 7, die erste S1-Getriebestufe 11 zu der Ausgangswelle 9. Der zweite Momentenpfad M2 vom Elektromotor 4 verläuft über die zweite Eingangswelle 8 und nachfolgend über die erste S3-Getriebestufe 16 zu der Ausgangswelle 9.
  • Gang 3
  • In der 4 ist der Betriebszustand Gang 3 des Hybridgetriebes 2 gezeigt, wobei sich die Schalteinrichtung S1 in einer Neutralstellung befindet, die Schalteinrichtung S2 in der Schaltstellung C ist, sodass die erste und die zweite Eingangswelle 7, 8 miteinander drehfest gekoppelt sind und die S3-Schalteinrichtung in der Schaltstellung E ist. Der Momentenpfad M1 von der Verbrennungskraftmaschine 3 läuft über die erste Eingangswelle 7, die zweite Eingangswelle 8 und nachfolgend über die erste S3-Getriebestufe 16 zu der Ausgangswelle 9. Der zweite Momentenpfad M2 von dem Elektromotor 4 verläuft über die zweite Eingangswelle 8, die erste S3-Getriebestufe 16 zu der Ausgangswelle 9.
  • Gang 4/Alternative 1
  • In der 5 ist der Betriebszustand Gang 4/Alternative 1 dargestellt. In diesem Betriebszustand ist die S1-Schalteinrichtung in der Schaltstellung B, die S2-Schalteinrichtung in einer Neutralstellung und die S3-Schalteinrichtung in der Schaltstellung E. Der erste Momentenpfad M1 verläuft von der Verbrennungskraftmaschine 3 über die erste Eingangswelle 7 zu der zweiten S1-Getriebestufe 12 und dann auf die Ausgangswelle 9. Der zweite Momentenpfad M2 verläuft von dem Elektromotor 4 über die zweite Eingangswelle 8, die erste S3-Getriebestufe 16 zu der Ausgangswelle 9.
  • Betriebszustand Gang 4/Alternative 2
  • In der 6 ist der Betriebszustand Gang 4/Alternative 2 dargestellt, wobei die S1-Schalteinrichtung in der Schaltstellung B, die S2-Schalteinrichtung in Neutralstellung und die S3-Schalteinrichtung in der Schaltstellung F ist. Der erste Momentenpfad M1 verläuft identisch wie bei der Alternative 1. Dagegen verläuft der zweite Momentenpfad M2 von dem Elektromotor 4 über die zweite Eingangswelle 8 zu der zweiten S3-Getriebestufe 17 und dann zur Ausgangswelle 9.
  • Betriebszustand Gang 5
  • In der 7 ist der Betriebszustand Gang 5 gezeigt, wobei die S1-Schalteinrichtung in Neutralstellung ist, die S2-Schalteinrichtung in der Schaltstellung C und die S3-Schalteinrichtung in der Schaltstellung F ist. Der erste Momentenpfad M1 verläuft nun von der Verbrennungskraftmaschine 3 über die erste Eingangswelle 7 zu der zweiten Eingangswelle 8 und von dort aus über die zweite S3-Getriebestufe 17 zu der Ausgangswelle 9. Der zweite Momentenpfad M2 verläuft dagegen von dem Elektromotor 4 über die zweite Eingangswelle 8, die zweite S3-Getriebestufe 17 zu der Ausgangswelle 9.
  • Betriebszustand Gang 6
  • In der 8 ist der Betriebszustand Gang 6 dargestellt. Dabei ist die S1-Schalteinrichtung in der Neutralstellung, die S2-Schalteinrichtung in der Schaltstellung D und die S3-Schalteinrichtung in der Schaltstellung F. Der erste Momentenpfad M1 verläuft von der Verbrennungskraftmaschine 3 über die erste Eingangswelle 7, die zweite S1-Getriebestufe 12 in das Doppelzahnrad 13 und von dort in die S2-Getriebestufe 14, wird von dort auf die zweite Eingangswelle 8 übertragen und läuft dann über zweite S3-Getriebestufe 17 zur Ausgangswelle 9. Der zweite Momentenpfad M2 verläuft von dem Elektromotor 4 über die zweite Eingangswelle 8 zu der zweiten S3-Getriebestufe 17 und dann zu der Ausgangswelle 9.
  • In den bisher beschriebenen Betriebszuständen kann das Fahrzeug 1 als Hybridfahrzeug oder ausschließlich mit der Verbrennungskraftmaschine betrieben werden.
  • Betriebszustand 1/EM
  • In der 9 ist der Betriebszustand 1/EM dargestellt. In diesem Betriebszustand wird das Fahrzeug 1 ausschließlich elektromotorisch betrieben. In diesem Betriebszustand befindet sich die S1-Schalteinrichtung in Neutralstellung, die S2-Schalteinrichtung ebenfalls in Neutralstellung und die S3-Schalteinrichtung in der Schaltstellung E. Die Verbrennungskraftmaschine 3 ist abgekoppelt, sodass sich kein erster Momentenpfad M1 ergibt. Der zweite Momentenpfad M2 verläuft vom Elektromotor 4 über die erste Eingangswelle 7 zu der ersten S3-Getriebestufe 16 und dann zur Ausgangswelle 9. Dieser Betriebszustand wird insbesondere zum Anfahren des Fahrzeugs 1 verwendet, da das Hybridgetriebe 1 keine reibschlüssigen Elemente aufweist, die ein verbrennungsmotorisches Fahren ermöglichen würden.
  • Betriebszustand 2/EM
  • In der 10 ist der Betriebszustand Gang 2/EM dargestellt, wobei es sich um einen reinen elektromotorischen Zustand handelt. In diesem Betriebszustand sind die S1-Schalteinrichtung und die S2-Schalteinrichtung beide in Neutralstellung. Die S3-Schalteinrichtung befindet sich dagegen in der Schaltstellung F. Wie zuvor ergibt sich wieder kein erster Momentenpfad M1. Der zweite Momentenpfad M2 verläuft von dem Elektromotor 4 zu der zweiten Eingangswelle 8, über die zweite S3-Getriebestufe 17 zu der Ausgangswelle 9.
  • Betriebszustand R
  • In der 11 ist der Betriebszustand R (Rückwärtsgang) dargestellt, wobei dieser jedoch identisch zu dem Betriebszustand 1 ist, mit dem Unterschied, dass der Elektromotor 4 in Gegenrichtung betrieben wird. Somit wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.
  • Betriebszustand Generator
  • In der 12 ist schließlich der Betriebszustand Generator gezeigt. In diesem Betriebszustand befinden sich die S1-Schalteinrichtung und die S3-Schalteinrichtung jeweils in Neutralstellung. Die S2-Schalteinrichtung befindet sich in der Schaltstellung C, sodass die erste und die zweite Eingangswelle 7, 8 miteinander drehfest gekoppelt sind. In diesem Zustand kann die Verbrennungskraftmaschine 3 unmittelbar den Elektromotor 4 antreiben, sodass dieser als Generator wirken kann und beispielsweise eine Speichereinrichtung aufladen kann.
  • Wie dargestellt, ist durch die Getriebestruktur ein sechsgängiges Fahren mit eingekoppelter Verbrennungskraftmaschine möglich, sodass eine komfortable Gangwahl jederzeit getroffen werden kann. Der Elektromotor 4 stützt bei dem Wechseln des oder der Betriebszustände. Es sind auch mehrere rein elektromotorische Betriebszustände möglich, wobei der Verbrennungsmotor dann beim Wechseln des Betriebszustandes ebenfalls stützend eingreifen kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeug
    2
    Hybridgetriebe
    3
    Verbrennungskraftmaschine
    4
    Elektromotor
    5
    Räder
    6
    Differentialeinrichtung
    7
    erste Eingangswelle
    8
    zweite Eingangswelle
    9
    Ausgangswelle
    10
    Doppelgetriebestufe
    11
    erste S1 -Getriebestufe
    11.1
    Festrad
    11.2
    Losrad
    12
    zweite S1-Getriebestufe
    12.1
    Festrad
    12.2
    Zahnradabschnitt
    13
    Doppelzahnrad
    14
    S2-Getriebestufe
    14.1
    Losrad
    14.2
    Zahnradabschnitt
    15
    Doppelgetriebestufe
    16
    erste S3-Getriebestufe
    16.1
    Festrad
    16.2
    Losrad
    17
    zweite S3-Getriebestufe
    17.1
    Festrad
    17.2
    Losrad
    A
    Schaltzustand
    B
    Schaltzustand
    C
    Schaltzustand
    D
    Schaltzustand
    E
    Schaltzustand
    F
    Schaltzustand
    S1
    Schalteinrichtung
    S2
    Schalteinrichtung
    S3
    Schalteinrichtung
    M1
    erster Momentenpfad
    M2
    zweiter Momentenpfad

Claims (9)

  1. Hybridgetriebe (2) für ein Fahrzeug (1) mit einer ersten Eingangswelle (7) zur Kopplung mit einer Verbrennungskraftmaschine (39), mit einer zweiten Eingangswelle (8) zur Kopplung mit einem Elektromotor (4), wobei die erste und die zweite Eingangswelle (7,8) koaxial zueinander ausgerichtet sind, mit einer Ausgangswelle (9), wobei die Ausgangswelle (9) parallel zu der ersten und/oder zweiten Eingangswelle (7,8) angeordnet ist, mit einer S1-Doppelgetriebestufe (10) und mit einer S1-Schalteinrichtung, wobei die S1-Doppelgetriebestufe (10) eine erste und eine zweite S1-Getriebestufe (11,12) aufweist und wobei die S1-Schalteinrichtung wahlweise die erste Eingangswelle (7) über die erste S1-Getriebestufe (11) oder die erste Eingangswelle (7) über die zweite S1-Getriebestufe (12) mit der Ausgangswelle (9) getriebetechnisch verbinden kann, mit einer S2-Getriebestufe (14) und mit einer S2-Schalteinrichtung, wobei die S2-Schalteinrichtung wahlweise die zweite Eingangswelle (8) mit der S2-Getriebestufe (14) oder die zweite Eingangswelle (8) mit der ersten Eingangswelle (7) getriebetechnisch verbinden kann, mit einer S3-Doppelgetriebestufe (15) und mit einer S3-Schalteinrichtung, wobei die S3-Doppelgetriebestufe (15) eine erste und eine zweite S3-Getriebestufe (16,17) aufweist und wobei die S3-Schalteinrichtung wahlweise die zweite Eingangswelle (8) über die erste S3-Getriebestufe (16) oder die zweite Eingangswelle (8) über die zweite S3-Getriebestufe (17) mit der Ausgangswelle (9) getriebetechnisch verbinden kann, mit einem Doppelzahnrad (13) mit einem S1-Zahnradabschnitt (12.2) und einem S2-Zahnradabschnitt (14.2), wobei der S1-Zahnradabschnitt (12.2) einen Teil der S1-Doppelgetriebestufe (10) und der S2-Zahnradabschnitt (14.2) einen Teil der S2-Getriebestufe (14) bildet.
  2. Hybridgetriebe (2) nach Anspruch 1, wobei das Doppelzahnrad (13) als ein Losrad auf der Ausgangswelle (9) ausgebildet ist.
  3. Hybridgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die S1-Schalteinrichtung auf der Ausgangswelle (9) angeordnet ist und das Doppelzahnrad (13) mit der Ausgangswelle (9) drehfest setzen kann, um die erste Eingangswelle (7) über die zweite S1-Getriebestufe (12) mit der Ausgangswelle (9) getriebetechnisch zu verbinden, oder ein Losrad (11.2) der ersten S1-Getriebestufe mit der Ausgangswelle (9) drehfest setzen kann, um die erste Eingangswelle (7) über die erste S1-Getriebestufe (11) mit der Ausgangswelle (9) getriebetechnisch zu verbinden.
  4. Hybridgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die S2-Schalteinrichtung auf der zweiten Eingangswelle (8) angeordnet ist und ein Losrad (14.1) der S2-Getriebestufe mit der zweiten Eingangswelle (8) drehfest setzen kann, wobei das Losrad (14.1) mit dem S2-Zahnradabschnitt (14.2) kämmt.
  5. Hybridgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die S3-Schalteinrichtung auf der Ausgangswelle (9) angeordnet ist und wahlweise ein Losrad (16.2) der ersten S3-Getriebestufe (16) drehfest setzen kann, um die zweite Eingangswelle (8) über die erste S3-Getriebestufe (16) mit der Ausgangswelle (9) getriebetechnisch zu verbinden, oder ein Losrad (17.2) der zweiten S3-Getriebestufe (17) mit der Ausgangswelle (9) drehfest setzen kann, um die zweite Eingangswelle (8) über die zweite S3-Getriebestufe (17) mit der Ausgangswelle (9) getriebetechnisch zu verbinden.
  6. Hybridgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die S1-Schalteinrichtung, die S2-Schalteinrichtung und/oder die S3-Schalteinrichtung als unsynchronisierende Schalteinrichtungen, insbesondere Schiebemuffeneinrichtungen, ausgebildet sind.
  7. Verfahren zum Betreiben des Hybridgetriebes (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch eine Änderung der Schaltstellung der S1-Schalteinrichtung, der S2-Schalteinrichtung und/oder der der S3-Schalteinrichtung der Betriebszustand geändert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei bei einer Änderung des Betriebszustands der Elektromotor (4) und die Verbrennungskraftmaschine (3) so angesteuert werden, so dass die Änderung zugkraftunterbrechungsfrei umgesetzt ist.
  9. Fahrzeug (1), aufweisend ein Hybridgetriebe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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