DE102019202964A1 - Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges - Google Patents

Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges Download PDF

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Thomas Martin
Fabian Kutter
Johannes Kaltenbach
Peter Ziemer
Martin Brehmer
Oliver BAYER
Thomas Kroh
Michael Wechs
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Abstract

Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Doppelkupplungsanordnung (14), die eine erste und eine zweite Kupplung (K1,K2) aufweist, die ein gemeinsames, mit einem Verbrennungsmotor (12) verbindbares Eingangsglied (EG) beinhalten, wobei die erste Kupplung (K1) ein erstes Ausgangsglied (AG1) beinhaltet und wobei die zweite Kupplung (K2) ein zweites Ausgangsglied (AG2) beinhaltet, wobei der ersten Kupplung (K1) eine erste Betätigungseinrichtung (S1) zugeordnet ist und wobei der zweiten Kupplung (K2) eine zweite Betätigungseinrichtung (S2) zugeordnet ist, und mit einer Getriebeanordnung (16), die ein erstes Teilgetriebe (32) und ein zweites Teilgetriebe (34) aufweist, wobei eine Eingangswelle (24) des ersten Teilgetriebes (32) mit dem ersten Ausgangsglied (AG1) verbunden ist und wobei eine Eingangswelle (26) des zweiten Teilgetriebes (34) mit dem zweiten Ausgangsglied (AG2) verbunden ist, wobei die zweite Betätigungseinrichtung (S2) sowohl der zweiten Kupplung (K2) der Doppelkupplungsanordnung (14) zugeordnet ist als auch einer Schaltkupplung (C; E) des ersten Teilgetriebes (32) und/oder wobei die erste Betätigungseinrichtung (S1") sowohl der ersten Kupplung (K1) der Doppelkupplungsanordnung (14) zugeordnet ist als auch einer Schaltkupplung (F) des zweiten Teilgetriebes (34).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer Doppelkupplungsanordnung, die eine erste und eine zweite Kupplung aufweist, die ein gemeinsames, mit einem Verbrennungsmotor verbindbares Eingangsglied beinhalten, wobei die erste Kupplung ein erstes Ausgangsglied beinhaltet und wobei die zweite Kupplung ein zweites Ausgangsglied beinhaltet, wobei der ersten Kupplung eine erste Betätigungseinrichtung zugeordnet ist und wobei der zweiten Kupplung eine zweite Betätigungseinrichtung zugeordnet ist, und mit einer Getriebeanordnung, die ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe aufweist, wobei eine Eingangswelle des ersten Teilgetriebes mit dem ersten Ausgangsglied verbunden ist und wobei eine Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mit dem zweiten Ausgangsglied verbunden ist.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Antriebsstranges.
  • Eine Getriebeanordnung der oben beschriebenen Art ist bekannt aus dem Dokument DE 10 2006 036 758 A1 . Das dort offenbarte automatisierte Doppelkupplungsgetriebe weist zwei Eingangswellen sowie mindestens eine Abtriebswelle und eine unsynchronisierte Gangkupplung auf, wobei jeder der Eingangswellen zur Verbindung mit der Antriebswelle eines Antriebsmotors jeweils eine separate Motorkupplung und zur Verbindung mit der Abtriebswelle jeweils eine Gruppe von unterschiedlich übersetzten Gang-Zahnrädern mit jeweils einem Festrad und einem über eine zugeordnete Gangkupplung schaltbaren Losrad zugeordnet sind. Zur Vereinfachung des Aufbaus und der Steuerbarkeit sind die beiden Motorkupplungen als unsynchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet. Als Anfahr- und Synchronisiermittel sind zwei Elektromaschinen vorgesehen, die wechselweise jeweils mit einer der Eingangswellen in Triebverbindung stehen.
  • Doppelkupplungsgetriebe stellen sei einigen Jahren eine Alternative zu Wandler-Automatikgetrieben dar. Doppelkupplungsgetriebe weisen eine Doppelkupplungsanordnung auf, die eingangsseitig mit einer Antriebsmaschine wie einem Verbrennungsmotor verbindbar ist. Ein Ausgangsglied einer ersten Reibkupplung der Kupplungsanordnung ist mit einer ersten Eingangswelle eines ersten Teilgetriebes verbunden, das typischerweise den geraden oder den ungeraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet ist. Ein Ausgangsglied einer zweiten Reibkupplung der Doppelkupplungsanordnung ist mit einer zweiten Eingangswelle eines zweiten Teilgetriebes verbunden, das typischerweise den anderen Vorwärtsgangstufen zugeordnet ist.
  • Die den Teilgetrieben zugeordneten Gangstufen können in der Regel automatisiert ein- und ausgelegt werden. Im normalen Fahrbetrieb ist eine der Kupplungen der Doppelkupplungsanordnung geschlossen. In dem anderen inaktiven Teilgetriebe kann dann eine Anschlussgangstufe vorab geschaltet werden. Durch überschneidende Betätigung der zwei Reibkupplungen kann dann ein Gangwechsel im Wesentlichen ohne Zugkraftunterbrechung durchgeführt werden.
  • Kraftfahrzeuggetriebe werden in der Regel entweder für den Front- oder Heck-Quereinbau in einem Kraftfahrzeug konstruiert, wobei insbesondere auf eine kurze axiale Baulänge geachtet wird. Alternativ hierzu werden Getriebe für einen Längseinbau in einem Kraftfahrzeug konstruiert, wobei insbesondere auf eine radial kompakte Bauweise geachtet wird.
  • Bei den Front- bzw. Heck-Quer-Getrieben sind einer Eingangswellenanordnung häufig zwei achsparallel angeordnete Vorgelegewellen zugeordnet, so dass der Leistungsfluss entweder von der Eingangswellenanordnung über die eine Vorgelegewelle oder über die andere Vorgelegewelle erfolgen kann. Die Vorgelegewellen sind dabei auch als Ausgangswellen ausgebildet und stehen in der Regel beide mit einem Differential zur Verteilung von Antriebsleistung auf angetriebene Räder in Eingriff.
  • Ein weiterer Trend auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugantriebsstränge ist die sogenannte Hybridisierung. Generell bedeutet dies, dass einem Antriebsmotor in Form einer Verbrennungsmaschine eine elektrische Maschine als weitere Antriebsmaschine zugeordnet wird. Hierbei wird zwischen einer Vielzahl von unterschiedlichen Konzepten unterschieden, die jeweils eine unterschiedliche Anbindung der elektrischen Maschine an das Getriebe vorsehen. Bei Doppelkupplungsgetrieben ist eine typische Variante darin zu sehen, eine elektrische Maschine konzentrisch zu einem Eingangsglied der Doppelkupplungsanordnung anzuordnen. Um in diesem Fall die elektrische Maschine nicht nur zum Unterstützen des Verbrennungsmotors verwenden zu können, sondern auch einen rein elektromotorischen Fahrbetrieb einrichten zu können, ist das Eingangsglied der Doppelkupplungsanordnung dabei in der Regel über eine Trennkupplung bzw. eine Verbrennungsmotor-Abkoppeleinrichtung mit dem Verbrennungsmotor verbunden.
  • Die Hybridisierung von Getrieben stellt im Hinblick auf die eingangs genannten Anforderungen an radialen und/oder axialen Bauraum hohe Anforderungen.
  • Bei dem Doppelkupplungsgetriebe, das aus der eingangs genannten DE 10 2006 036 758 A1 bekannt geworden ist, ist jedem Teilgetriebe eine elektrische Maschine zugeordnet. Ferner ist die Doppelkupplungsanordnung durch zwei unsynchronisierte Klauenkupplungen gebildet. Die zum Anfahren und zum Synchronisieren bei Gangwechseln notwendigen Drehzahlanpassungen werden dabei über die elektrischen Maschinen realisiert. Die unsynchronisierten Klauenkupplungen sind in einem gemeinsamen Kupplungsblock zusammengefasst, der zwei Schaltstellungen, in denen jeweils eine der beiden Kupplungen geschlossen ist, und eine Neutralstellung mit vollständig unterbrochenem Kraftfluss aufweist. Bei Gangwechseln in einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb ist immer ein Umschalten der Kupplungen der Doppelkupplungsanordnung notwendig. Ferner müssen je nach Art des Gangwechsels eine oder beide elektrische Maschinen zur Synchronisierung und/oder zur Lastübernahme angesteuert werden. Ferner muss der Verbrennungsmotor bei derartigen Gangwechseln sich immer selber synchronisieren. Ferner benötigt das aus diesem Stand der Technik bekannte Doppelkupplungsgetriebe eine vergleichsweise hohe Anzahl an Betätigungseinrichtungen.
  • Es ist vor diesem Hintergrund eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug sowie verbesserte Verfahren zum Betreiben eines solchen Antriebsstranges anzugeben.
  • Die obige Aufgabe wird zum einen gelöst durch einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer Doppelkupplungsanordnung, die eine erste und eine zweite Kupplung aufweist, die ein gemeinsames, mit einem Verbrennungsmotor verbindbares Eingangsglied beinhalten, wobei die erste Kupplung ein erstes Ausgangsglied beinhaltet und wobei die zweite Kupplung ein zweites Ausgangsglied beinhaltet, wobei der ersten Kupplung eine erste Betätigungseinrichtung zugeordnet ist und wobei der zweiten Kupplung eine zweite Betätigungseinrichtung zugeordnet ist, und mit einer Getriebeanordnung, die ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe aufweist, wobei eine Eingangswelle des ersten Teilgetriebes mit dem ersten Ausgangsglied verbunden ist und wobei eine Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mit dem zweiten Ausgangsglied verbunden ist, wobei die zweite Betätigungseinrichtung sowohl der zweiten Kupplung der Doppelkupplungsanordnung zugeordnet ist als auch einer Schaltkupplung des ersten Teilgetriebes und/oder wobei die erste Betätigungseinrichtung sowohl der ersten Kupplung der Doppelkupplungsanordnung zugeordnet ist als auch einer Schaltkupplung des zweiten Teilgetriebes.
  • Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges der erfindungsgemäßen Art, mit den Schritten, ausgehend von einem Zustand, bei dem (i) die erste Kupplung oder die zweite Kupplung geschlossen ist, bei dem (ii) die andere Kupplung geöffnet ist und bei dem (iii) Antriebsleistung über die geschlossene Kupplung übertragen wird: Öffnen aller Schaltkupplungen des der anderen Kupplung zugeordneten Teilgetriebes, falls erforderlich; Synchronisieren der Drehzahl der der anderen Kupplung zugeordneten Eingangswelle mittels der der anderen Kupplung zugeordneten elektrischen Maschine; und Schließen der anderen Kupplung.
  • Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges der erfindungsgemäßen Art, mit den Schritten, in einem rein elektromotorischen Fahrbetrieb Antriebsleistung der ersten elektrischen Maschine über das erste Teilgetriebe bereitzustellen und gleichzeitig Antriebsleistung der zweiten elektrischen Maschine über das zweite Teilgetriebe bereitzustellen, wobei eine Lastschaltung realisiert wird, indem eine der elektrischen Maschinen die Zugkraft über das zugeordnete Teilgetriebe aufrecht erhält, während in dem anderen Teilgetriebe ein Gangwechsel vollzogen wird.
  • Durch die Maßnahme, wenigstens einer Betätigungseinrichtung der zwei Betätigungseinrichtungen sowohl eine Kupplung der Doppelkupplungsanordnung als auch eine Schaltkupplung eines Teilgetriebes zuzuordnen, kann die Anzahl der zur Betätigung des Antriebsstranges notwendigen Betätigungseinrichtungen reduziert werden. Hierdurch können Bauraum/Gewicht eingespart werden. Unter einer Betätigungseinrichtung wird vorliegend insbesondere eine solche Einrichtung verstanden, die dazu in der Lage ist, eine Betätigungskraft in einer ersten und in einer entgegengesetzten zweiten axialen Richtung auszuüben, um eine Kupplung des Antriebsstranges zu betätigen. Generell ist es denkbar, dass die Betätigungseinrichtung manuell aktuiert wird. Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn die Betätigungseinrichtung auch wenigstens einen Aktuator aufweist, der dazu in der Lage ist, die genannten Betätigungskräfte zu erzeugen. Der Aktuator der Betätigungseinrichtung kann ein elektromotorischer Aktuator sein, kann ein hydraulischer Aktuator sein, kann ein elektrohydraulischer Aktuator sein oder kann ein elektromagnetischer Aktuator sein, um einige Beispiele zu nennen.
  • Eine Betätigungseinrichtung beinhaltet dabei vorzugsweise ein innerhalb eines Gehäuses des Antriebsstranges axial verschiebliches Element, wie beispielsweise eine Schaltstange. Das axial verschiebliche Element ist vorzugsweise mittels des zugeordneten Aktuators in den beiden entgegengesetzten Richtungen axial verschiebbar. Das axial verschiebliche Element ist vorzugsweise sowohl mit der zugeordneten Kupplung der Doppelkupplungsanordnung gekoppelt, als auch mit der zugeordneten Schaltkupplung. Zu diesem Zweck kann das axial verschiebliche Element beispielsweise Schaltgabeln oder Schaltwippen aufweisen, die in zugeordnete Schaltmuffen der Kupplung der Doppelkupplungsanordnung und der Schaltkupplung des Teilgetriebes greifen.
  • Unter einer Zuordnung einer Betätigungseinrichtung zu einer Kupplung der Doppelkupplungsanordnung und zu einer Schaltkupplung kann verstanden werden, dass diese Kupplungen zwangsläufig gleichzeitig geschaltet werden. Bevorzugt ist die Zuordnung jedoch so realisiert, dass die Kupplungen alternativ geschaltet werden, wobei vorzugsweise auch eine Neutralstellung realisiert ist, in der keine dieser zwei Kupplungen geschlossen ist bzw. beide geöffnet sind.
  • Bei der Getriebeanordnung sind die erste Eingangswelle und die zweite Eingangswelle vorzugsweise koaxial zueinander angeordnet. Die erste Eingangswelle ist vorzugsweise als Innenwelle ausgebildet. Die zweite Eingangswelle ist vorzugsweise als Hohlwelle ausgebildet. Die Getriebeanordnung weist vorzugsweise genau eine Vorgelegewelle auf. Vorzugsweise ist die eine Vorgelegewelle gleichzeitig eine Ausgangswelle der Getriebeanordnung. Vorzugsweise ist die Vorgelegewelle zu diesem Zweck mit einem Abtriebsrad verbunden, das dazu ausgebildet ist, eine Leistungsverteilungsanordnung wie ein Differential anzutreiben.
  • Unter schaltbaren Radsätzen werden vorliegend Radsätze verstanden, die ein Losrad und ein Festrad aufweisen, die miteinander kämmend in Eingriff stehen, und die mittels einer zugeordneten Schaltkupplung schaltbar sind. Bei einem geschalteten Radsatz ist das Losrad dieses Radsatzes mit der zugeordneten Welle drehfest verbunden. Die Radsätze sind vorzugsweise Stirnradsätze, die vorzugsweise jeweils eine der zwei Eingangswellen und die Vorgelegewelle miteinander verbinden.
  • Jedem Radsatz ist vorzugsweise eine reguläre Vorwärtsgangstufe zugeordnet, d.h. eine feste Übersetzung. Die Getriebeanordnung weist vorzugsweise keinen Radsatz auf, der einer Rückwärtsgangstufe zugeordnet ist. Rückwärtsfahren wird vorzugsweise ausschließlich über eine elektrische Maschine realisiert.
  • Das erste Teilgetriebe ist in einer bevorzugten Ausführungsform den ungeraden Gangstufen zugeordnet. In entsprechender Weise ist das zweite Teilgetriebe in einer bevorzugten Ausführungsform den geraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet.
  • Unter einer Verbindung wird vorliegend insbesondere verstanden, dass die zwei miteinander zu verbindenden Elemente dauerhaft drehfest miteinander verbunden sind; sie können alternativ aber bedarfsweise drehfest miteinander verbunden sein. Unter einer drehfesten Verbindung wird vorliegend verstanden, dass die so verbundenen Elemente mit einer zueinander proportionalen Drehzahl drehen.
  • In einer bevorzugten Variante ist die Reihenfolge der Elemente ausgehend von einem Eingang der Getriebeanordnung folgende: Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 4, Schaltkupplungspaket für die Vorwärtsgangstufen 4 und 2, Radsatz für die Vorwärtsgang stufe 2, Schaltkupplung für die Vorwärtsgangstufe 3 (oder die Vorwärtsgangstufe 5), Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 3 (oder 5), Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 1, Schaltkupplungspaket für die Vorwärtsgangstufen 1 und 5 (oder 1 und 3), und Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 5 (oder 3).
  • Die Schaltkupplungspakete für die Vorwärtsgangstufen 2 und 4 sowie 1 und 5 (oder 1 und 3) sind vorzugsweise an einer Vorgelegewelle angeordnet. Eine Schaltkupplung für die Vorwärtsgangstufe 3 (oder 5) ist vorzugsweise koaxial zu den Eingangswellen angeordnet.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist zwischen dem Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 2 und der Schaltkupplung für die Vorwärtsgangstufe 3 (oder die Vorwärtsgangstufe 5) ein Radsatz für eine Vorwärtsgangstufe 6 angeordnet. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn eine Schaltkupplung für die Vorwärtsgangstufe 6 an der Vorgelegewelle angeordnet ist, und zwar in einer Schaltkupplungsebene bzw. ausgerichtet mit der Schaltkupplung für die Vorwärtsgangstufe 3 (oder die Vorwärtsgangstufe 5).
  • In einer bevorzugten Variante ist die zweite Betätigungseinrichtung sowohl der zweiten Kupplung der Doppelkupplungsanordnung als auch jener Schaltkupplung des ersten Teilgetriebes zugeordnet, die zum Schalten der Vorwärtsgangstufe 3 (oder der Vorwärtsgangstufe 5) an der ersten Eingangswelle angeordnet ist.
  • Ferner kann bei der bevorzugten Ausführungsform stattdessen oder akkumulativ hierzu die erste Kupplung der Doppelkupplungsanordnung mit jener Schaltkupplung des zweiten Teilgetriebes gekoppelt sein, die der Vorwärtsgangstufe 6 zugeordnet ist.
  • Unter einem Schaltkupplungspaket wird generell eine Anordnung aus zwei Schaltkupplungen verstanden, die mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung alternativ betätigbar sind. Ferner weist ein Schaltkupplungspaket in der Regel eine Neutralstellung auf, bei der keine der zwei Schaltkupplungen des Paketes geschlossen ist. Ein derartiges Schaltkupplungspaket kann auch als Doppelschaltelement bezeichnet werden. Bevorzugt bilden die Kupplung der Doppelkupplungsanordnung und die Schaltkupplung, die mittels einer gemeinsamen Betätigungseinrichtung betätigbar sind, funktional ein derartiges Schaltkupplungspaket, auch wenn die Kupplungen räumlich voneinander getrennt angeordnet sind.
  • Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der Antriebsstrang eine erste elektrische Maschine, die mit der ersten Eingangswelle verbunden ist, und/oder eine zweite elektrische Maschine, die mit der zweiten Eingangswelle verbunden ist.
  • Hierbei kann eine Steuereinrichtung des Antriebsstranges dazu eingerichtet sein, wenigstens folgende Fahrbetriebsmodi einzurichten: einen rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb, einen rein elektrischen Fahrbetrieb mittels der ersten elektrischen Maschine und einen rein elektrischen Fahrbetrieb mittels der zweiten elektrischen Maschine.
  • Die Steuereinrichtung ist ferner vorzugsweise dazu eingerichtet, einen Hybrid-Fahrbetrieb einzurichten, bei dem Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor und elektromotorischer Antriebsleistung von der ersten elektrischen Maschine und/oder der zweiten elektrischen Maschine bereitgestellt wird. Der Hybrid-Fahrmodus kann ein Antriebsmodus sein, kann jedoch auch ein Modus sein, bei dem mechanische Antriebsleistung zumindest teilweise in die elektrischen Maschinen eingespeist wird, um diese als Generator zum Laden einer Fahrzeugbatterie zu betreiben.
  • Der Antriebsstrang, der in diesem Fall als Hybrid-Antriebsstrang ausgebildet ist, ist vorzugsweise ferner dazu eingerichtet, einen sogenannten Segelbetrieb durchzuführen, bei dem ausgehend von einer mittleren oder hohen Fahrgeschwindigkeit der Verbrennungsmotor abgekoppelt wird und die Fahrgeschwindigkeit beispielsweise durch intermittierendem Betrieb von einer oder beiden elektrischen Maschinen aufrecht erhalten wird. Auch ein Standladen ist möglich. Generell ist ein solcher Hybrid-Antriebsstrang folglich in allen denkbaren elektromotorischen, verbrennungsmotorischen oder oder Hybrid-Fahrmodi betreibbar.
  • Auch ein sogenannter Kriechmodus ist möglich, insbesondere dann, wenn man einen seriellen Betrieb einrichtet.
  • Unter einem seriellen Betrieb wird vorliegend verstanden, dass in einem rein elektromotorischen Fahrbetrieb mittels einer der zwei elektrischen Maschinen die andere elektrische Maschine gleichzeitig von dem Verbrennungsmotor angetrieben und als Generator betrieben wird, um eine Fahrzeugbatterie zu laden. Die Fahrzeugbatterie ist vorzugsweise dieselbe, aus der die als Motor arbeitende elektrische Maschine Leistung entnimmt.
  • In dem seriellen Betrieb arbeitet also eine elektrische Maschine als Motor und stellt elektromotorische Leistung für einen rein elektromotorischen Fahrbetrieb bereit, beispielsweise für einen Fahrbetrieb in einer Anfahrgangstufe (erster Gang), um ein Fahrzeug in einem sogenannten „Kriechgang“ anzutreiben. In einem solchen Kriechgang liegt die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in der Regel unterhalb einer Geschwindigkeit, bei der der Verbrennungsmotor als Antriebsmotor verwendet werden kann (aufgrund der Übersetzung der niedrigsten Gangstufe bzw. Anfahrgangstufe). Um eine solche niedrige Fahrgeschwindigkeit auch dauerhaft über die maximale Kapazität der Fahrzeugbatterie hinaus einrichten zu können, kann der oben beschriebene serielle Betrieb realisiert werden.
  • Zudem ist es mit dem Hybrid-Antriebsstrang möglich, zumindest bei einigen Gangwechseln in einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb oder einem Hybrid-Fahrbetrieb eine elektrische Maschine zum Synchronisieren zu verwenden, also den Verbrennungsmotor beim Synchronisieren durch eine elektrische Maschine zu unterstützen. Mit anderen Worten ist in dem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb oder in dem Hybrid-Fahrbetrieb immer eine der elektrischen Maschinen mit dem Verbrennungsmotor verbunden. Hierdurch ist eine Lastpunktverschiebung an dem Verbrennungsmotor möglich und diese elektrische Maschine kann bei der Drehzahlregelung unterstützen, wenn ein Schaltelement wie eine Schaltkupplung synchronisiert werden muss. Der Verbrennungsmotor muss sich folglich nicht aus „eigener Kraft“ synchronisieren, sondern wird immer von einer der beiden elektrischen Maschinen bei seiner aktuellen Drehzahl „abgeholt“.
  • Bei dem oben diskutierten Hybrid-Antriebsstrang ist es bevorzugt, wenn beide elektrische Maschinen als Generator oder als Motor betreibbar sind.
  • Die elektrischen Maschinen sind vorzugsweise achsparallel zu der Getriebeanordnung angeordnet. Die Längsachsen der elektrischen Maschinen sind folglich vorzugsweise parallel, jedoch versetzt zu sowohl den Eingangswellen als auch der Vorgelegewelle angeordnet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die erste Kupplung der Doppelkupplungsanordnung und/oder die zweite Kupplung der Doppelkupplungsanordnung und/oder wenigstens eine Schaltkupplung der Getriebeanordnung als Klauenkupplung ausgebildet, also als nichtsynchronisiertes Schaltelement. Eine solche Klauenkupplung weist insbesondere keine Reibelemente zum Synchronisieren von miteinander zu verbindenden Bauteilen auf.
  • Durch die Tatsache, dass vorzugsweise jedem Teilgetriebe eine eigene elektrische Maschine zugeordnet ist, können Funktionen der Synchronisierung und/oder der Lastübernahme mittels der elektrischen Maschinen erfolgen. Demzufolge können die oben genannten Kupplungen als Klauenkupplungen ausgebildet werden, so dass sich sowohl Einsparungspotentiale hinsichtlich des axialen und/oder radialen Bauraumes ergeben, als auch Gewichtsvorteile.
  • In einer insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist die erste elektrische Maschine über einen Gangradsatz des ersten Teilgetriebes mit der ersten Eingangswelle verbunden und/oder ist die zweite elektrische Maschine über einen Gangradsatz des zweiten Teilgetriebes mit der zweiten Eingangswelle verbunden.
  • Generell ist es denkbar, die elektrischen Maschinen koaxial zu den jeweiligen Eingangswellen der Teilgetriebe anzuordnen. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die elektrischen Maschinen achsparallel zu der Eingangswellenanordnung angeordnet sind. Die Verbindung mit der jeweiligen Eingangswelle kann dann über ein Umschlingungsgetriebe oder einen Radsatz erfolgen. Hierzu kann ein separater Radsatz vorgesehen sein. Dies kann den Vorteil einer optimalen Übersetzungsanbindung beinhalten. Wie oben erwähnt, ist es jedoch bevorzugt, wenn die Verbindung der elektrischen Maschinen über jeweilige Gangradsätze erfolgt. Hierdurch kann Gewicht eingespart werden. Eine Übersetzungsanpassung kann vorzugsweise dadurch erfolgen, dass ein Maschinenritzel der jeweiligen elektrischen Maschine nicht direkt mit einem Zahnrad des Gangradsatzes verbunden wird bzw. kämmend in Eingriff steht, sondern noch ein Zwischenrad dazwischengeschaltet ist, so dass die elektrischen Maschinen mit einer optimierten Übersetzung an die jeweiligen Teilgetriebe angebunden sein können. Insbesondere können die elektrischen Maschinen dabei als relativ hochdrehende Maschinen realisiert werden, die folglich kompakt aufgebaut werden können.
  • Dabei ist es von besonderem Vorzug, wenn der Gangradsatz des ersten Teilgetriebes, über den die erste elektrische Maschine mit der ersten Eingangswelle verbunden ist, der höchsten Gangstufe des ersten Teilgetriebes zugeordnet ist, und/oder wenn der Gangradsatz des zweiten Teilgetriebes, über den die zweite elektrische Maschine mit der zweiten Eingangswelle verbunden ist, der höchsten Gangstufe des zweiten Teilgetriebes zugeordnet ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Gangradsatz des ersten Teilgetriebes, über den die erste elektrische Maschine mit der ersten Eingangswelle verbunden ist, an einem ersten axialen Ende der Getriebeanordnung angeordnet, und/oder der Gangradsatz des zweiten Teilgetriebes, über den die zweite elektrische Maschine mit der zweiten Eingangswelle verbunden ist, ist an einem zweiten axialen Ende der Getriebeanordnung angeordnet.
  • Dies ermöglicht eine Anbindung der elektrischen Maschine zum einen an jenen Stellen, an denen hohe Lagerkräfte aufgenommen werden können, da an den axialen Enden der Getriebeanordnung in der Regel Gehäusewände oder Lagerplatten angeordnet sind. Ferner ermöglicht dies eine Anbindung der elektrischen Maschinen so, dass diese Anbindung möglichst unbeeinflusst voneinander bleibt. Zudem ermöglicht diese Art der Verbindung, dass die elektrischen Maschinen axial überlappend zueinander angeordnet werden können. Von besonderem Vorzug ist es, wenn die erste elektrische Maschine und/oder die zweite elektrische Maschine sich zwischen dem ersten axialen Ende der Getriebeanordnung und dem zweiten axialen Ende der Getriebeanordnung erstreckt. Hierdurch kann auch eine axial kompakte Bauweise realisiert werden.
  • Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist das erste Teilgetriebe den ungeraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet und weist drei Radsätze auf, die unterschiedlichen Vorwärtsgangstufen zugeordnet sind, und/oder ist das zweite Teilgetriebe vorzugsweise den geraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet und weist zwei oder drei Radsätze auf, die unterschiedlichen Vorwärtsgangstufen zugeordnet sind.
  • Mit fünf oder sechs Vorwärtsgangstufen kann ein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb über einen großen Geschwindigkeitsbereich realisiert werden. Für sehr niedrige Geschwindigkeitsbereiche kann gegebenenfalls ausschließlich elektromotorisch gefahren werden.
  • Die Getriebeanordnung weist vorzugsweise also nur fünf oder sechs Radsatzebenen auf. Ferner weist die Getriebeanordnung vorzugsweise nur drei Schaltkupplungsebenen auf, in denen jeweils vorzugsweise genau eine Schaltkupplung oder ein Schaltkupplungspaket angeordnet ist.
  • Vorzugsweise weist die Getriebeanordnung nur genau vier Betätigungseinrichtungen auf, von denen zwei den Schaltkupplungspaketen der Getriebeanordnung zugeordnet sind und von denen eine einer Kupplung der Doppelkupplungsanordnung zugeordnet ist und von denen eine einer anderen Kupplung der Doppelkupplungsanordnung sowie einer Schaltkupplung der Getriebeanordnung zugeordnet ist. Alternativ ist es bevorzugt, wenn von den genau vier Betätigungseinrichtungen zwei den Schaltkupplungspaketen der Getriebeanordnung zugeordnet sind, eine einer Kupplung der Doppelkupplungsanordnung sowie einer Schaltkupplung der Getriebeanordnung zugeordnet ist und eine weitere Betätigungseinrichtung der anderen Kupplung der Doppelkupplungsanordnung sowie einer anderen Schaltkupplung der Getriebeanordnung zugeordnet ist.
  • Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform sind die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine baugleich.
  • Hierdurch ergeben sich Kostenvorteile sowie Lagerhaltungsvorteile. Die zwei elektrischen Maschinen können dann quasi „gleichberechtigt“ innerhalb der Getriebeanordnung arbeiten und können beide alternativ als Antriebsmaschine zum Antreiben eines Kraftfahrzeuges und/oder als Generator zum Laden einer Fahrzeugbatterie betrieben werden.
  • Insgesamt ist es bevorzugt, wenn eine Kopplung der Betätigungseinrichtung sowohl mit der Kupplung der Doppelkupplungsanordnung als auch mit der Schaltkupplung des Teilgetriebes so realisiert ist, dass diese Kupplungen alternativ geschlossen werden oder eine Neutralstellung eingerichtet ist, in der beide Kupplungen geöffnet sind.
  • Es versteht sich dabei, dass die gemeinsam betätigten Kupplungen (Kupplung der Doppelkupplungsanordnung und Schaltkupplung) unterschiedlichen Teilgetrieben zugeordnet sind.
  • Insgesamt wird mittels des Antriebsstranges je nach Ausführungsform wenigstens einer der folgenden Vorteile erzielt:
    • - geringer Bauaufwand, da vorzugsweise nur fünf (gegebenenfalls sechs) Radsatzpaare und vier Betätigungseinrichtungen vorzusehen sind,
    • - es ergibt sich ein guter Wirkungsgrad und ein einfacher Aufbau, da insbesondere keine Windungsgangstufen realisiert werden,
    • - es ergeben sich geringe Bauteilbelastungen,
    • - es ergeben sich wenigstens drei elektrische Gangstufen für die erste elektrische Maschine und wenigstens zwei Gangstufen für die zweite elektrische Maschine,
    • - die Getriebeanordnung weist vorzugsweise nur eine Vorgelegewelle auf, die vorzugsweise über nur einen Abtriebsradsatz mit einer Leistungsverteilungseinrichtung verbunden ist,
    • - Schaltvorgänge können schnell und effizient durchgeführt werden, da die Synchronisierung von Gangstufen immer auch unter Verwendung einer elektrischen Maschine durchführbar ist,
    • - ein serieller Betrieb ist sowohl mittels der ersten elektrischen Maschine als auch mittels der zweiten elektrischen Maschine als Generator realisierbar,
    • - es ergibt sich eine hohe Versatilität bei kompakten Abmessungen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges, bei dem ein Synchronisieren der Drehzahl der anderen Kupplung zugeordneten Eingangswelle mittels der der anderen Kupplung zugeordneten elektrischen Maschine erfolgt, ist es bevorzugt, wenn nach dem Schließen der anderen Kupplung die zuerst geschlossene Kupplung geöffnet wird und danach eine Schaltkupplung in dem der anderen Kupplung zugeordneten Teilgetriebe geschlossen wird, wobei das Schlie-ßen der Schaltkupplung durch die der zuerst geschlossenen Kupplung zugeordnete elektrische Maschine gestützt wird und/oder wobei vor dem Schließen der Schaltkupplung diese durch die der anderen Kupplung zugeordnete elektrische Maschine synchronisiert wird..
  • 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 Radsatz-Darstellung einer Ausführungsform eines Hybrid-Antriebsstranges;
    • 2 eine Schalttabelle für einen verbrennungsmotorischen und einen Hybrid-Fahrbetrieb des Hybrid-Antriebsstranges der 1;
    • 3 eine Schalttabelle für einen elektromotorischen Fahrbetrieb mittels der ersten elektrischen Maschine; und
    • 4 eine Schalttabelle für einen elektromotorischen Fahrbetrieb mittels der zweiten elektrischen Maschine;
    • 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Hybrid-Antriebsstranges; und
    • 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Hybrid-Antriebsstranges.
  • In 1 ist in schematischer Form ein Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, dargestellt und generell mit 10 bezeichnet. Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist einen Verbrennungsmotor 12 auf, der mit einem Eingangsglied einer Doppelkupplungsanordnung 14 verbunden ist. Die Doppelkupplungsanordnung 14 ist ausgangsseitig mit einer Hybrid-Getriebeanordnung 16 verbunden. Ein Ausgang der Hybrid-Getriebeanordnung 16 ist mit einer Leistungsverteilungseinrichtung 18 verbunden, die beispielsweise als mechanisches Differential ausgebildet sein kann und die Antriebsleistung auf zwei angetriebene Räder 20L, 20R des Kraftfahrzeuges verteilen kann.
  • Ferner beinhaltet der Hybrid-Antriebsstrang 10 eine Steuereinrichtung 22 zur Steuerung sämtlicher Komponenten hiervon.
  • Die Doppelkupplungsanordnung 14 ist auf einer Achse A1 angeordnet, die koaxial zu einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 12 ist. Die Doppelkupplungsanordnung 14 kann zwei Reibkupplungen aufweist oder eine Reibkupplung und eine nichtsynchronisierte Klauenkupplung. Im vorliegenden Fall beinhaltet die Doppelkupplungsanordnung 14 zwei nichtsynchronisierte Klauenkupplungen K1 und K2. Die zwei Kupplungen K1, K2 weisen ein gemeinsames Eingangsglied EG auf, das drehfest mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 12 verbunden ist. Die erste Kupplung K1 weist ein erstes Ausgangsglied AG1 auf. Die zweite Kupplung K2 weist ein zweites Ausgangsglied AG2 auf. Die Ausgangsglieder AG1, AG2 sind koaxial zueinander angeordnet.
  • Die Getriebeanordnung 16 weist eine erste Eingangswelle 24 und ein zweite Eingangswelle 26 auf. Die Eingangswellen 24, 26 sind koaxial zueinander und zu der Achse A1 angeordnet. Die erste Eingangswelle 24 ist als Innenwelle ausgebildet. Die zweite Eingangswelle 26 ist als Hohlwelle ausgebildet.
  • Die Getriebeanordnung 16 beinhaltet ferner eine Vorgelegewelle 28, die als Ausgangswelle 28 ausgebildet und koaxial zu einer zweiten Achse A2 angeordnet ist. Die Ausgangswelle 28 ist über einen Abtriebsradsatz 30 mit der Leistungsverteilungseinrichtung 18 verbunden, die koaxial zu einer Achse A3 angeordnet ist.
  • An der Ausgangswelle 28 oder an einem Eingangsglied der Leistungsverteilungseinrichtung 18 kann ein Parksperrenrad drehfest festgelegt sein, mittels dessen der Hybrid-Antriebsstrang 10 immobilisiert werden kann. Die zugehörige Parksperreneinrichtung ist aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.
  • Die Getriebeanordnung 16 weist ein erstes Teilgetriebe 32 und ein zweites Teilgetriebe 34 auf. Die Teilgetriebe 32, 34 sind axial versetzt zueinander angeordnet. Das erste Teilgetriebe 32 ist benachbart zu einem ersten axialen Ende der Getriebeanordnung 16 angeordnet. Das zweite Teilgetriebe 34 ist benachbart zu einem zweiten axialen Ende der Getriebeanordnung 16 angeordnet, wobei das zweite axiale Ende benachbart ist zu der Doppelkupplungsanordnung 14. Die Teilgetriebe 30, 32 weisen eine Mehrzahl von schaltbaren Radsätzen auf, die in geschaltetem Zustand jeweils eine Eingangswelle und die Ausgangswelle 28 verbinden.
  • Das erste Teilgetriebe 32 weist einen ersten Radsatz 36 für die Vorwärtsgangstufe 1 sowie einen zweiten Radsatz 38 für die Vorwärtsgangstufe 3 auf. Der zweite Radsatz 38 ist näher an dem zweiten axialen Ende der Getriebeanordnung 16 angeordnet als der erste Radsatz 36. Das erste Teilgetriebe 32 weist ferner einen dritten Radsatz 42 für die Vorwärtsgangstufe 5 auf. Der dritte Radsatz 42 ist näher an dem ersten axialen Ende der Getriebeanordnung angeordnet als der erste Radsatz 36.
  • Zwischen dem ersten Radsatz 36 und dem dritten Radsatz 42 ist ein erstes Schaltkupplungspaket 40 angeordnet, und zwar koaxial zu der Achse A2. Das erste Schaltkupplungspaket 40 beinhaltet eine erste Schaltkupplung A zum Schalten des ersten Radsatzes 36 sowie eine zweite Schaltkupplung E zum Schalten des dritten Radsatzes 42. Die zwei Schaltkupplungen A, E sind alternativ schaltbar und sind als nicht synchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet. Das Schalten eines Radsatzes beinhaltet das drehfeste Verbinden eines Losrades des jeweiligen Radsatzes mit einer zugeordneten Welle. Vorliegend wird beispielsweise der erste Radsatz 36 geschaltet, indem ein an der Ausgangswelle 28 drehbar gelagertes Losrad des ersten Radsatzes 36 drehfest mit der Ausgangswelle 28 verbunden wird, um auf diese Weise den ersten Radsatz in den Leistungsfluss zu bringen.
  • Der zweite Radsatz 38 ist mittels einer Schaltkupplung C schaltbar und weist ein Losrad auf, das drehbar an der ersten Eingangswelle 24 gelagert ist.
  • Das zweite Teilgetriebe 34 weist einen vierten Radsatz 48 für die Vorwärtsgangstufe 2 und einen fünften Radsatz 50 für die Vorwärtsgangstufe 4 auf. Der fünfte Radsatz 50 ist näher an dem zweiten axialen Ende angeordnet als der vierte Radsatz 48. Zwischen den Radsätzen 48, 50 ist ein zweites Schaltkupplungspaket 52 angeordnet, und zwar koaxial zu der Achse A2. Das zweite Schaltkupplungspaket 52 weist eine Schaltkupplung B zum Schalten des vierten Radsatzes 48 und eine Schaltkupplung D zum Schalten des fünften Radsatzes auf. Die Schaltkupplungen B und D sind in dem zweiten Schaltkupplungspaket 52 aufgenommen, derart, dass sie alternativ betätigbar sind.
  • Die Getriebeanordnung 16 weist folglich fünf Radsatzebenen auf, nämlich ausgehend von dem zweiten axialen Ende hin zu dem ersten axialen Ende in folgender Reihenfolge: Radsatz 50 für die Vorwärtsgangstufe 4, Radsatz 48 für die Vorwärtsgangstufe 2, Radsatz 38 für die Vorwärtsgangstufe 3, Radsatz 36 für die Vorwärtsgangstufe 1 und Radsatz 42 für die Vorwärtsgangstufe 5.
  • Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist ferner eine erste elektrische Maschine 56 auf, die koaxial zu einer vierten Achse A4 angeordnet ist. Die erste elektrische Maschine 56 weist ein erstes Ritzel 58 auf, das drehfest mit einem Rotor der ersten elektrischen Maschine 56 verbunden ist und koaxial zu der Achse A4 ist. Das erste Ritzel, das auch als erstes Maschinenritzel bezeichnet werden kann, ist über ein erstes Zwischenrad 59, das an einer nicht näher bezeichneten Achse drehbar gelagert ist, mit einem Gangradsatz des ersten Teilgetriebes 32 verbunden, im vorliegenden Fall mit dem dritten Radsatz 42 für die Vorwärtsgangstufe 5. Genauer gesagt kämmt das erste Ritzel 58 mit dem ersten Zwischenrad 59, und das erste Zwischenrad 59 kämmt mit einem Festrad des dritten Radsatzes 42, wobei das Festrad drehfest mit der ersten Eingangswelle 24 verbunden ist.
  • Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist ferner eine zweite elektrische Maschine 60 auf, die achsparallel zu den Eingangswellen 24, 26 angeordnet ist, und zwar koaxial zu einer fünften Achse A5. Die zweite elektrische Maschine weist ein zweites Ritzel (zweites Maschinenritzel) 62 auf, das koaxial zu der Achse A5 angeordnet ist. Das zweite Ritzel 62 ist mit der zweiten Eingangswelle 26 über einen Gangradsatz des zweiten Teilgetriebes 34 verbunden. Vorliegend ist das zweite Ritzel 62 über ein zweites Zwischenrad 63 mit dem fünften Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 4 verbunden. Genauer gesagt kämmt das zweite Ritzel 62 mit dem zweiten Zwischenrad 63, das an einer nicht näher bezeichneten Achse drehbar gelagert ist, und das zweite Zwischenrad 63 kämmt mit einem Festrad des fünften Radsatzes 50, wobei das Festrad drehfest mit der zweiten Eingangswelle 26 verbunden ist.
  • Die fünf Achsen A1, A2, A3, A4, A5 sind sämtlich parallel miteinander ausgerichtet.
  • Die Doppelkupplungsanordnung 14 ist, wie oben erwähnt, benachbart zu dem zweiten axialen Ende der Getriebeanordnung 16 angeordnet. Der Abtriebsradsatz 30 ist ebenfalls auf der zweiten axialen Seite der Getriebeanordnung 16 angeordnet und ist vorzugsweise axial ausgerichtet mit der Doppelkupplungsanordnung 14 bzw. liegt in etwa in einer Ebene hiermit. Zwischen dem Abtriebsradsatz 30 und dem fünften Radsatz 50 kann an der Ausgangswelle 28 das Parksperrenrad P festgelegt sein.
  • Bei dem Hybrid-Antriebsstrang 10 sind die elektrischen Maschinen 56, 60 jeweils mit einem Gangradsatz ihres zugeordneten Teilgetriebes verbunden, der der höchsten Gangstufe jenes Teilgetriebes zugeordnet ist. Ferner sind die elektrischen Maschinen 56, 60 jeweils über einen Gangradsatz mit ihrem jeweiligen Teilgetriebe verbunden, der vorzugsweise jeweils benachbart zu einem axialen Ende der Getriebeanordnung angeordnet ist. Die Radsätze liegen dabei an gegenüberliegenden axialen Enden.
  • Die elektrischen Maschinen 56, 60 sind axial überlappend zueinander angeordnet. Durch die Anbindung über Zwischenräder 59, 63 können hohe Übersetzungen zu den jeweiligen Gangradsätzen eingerichtet werden, so dass relativ hochdrehend elektrische Maschinen verwendet werden können, die kompakt bauen.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung weist vorliegend genau fünf Vorwärtsgangstufen auf und weist keine Rückwärtsgangstufe auf. Ein Rückwärtsfahrbetrieb kann mittels des Hybrid-Antriebsstranges 10 ausschließlich eingerichtet werden, wenn eine der elektrischen Maschinen 56 oder 60 in umgekehrter Drehrichtung angetrieben wird. Die Getriebeanordnung 16 weist keine Windungsgangstufen auf. Jeder Radsatz 36 bis 50 weist genau ein Losrad und ein Festrad auf, wobei die Losräder der Radsätze 36, 42, 48, 50 drehbar an der Ausgangswelle 28 gelagert sind, und wobei das Losrad des Radsatzes 38 drehbar an der ersten Eingangswelle 24 gelagert ist.
  • Die Doppelkupplungsanordnung 14 und die zwei Schaltkupplungspakete 40, 52 sowie die Schaltkupplung C sind mittels vier Betätigungseinrichtungen S1 bis S4 betätigbar.
  • Eine Betätigungseinrichtung S1 dient zum Betätigen der Kupplung K1 der Doppelkupplungsanordnung 14 und kann die Kupplung K1 schließen oder öffnen.
  • Das erste Schaltkupplungspaket 40 kann mittels einer vierten Betätigungseinrichtung S4 betätigt werden. Mittels der vierten Betätigungseinrichtung S4 kann entweder die Schaltkupplung A geschlossen werden, oder die Schaltkupplung E geschlossen werden oder eine Neutralstellung eingerichtet werden.
  • In entsprechender Weise kann das zweite Schaltkupplungspaket 52 mittels einer dritten Betätigungseinrichtung S3 betätigt werden, um entweder die Kupplung D zu schließen, oder die Kupplung B zu schließen oder eine Neutralstellung einzurichten.
  • Schließlich kann mittels einer zweiten Betätigungseinrichtung S2 die zweite Kupplung K2 der Doppelkupplungsanordnung 14 oder die Schaltkupplung C geschaltet werden. Die zweite Betätigungseinrichtung S2 ist dabei sowohl mit der zweiten Kupplung K2 der Doppelkupplungsanordnung als auch mit der Schaltkupplung C des ersten Teilgetriebes gekoppelt. Die Kopplung ist nach der Art eines Schaltkupplungspaketes realisiert, derart, dass die Betätigungseinrichtung auch eine Neutralstellung einrichten kann, in der die zweite Kupplung K2 und die Schaltkupplung C beide geöffnet sind.
  • Wenn eine Leistungsübertragung in der Getriebeanordnung 10 der 1 über die erste Eingangswelle 24 erfolgt und die erste Kupplung K1 geschlossen ist, befindet sich die dritte Betätigungseinrichtung S3 in einer Neutralstellung. In diesem Fall kann jede der Schaltkupplungen A, E, C des ersten Teilgetriebes alternativ geschaltet werden. Wenn die Schaltkupplung C geschaltet wird, um die Vorwärtsgangstufe drei in diesem Fahrbetrieb einzurichten, ist die zweite Kupplung K2 der Doppelkupplungsanordnung 14 geöffnet. Die zweite Kupplung K2 der Doppelkupplungsanordnung 14 könnte bei Einrichtung der dritten Vorwärtsgangstufe auch geschlossen sein, wenn sich die dritte Betätigungseinrichtung S3 in ihrer Neutralstellung befindet.
  • Wenn andererseits Leistung über die zweite Eingangswelle 26 zu übertragen ist, wird die zweite Kupplung K2 mittels der zweiten Betätigungseinrichtung S2 geschlossen und die erste Kupplung K1 wird mittels der ersten Betätigungseinrichtung S1 geöffnet. Durch das Schließen der zweiten Kupplung K2 wird die Schaltkupplung C für die Vorwärtsgangstufe 3 geöffnet.
  • Anhand der 2 bis 4 werden unterschiedliche Fahrbetriebe erläutert, die mit dem Hybrid-Antriebsstrang 10 der 1 einrichtbar sind. Die gleichen Fahrbetriebe sind jedoch auch mit den Hybrid-Antriebssträngen 10', 10" der 5 und 6 verwendbar.
  • In 2 ist eine Schalttabelle der Schaltelemente K1, K2, A-E in einem rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb oder in einem Hybrid-Fahrbetrieb dargestellt, bei dem Antriebsleistung verbrennungsmotorisch und optional elektromotorisch bereitgestellt wird.
  • Bei sämtlichen in diesem Fahrbetrieb einrichtbaren Vorwärtsgangstufen V1 bis V5 ist alternativ die erste Kupplung K1 oder die zweite Kupplung K2 der Doppelkupplungsanordnung 14 geschlossen. In den Vorwärtsgangstufen V1, V3 und V5 ist die erste Kupplung geschlossen und die zweite Kupplung K2 geöffnet. In den Vorwärtsgangstufen V2 und V4 ist die zweite Kupplung K2 geschlossen und die erste Kupplung K1 geöffnet. In der Vorwärtsgangstufe V1 ist zusätzlich die Schaltkupplung A geschlossen und alle anderen Schaltkupplungen B bis E sind geöffnet. Leistung fließt folglich von dem Verbrennungsmotor über die erste Kupplung K1 und die erste Eingangswelle 24 zu dem ersten Radsatz 36, und von dort über die Schaltkupplung A zu der Ausgangswelle 28.
  • Es versteht sich dabei, dass ein Anfahren aus dem Stillstand in der Regel rein elektromotorisch erfolgt, bis eine Geschwindigkeit erreicht ist, bei der der Verbrennungsmotor über die Kupplung K1 zugeschaltet werden kann, also bei einer Geschwindigkeit, die einer Drehzahl oberhalb der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 12 entspricht. Ein Anfahren aus dem Stillstand erfolgt folglich beispielsweise über die erste elektrische Maschine 56 und den ersten Radsatz 36 für die Vorwärtsgangstufe 1. Sobald eine Geschwindigkeit erreicht ist, die jener des Verbrennungsmotors 12 entspricht, kann die Kupplung K1 geschlossen werden.
  • Beim Wechsel von der Vorwärtsgangstufe V1 in die Vorwärtsgangstufe V2 wird zunächst vorbereitend die Schaltkupplung B für die Vorwärtsgangstufe 2 geschlossen. Dies kann gegebenenfalls unter Zuhilfenahme einer Synchronisierung mittels der zweiten elektrischen Maschine 60 erfolgen.
  • Anschließend werden die Schaltkupplung A für die Vorwärtsgangstufe 1 und die erste Kupplung K1 geöffnet, wobei die Zugkraft mittels der zweiten elektrischen Maschine 60 und dem bereits geschalteten Radsatz 48 für die Vorwärtsgangstufe 2 abgestützt wird. Anschließend kann die zweite Kupplung K2 geschlossen werden, wobei die hierzu notwendige Synchronisierung zum einen durch Drehzahlanpassung des Verbrennungsmotors 12 aber auch durch entsprechende Synchronisierungsmaßnahmen der zweiten elektrischen Maschine 60 erfolgt. In der zweiten Vorwärtsgangstufe fließt Leistung folglich von dem Verbrennungsmotor 12 über die zweite Kupplung K2, die zweite Eingangswelle 26 und den mittels der Schaltkupplung B geschalteten Radsatz 48 für die zweite Vorwärtsgangstufe zu der Ausgangswelle 28.
  • Beim Wechsel in die Vorwärtsgangstufe V3 wird aufgrund der Tatsache, dass die zweite Kupplung K2 und die Schaltkupplung C für die Vorwärtsgangstufe 3 über eine einzelne Betätigungseinrichtung S2 betätigt werden, folgende Vorgehensweise bevorzugt. In der Vorwärtsgangstufe 2 ist die zweite Kupplung K2 geschlossen. Die erste Kupplung K1 ist geöffnet. Zunächst wird Zugkraft über die zweite elektrische Maschine 60 und die Vorwärtsgangstufe 2 abgestützt. Anschließend kann die zweite Kupplung K2 geöffnet und die Schaltkupplung C geschlossen werden, wobei die Neutralstellung der zweiten Betätigungseinrichtung S2 durchfahren wird. Anschließend kann die erste Kupplung K1 geschlossen werden, um die Leistung auf die dritte Vorwärtsgangstufe zu legen, und die Zugkraft der zweiten elektrischen Maschine 60 kann abgebaut werden. Schließlich kann die zweite Schaltkupplung B der zweiten Vorwärtsgangstufe geöffnet werden.
  • Die weiteren Gangwechsel von den Gangstufen V3 nach V4 und von V4 nach V5 ergeben sich in entsprechender Weise.
  • In 3 ist ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb mittels der ersten elektrischen Maschine dargestellt. In einer ersten elektrischen Gangstufe E1.1 ist nur die Schaltkupplung A für die Vorwärtsgangstufe 1 geschlossen. In einer zweite elektrischen Vorwärtsgangstufe E1.2 ist nur die Schaltkupplung C geschlossen. In einer dritten elektromotorischen Gangstufe E1.3 ist die Schaltkupplung E geschlossen.
  • In entsprechender Weise zeigt 4 einen rein elektromotorischen Fahrbetrieb mittels der zweiten elektrischen Maschine 60. In einer ersten Gangstufe E2.1 ist nur die Schaltkupplung B geschlossen. In einer zweiten elektrischen Gangstufe E2.2 ist nur die Schaltkupplung D geschlossen.
  • Im rein elektrischen Fahrbetrieb gemäß den 3 und 4 sind rein elektrische Lastschaltungen (d.h. Schaltvorgänge zwischen Vorwärtsgangstufen ohne oder mit verringerter Zugkraftunterbrechung) möglich. Hierbei wird ein elektromotorischer Fahrbetrieb ausschließlich beispielsweise zwischen den Gangstufen E1.1, E1.2, E1.3 oder ausschließlich zwischen den Gangstufen E2.1 und E2.2 eingerichtet, und es wird geschaltet, währenddessen die andere elektrische Maschine jeweils die Zugkraft aufrecht erhält.
  • Bei einem Gangwechsel beispielsweise von der Vorwärtsgangstufe E1.1 in die Vorwärtsgangstufe E1.2 kann in dem zweiten Teilgetriebe die Schaltkupplung B geschlossen sein und die zweite elektrische Maschine kann folglich die Zugkraft während des Schaltvorganges in dem ersten Teilgetriebe aufrecht erhalten.
  • Eine Umschaltung der zwei Kupplungen K1, K2 der Doppelkupplungsanordnung erfolgt vorzugsweise immer so, dass immer mindestens eine der beiden Kupplungen geschlossen ist. Dies bedeutet, dass im Übergang beide Kupplungen gleichzeitig geschlossen sind.
  • Beispielsweise wird bei einem Wechsel von K1 nach K2 erst die Kupplung K2 zusätzlich zu K1 geschlossen und danach wird K1 geöffnet. Die Kupplung K2 wird dabei mit der zweiten elektrischen Maschine 60 synchronisiert.
  • Bei einem Wechsel von K2 nach K1 wird zusätzlich zu K2 zunächst die erste Kupplung K1 geschlossen und danach wird die zweite Kupplung K2 geöffnet. Die erste Kupplung K1 wird dabei mit der ersten elektrischen Maschine 56 synchronisiert.
  • Mit anderen Worten können die zwei Kupplungen K1 und K2 immer mithilfe einer elektrischen Maschine synchronisiert werden.
  • Bei Lastschaltungen in Hybridbetrieb, unter Verwendung des Verbrennungsmotors, gibt es zwei Möglichkeiten, von einem Gang (Ist-Gang) des ersten Teilgetriebes 32 in einen Gang (Zielgang) des zweiten Teilgetriebes 34 zu schalten. In einer Variante stützt dabei die erste elektrische Maschine 56 im Ist-Gang die Schaltung. Dieses Verfahren ist beim Ist-Gang 1 und 5 möglich, nicht aber beim Ist-Gang 3, da die Schaltkupplung C gemeinsam mit der zweiten Kupplung K2 betätigt wird.
  • Alternativ hierzu ist es möglich, die Schaltung von dem ersten Teilgetriebe 32 auf das zweite Teilgetriebe 34 über die zweite elektrische Maschine 60 im Zielgang abzustützen. Dieses Verfahren ist auch beim Ist-Gang 3 möglich.
  • Andererseits können Schaltungen von dem zweiten Teilgetriebe 34 in das erste Teilgetriebe 32 generell erfolgen, wenn die zweite elektrische Maschine 60 die Zugkraft im Ist-Gang während der Schaltung stützt.
  • Generell ist es dabei auch denkbar, die Zugkraft während der Schaltung mittels der ersten elektrischen Maschine 56 im Zielgang zu stützen. Dieses Verfahren ist jedoch bei dem Zielgang 1 und 5 zwar möglich, nicht aber beim Zielgang 3, aus dem oben genannten Grund.
  • Wenn über die erste Kupplung K1 in einem Gang des ersten Teilgetriebes 32 verbrennungsmotorisch gefahren wird, kann die zweite elektrische Maschine 60 abgekoppelt werden, um Schleppverluste zu vermeiden. Die erste elektrische Maschine 56 bleibt dabei vorzugsweise angekoppelt, um ein Bordnetz mit elektrischer Energie zu versorgen und damit die erste elektrische Maschine 56 zusätzlich antreiben („boosten“) kann. Dies ist besonders wichtig im fünften Gang (da dieser bei Autobahnfahrten über längere Zeit zum Einsatz kommt.
  • In entsprechender Weise kann bei einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb über das zweite Teilgetriebe 34 die erste elektrische Maschine 56 abgekoppelt werden, die zweite elektrische Maschine 60 jedoch angekoppelt bleiben.
  • Wenn die Kupplungen K1 und K2 gleichzeitig geschlossen sind, können der Verbrennungsmotor sowie die zwei elektrische Maschinen 56, 60 gemeinsam über den ersten Gang und den fünften Gang das erste Teilgetriebe antreiben. Wird im Falle einer Verzögerung rekuperiert, können durch Öffnen der ersten Kupplung K1 der Verbrennungsmotor 12 und die zweite elektrische Maschine 60 abgekoppelt werden. Es wird dann im Ist-Gang der ersten elektrischen Maschine 56 rekuperiert. Der Verbrennungsmotor 12 und die zweite elektrische Maschine 60 bleiben verbunden. Falls der Verbrennungsmotor 12 abgeschaltet wird, kann mittels der zweiten elektrischen Maschine 60 schnell ein Wiederstart erfolgen. Alternativ hierzu kann die zweite elektrische Maschine in diesem Fall auch als Generator arbeiten (der Verbrennungsmotor läuft dann weiter). Ein Ankoppeln an den Antriebsstrang durch Schließen von der ersten Kupplung K1 ist schnell möglich.
  • Diese Betriebsart ist aufgrund der gemeinschaftlichen Betätigungseinrichtung S2 generell nicht möglich für die dritte Vorwärtsgangstufe.
  • Andererseits können, wenn die zwei Kupplungen K1 und K2 gleichzeitig geschlossen sind, der Verbrennungsmotor 12, die erste elektrische Maschine 56 und die zweite elektrische Maschine 60 gemeinsam über den zweiten und den vierten Gang des zweiten Teilgetriebes 34 antreiben. Wird im Fall einer Verzögerung rekuperiert, können durch Öffnen der zweiten Kupplung K2 der Verbrennungsmotor 12 und die erste elektrische Maschine 56 abgekoppelt werden. Die weiteren Möglichkeiten sind identisch zu dem Fall, dass gemeinsam über das erste Teilgetriebe angetrieben wird.
  • Es versteht sich, dass ein Standladen möglich ist, und zwar durch Schließen beispielsweise der ersten Kupplung K1, um die erste elektrische Maschine 56 mit dem Verbrennungsmotor 12 zu verbinden, ohne dass ein Kraftschluss zur Abtriebswelle 28 hergestellt wird (d.h. die Getriebeanordnung 16 befindet sich dann in Neutral, alle Schaltkupplungen A bis E sind geöffnet). In diesem Zustand kann der Verbrennungsmotor 12 mit der ersten elektrischen Maschine 56 gestartet werden und es kann eine Bordnetzversorgung durch generatorischen Betrieb der ersten elektrischen Maschine 56 bzw. ein Laden eines elektrischen Energiespeichers erfolgen.
  • Der gleiche Betrieb ist auch in entsprechender Weise bei Schließen der zweiten Kupplung K1 möglich.
  • Es können auch beide Kupplungen K1 und K2 gleichzeitig geschlossen werden, um einen Generatorbetrieb mit beiden elektrischen Maschinen 56, 60 zu ermöglichen.
  • Die zwei elektrischen Maschinen 56, 60 sind vorzugsweise identisch dimensioniert.
  • Die zweite Kupplung K2 kann geschlossen werden, wenn ein sogenannter serieller Betrieb eingerichtet wird. Hierbei wird die erste Kupplung K1 geöffnet. Über das erste Teilgetriebe 32 und die erste elektrische Maschine 56 wird ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb in einer Gangstufe eingerichtet, beispielsweise in der Vorwärtsgangstufe 1. Der Verbrennungsmotor 12 treibt über die geschlossene zweite Kupplung K2 die zweite elektrische Maschine 60 an und betreibt diese als Generator, so dass die von der ersten elektrischen Maschine 56 in diesem rein elektrischen Fahrbetrieb aus einer Fahrzeugbatterie entnommene Leistung über die zweite elektrische Maschine 60 wieder gleichzeitig eingespeist werden kann, zumindest teilweise.
  • Ein derartiger serieller Betrieb ist auch umgekehrt möglich, wenn man rein elektrisch mittels der zweiten elektrischen Maschine 60 fährt und der Verbrennungsmotor 12 die erste elektrische Maschine 56 antreibt. Im letzteren Fall ist die erste Kupplung K1 geschlossen und die zweite Kupplung K2 ist geöffnet.
  • Der serielle Betrieb wird insbesondere in einem sogenannten Kriechmodus verwendet, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner ist als eine minimale Geschwindigkeit, die verbrennungsmotorisch einrichtbar ist.
  • In 5 ist ein weitere Ausführungsform eines Hybrid-Antriebsstranges 10' dargestellt, der hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Antriebsstrang 10 der 1 entspricht. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
  • So ist zum einen zu erkennen, dass in dem ersten Teilgetriebe 32 die Radsätze für die Vorwärtsgangstufen 3 und 5 vertauscht sind. Folglich ist der zweite Radsatz 38' für die Vorwärtsgangstufe 3 näher an dem ersten axialen Ende der Getriebeanordnung 16 angeordnet als der dritte Radsatz 42' für die Vorwärtsgangstufe 5. Entsprechend ist eine Schaltkupplung E für die Vorwärtsgangstufe 5 zwischen den Radsätzen 42' und 48 angeordnet, an der Stelle, an der bei dem Antriebsstrang 10 der 1 die Schaltkupplung C angeordnet ist.
  • Ferner beinhaltet das erste Schaltkupplungspaket 40' die Schaltkupplung A zum Schalten des ersten Radsatzes 36 für die Vorwärtsgangstufe 1 sowie die Schaltkupplung C zum Schalten des zweiten Radsatzes 38' für die Vorwärtsgangstufe 3.
  • In 5 ist ferner dargestellt, dass die erste elektrische Maschine 56 und/oder die zweite elektrische Maschine 60 nicht notwendigerweise über einen Gangradsatz mit der jeweiligen zugeordneten Eingangswelle 24, 26 verbunden werden muss. Vielmehr ist es auch möglich, an der ersten Ausgangswelle 24 ein erstes Zahnrad (erstes Maschinenzahnrad) 70 festzulegen, das mit dem ersten Ritzel 58 direkt oder über ein erstes Zwischenrad 59' in Eingriff steht.
  • In entsprechender Weise kann an der zweiten Ausgangswelle 26 ein zweites Zahnrad (zweites Maschinenzahnrad) 72 festgelegt werden, das mit dem zweiten Ritzel 62 direkt oder über ein zweites Zwischenrad 63' in Eingriff steht.
  • Durch das erste Zahnrad 70 und/oder das zweite Zahnrad 72 kann ein zusätzlicher Freiheitsgrad realisiert werden, der die Umsetzung der Vorübersetzung vereinfacht.
  • Das erste Zahnrad 70 liegt vorzugsweise in einer Ebene mit dem ersten Schaltkupplungspaket 40', so dass diese Realisierung längenneutral möglich ist. In gleicher Weise ist das zweite Zahnrad 72 axial mit dem zweiten Schaltkupplungspaket 52 ausgerichtet, so dass auch das Bereitstellen des zweiten Zahnrades 72 keine Bauraumverlängerung mit sich bringt.
  • Insbesondere dann, wenn die Zahnränder 70, 72 nicht vorgesehen sind, sondern eine Anbindung jeweils über die Radsätze erfolgen soll, die an den axialen Enden der Getriebeanordnung 16 angeordnet sind, kann folgender Vorteil erzielt werden. Denn in diesem Fall kann die erste elektrische Maschine 56, wie in 1 gezeigt, über jenen Gangradsatz 42 an die erste Eingangswelle 24 angebunden werden, der die höchste Übersetzung des ersten Teilgetriebes 32 darstellt, so dass eine größere Übersetzung im elektrischen Fahrbetrieb realisiert werden kann.
  • Die zuletzt beschriebene Variante wird als besonders bevorzugt angesehen.
  • In 6 ist eine weitere alternative Ausführungsform eines Hybrid-Antriebsstranges 10" gezeigt, der hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Antriebsstrang 10 der 1 entspricht. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
  • So beinhaltet das zweite Teilgetriebe 34" einen weiteren Radsatz 76 für eine Vorwärtsgangstufe 6, der in axialer Richtung zwischen dem Radsatz 48 für die Vorwärtsgangstufe 2 und der Schaltkupplungsebene mit der Schaltkupplung C angeordnet ist. Ferner beinhaltet das zweite Teilgetriebe 34" eine an der Ausgangswelle 28 angeordnete Schaltkupplung F, die in der gleichen Schaltkupplungsebene liegt wie die Schaltkupplung C. Die Schaltkupplung F ist dem Radsatz 76 für die Vorwärtsgangstufe 6 zugeordnet.
  • Durch diese Ergänzung des zweiten Teilgetriebes 34" um einen weiteren Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 6 kann die Spreizung der Getriebeanordnung weiter erhöht werden.
  • Ferner ist es möglich, nach wie vor nur vier Betätigungseinrichtungen zum Betätigen des Antriebsstranges vorzusehen. Dies sind die Betätigungseinrichtung S2 für die Kupplungen K2 und C, die Betätigungseinrichtung S3 für das Schaltkupplungspaket 52 mit den Schaltkupplungen D und B sowie die Betätigungseinrichtung S4 für das Schaltkupplungspaket 40 mit den Schaltkupplungen A und E.
  • Ferner ist eine Betätigungseinrichtung S1" vorgesehen, die, ähnlich wie die Betätigungseinrichtung S2, zwei Kupplungen zugeordnet ist, nämlich der ersten K1 der Doppelkupplungsanordnung 14 und der Schaltkupplung F für die Vorwärtsgangstufe 6.
  • Es versteht sich, dass die Vorwärtsgangstufe 6 (V6) eingerichtet wird, indem die Kupplung K2 geschlossen wird (was automatisch zu einem Schließen der Schaltkupplung C führt.
  • Die Schaltkupplung F wird geschlossen, um den Radsatz 76 in den Leistungsfluss zu legen. Dies erfolgt durch die Betätigungseinrichtung S1" und hat zur Folge, dass auch die erste Kupplung K1 geschlossen wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Hybrid-Antriebsstrang
    12
    Verbrennungsmotor
    14
    Doppelkupplungsanordnung
    16
    Hybrid-Getriebeanordnung
    18
    Leistungsverteilungseinrichtung
    20
    angetriebene Räder
    22
    Steuereinrichtung
    24
    erste Eingangswelle
    26
    zweite Eingangswelle
    28
    Ausgangswelle
    30
    Abtriebsradsatz
    32
    erstes Teilgetriebe
    34
    zweites Teilgetriebe
    36
    1. Radsatz (1)
    38
    2. Radsatz (3)
    40
    erstes Schaltkupplungspaket
    42
    3. Radsatz (5)
    48
    4. Radsatz (2)
    50
    5. Radsatz (4)
    52
    zweites Schaltkupplungspaket
    56
    erste elektrische Maschine
    58
    erstes Ritzel (erstes Maschinenritzel)
    59
    erstes Zwischenrad
    60
    zweite elektrische Maschine
    62
    zweites Ritzel (zweites Maschinenritzel)
    63
    zweites Zwischenrad
    66
    drittes Schaltkupplungspaket
    70
    erstes Zahnrad (erstes Maschinenzahnrad)
    72
    zweites Zahnrad (zweites Maschinenzahnrad)
    76
    Radsatz (6)
    A1 - A5
    Achsen
    A - E, F
    Schaltkupplungen für Gangstufen
    K1, K2
    Kuppungen von Doppelkupplungsanordnung
    EG
    Eingangsglied
    AG1
    erstes Ausgangsglied
    AG2
    zweites Ausgangsglied
    S1 - S4
    Betätigungseinrichtungen
    P
    Parksperrenrad
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006036758 A1 [0003, 0010]

Claims (12)

  1. Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug, mit - einer Doppelkupplungsanordnung (14), die eine erste und eine zweite Kupplung (K1 ,K2) aufweist, die ein gemeinsames, mit einem Verbrennungsmotor (12) verbindbares Eingangsglied (EG) beinhalten, wobei die erste Kupplung (K1) ein erstes Ausgangsglied (AG1) beinhaltet und wobei die zweite Kupplung (K2) ein zweites Ausgangsglied (AG2) beinhaltet, wobei der ersten Kupplung (K1) eine erste Betätigungseinrichtung (S1) zugeordnet ist und wobei der zweiten Kupplung (K2) eine zweite Betätigungseinrichtung (S2) zugeordnet ist, - einer Getriebeanordnung (16), die ein erstes Teilgetriebe (32) und ein zweites Teilgetriebe (34) aufweist, wobei eine Eingangswelle (24) des ersten Teilgetriebes (32) mit dem ersten Ausgangsglied (AG1) verbunden ist und wobei eine Eingangswelle (26) des zweiten Teilgetriebes (34) mit dem zweiten Ausgangsglied (AG2) verbunden ist, wobei die zweite Betätigungseinrichtung (S2) sowohl der zweiten Kupplung (K2) der Doppelkupplungsanordnung (14) zugeordnet ist als auch einer Schaltkupplung (C; E) des ersten Teilgetriebes (32) und/oder wobei die erste Betätigungseinrichtung (S1") sowohl der ersten Kupplung (K1) der Doppelkupplungsanordnung (14) zugeordnet ist als auch einer Schaltkupplung (F) des zweiten Teilgetriebes (34).
  2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, mit - einer ersten elektrischen Maschine (56), die mit der ersten Eingangswelle (24) verbunden ist, und/oder - einer zweiten elektrischen Maschine (60), die mit der zweiten Eingangswelle (26) verbunden ist.
  3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Kupplung (K1) der Doppelkupplungsanordnung (14) und/oder die zweite Kupplung (K2) der Doppelkupplungsanordnung (14) und/oder wenigstens eine Schaltkupplung (A;B;C;D;E) der Getriebeanordnung (16) als Klauenkupplung ausgebildet ist.
  4. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die erste elektrische Maschine (56) über einen Gangradsatz (42; 38') des ersten Teilgetriebes (32) mit der ersten Eingangswelle (24) verbunden ist und/oder wobei die zweite elektrische Maschine (60) über einen Gangradsatz (50) des zweiten Teilgetriebes (34) mit der zweiten Eingangswelle (26) verbunden ist.
  5. Antriebsstrang nach Anspruch 4, wobei der Gangradsatz (42) des ersten Teilgetriebes (32), über den die erste elektrische Maschine (56) mit der ersten Eingangswelle (24) verbunden ist, der höchsten Gangstufe (5) des ersten Teilgetriebes (32) zugeordnet ist, und/oder wobei der Gangradsatz (50) des zweiten Teilgetriebes (34), über den die zweite elektrische Maschine (60) mit der zweiten Eingangswelle (26) verbunden ist, der höchsten oder der zweithöchsten Gangstufe (4) des zweiten Teilgetriebes (34) zugeordnet ist.
  6. Antriebsstrang nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Gangradsatz (42; 38') des ersten Teilgetriebes(32), über den die erste elektrische Maschine (56) mit der ersten Eingangswelle (24) verbunden ist, an einem ersten axialen Ende der Getriebeanordnung (16) angeordnet ist, und/oder wobei der Gangradsatz (50) des zweiten Teilgetriebes (34), über den die zweite elektrische Maschine (60) mit der zweiten Eingangswelle (26) verbunden ist, an einem zweiten axialen Ende der Getriebeanordnung (16) angeordnet ist.
  7. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das erste Teilgetriebe (32) den ungeraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet ist und drei Radsätze (36, 38, 2) aufweist, die unterschiedlichen Vorwärtsgangstufen (1, 3, 5) zugeordnet sind, und wobei das zweite Teilgetriebe (34) den geraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet ist und zwei oder drei Radsätze (48, 50; 48, 50, 76) aufweist, die unterschiedlichen Vorwärtsgangstufen (2, 4; 2, 4, 6) zugeordnet sind.
  8. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die erste elektrische Maschine (56) und die zweite elektrische Maschine (60) baugleich sind.
  9. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1-8, wobei eine Kopplung der Betätigungseinrichtung sowohl mit der Kupplung (K2; K1) der Doppelkupplungsanordnung (14) als auch mit der Schaltkupplung (C; E; F) des Teilgetriebes (34; 32) so realisiert ist, dass entweder die Schaltkupplung (C; E; F) geschlossen ist oder die Kupplung (K2; K1) der Doppelkupplungsanordnung (14) geschlossen ist oder eine Neutralstellung eingerichtet ist, bei der die Schaltkupplung (C; E; F) und die Kupplung (K2; K1) geöffnet sind.
  10. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges (10) nach einem der Ansprüche 1-9, mit den Schritten, ausgehend von einem Zustand, bei dem (i) die erste Kupplung (K1) oder die zweite Kupplung geschlossen ist, bei dem (ii) die andere Kupplung (K2) geöffnet ist und bei dem (iii) Antriebsleistung über die geschlossene Kupplung (K1) übertragen wird: - Öffnen aller Schaltkupplungen des der anderen Kupplung (K2) zugeordneten Teilgetriebes (34), falls erforderlich, - Synchronisieren der Drehzahl der der anderen Kupplung (K2) zugeordneten Eingangswelle (26) mittels der der anderen Kupplung (K2) zugeordneten elektrischen Maschine (60), und - Schließen der anderen Kupplung (K2).
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei nach dem Schließen der anderen Kupplung (K2) die zuerst geschlossene Kupplung (K1) geöffnet wird und danach eine Schaltkupplung (B; D) in dem der anderen Kupplung (K2) zugeordneten Teilgetriebe 34) geschlossen wird, wobei das Schließen der Schaltkupplung (B; D) durch die der zuerst geschlossenen Kupplung (K1) zugeordnete elektrische Maschine (56) gestützt wird und/oder wobei vor dem Schließen der Schaltkupplung (B; D) diese durch die der anderen Kupplung (K2) zugeordnete elektrische Maschine (60) synchronisiert wird.
  12. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges (10) nach einem der Ansprüche 1-9, mit den Schritten, in einem rein elektromotorischen Fahrbetrieb Antriebsleistung der ersten elektrischen Maschine (56) über das erste Teilgetriebe (32) bereit zu stellen und gleichzeitig Antriebsleistung der zweiten elektrischen Maschine (60) über das zweite Teilgetriebe (34) bereit zu stellen, wobei eine Lastschaltung realisiert wird, indem eine der elektrischen Maschinen die Zugkraft über das zugeordnete Teilgetriebe aufrechterhält, während in dem anderen Teilgetriebe ein Gangwechsel vollzogen wird.
DE102019202964.7A 2019-03-05 2019-03-05 Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges Pending DE102019202964A1 (de)

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US17/435,888 US20220176795A1 (en) 2019-03-05 2019-10-15 Powertrain for a Motor Vehicle, and Method for Operating a Powertrain
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