DE102020003836A1

DE102020003836A1 - Verfahren zum Durchführen eines Gangwechsels in einem Hybridgetriebe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens

Info

Publication number: DE102020003836A1
Application number: DE102020003836.0A
Authority: DE
Inventors: Jonathan Zeibig; Nils Tonius
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2020-06-26
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2021-12-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen eines Gangwechsel in einem Hybridgetriebe (22) eines Kraftfahrzeugs, dessen Hybridgetriebe (22) ein Wechselgetriebe (24) und wenigstens einen Planetenradsatz (54) aufweist, über welchen das Wechselgetriebe (24) von einer Verbrennungskraftmaschine (12) und von einer elektrischen Maschine (16) des Kraftfahrzeugs antreibbar ist, wobei der Planetenradsatz (54) ein von der elektrischen Maschine (16) antreibbares, erstes Getriebeelement (20) und ein von einer Abtriebswelle (14) der Verbrennungskraftmaschine (12) über eine Trennkupplung (K0) antreibbares zweites Getriebeelement (56) aufweist, und wobei beim Durchführen des als Rückschaltung ausgebildeten Gangwechsels die zunächst geöffnete Trennkupplung (K0) geschlossen wird, während sich die elektrische Maschine (16) und die Verbrennungskraftmaschine (12) in einem jeweiligen Schubbetrieb befinden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen eines Gangwechsels in einem Hybridgetriebe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens.
Die DE 10 2010 009 969 A1 offenbart einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine, einer Kupplung, einer als Elektromotor und Generator betreibbaren Elektromaschine, einem Fahrzeuggetriebe und einem einem Antrieb eines Kraftfahrzeugs dienenden Kraftfahrzeugabtrieb.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Durchführen eines Gangwechsels in einem Hybridgetriebe eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, sodass der Gangwechsel, insbesondere als Rückschaltung, besonders komfortabel ausgebildet sein kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Durchführen eines Gangwechsels in einem Hybridgetriebe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, umfasst das Hybridgetriebe ein Wechselgetriebe und wenigstens einen Planetenradsatz, über welchen das Wechselgetriebe von einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere von einer beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildeten Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine, und von einer elektrischen Maschine, insbesondere von einem Rotor der elektrischen Maschine, antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere deren Abtriebswelle, die elektrische Maschine, insbesondere deren Rotor, und der auch als Planetensatz bezeichnete Planetenradsatz bilden beispielsweise ein elektrodynamisches Anfahrelement (EDA), da der Planetenradsatz ein von der elektrischen Maschine, insbesondere von dem Rotor, antreibbares, erstes Getriebeelement und von der Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Somit können die Verbrennungskraftmaschine und die elektrische Maschine beispielsweise wahlweise ein Antriebsmoment aufbringen, das heißt in den Planetenradsatz einleiten. Die folgenden und vorigen Ausführungen sind jedoch ohne weiteres auch auf andere elektrodynamische Anfahrelemente übertragbar, über welche beispielsweise ein Wechselgetriebe wahlweise von einer elektrischen Maschine und von einer Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden können.
Dabei ist das zweite Getriebeelement über eine beispielsweise als Reibkupplung, insbesondere als Lamellenkupplung, ausgebildete Trennkupplung von der Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine antreibbar. Die Trennkupplung ist somit beispielsweise zwischen einem geöffneten Zustand und wenigstens einem geschlossenen Zustand umschaltbar. In dem geschlossenen Zustand kann über die Trennkupplung beispielsweise ein größeres Drehmoment als in dem offenen Zustand von der Abtriebswelle auf das zweite Getriebeelement übertragen werden. Insbesondere ist es denkbar, dass die Abtriebswelle in dem offenen Zustand von dem zweiten Getriebeelement entkoppelt ist, sodass beispielsweise keine Drehmomente von der Abtriebswelle über die Trennkupplung auf das zweite Getriebeelement übertragen werden können.
Bei dem Verfahren wird der Gangwechsel als eine Rückschaltung des Wechselgetriebes durchgeführt, wobei beim Durchführen der Rückschaltung die zunächst geöffnete Trennkupplung, das heißt die sich zunächst in ihrem geöffneten Zustand befindende Trennkupplung geschlossen, das heißt in ihren geschlossenen Zustand verbracht wird, während sich die elektrische Maschine und die Verbrennungskraftmaschine in einem jeweiligen Schubbetrieb befinden und beispielsweise das Kraftfahrzeug rollt beziehungsweise ausrollt, das heißt sich in einem insbesondere als Ausrollvorgang ausgebildeten Rollvorgang befinden. Unter dem Rollvorgang beziehungsweise Ausrollvorgang ist insbesondere zu verstehen, dass das Kraftfahrzeug rollt und somit seine Geschwindigkeit verringert, ohne mittels der elektrischen Maschine oder mittels der Verbrennungskraftmaschine angetrieben zu werden. Unter dem jeweiligen Schubbetrieb ist zu verstehen, dass die elektrische Maschine, insbesondere ihr Rotor, beziehungsweise die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere die Abtriebswelle, von dem rollenden Kraftfahrzeug, insbesondere von wenigstens einem oder von wenigstens genau zwei Rädern des Kraftfahrzeugs, angetrieben wird. Da die Trennkupplung zunächst geöffnet ist und da sich die Verbrennungskraftmaschine in ihrem Schubbetrieb befindet, werden die Verbrennungskraftmaschine und somit ein Schub- oder Schleppmoment der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere zu der elektrischen Maschine und deren Schub- beziehungsweise Schleppmoment, zugeschaltet, sodass beispielsweise ein aus der Rückschaltung resultierender Hochlauf der elektrischen Maschine vermieden oder zumindest gering gehalten werden kann. Unter dem Hochlauf ist eine Zunahme der Drehzahl der elektrischen Maschine beziehungsweise der Drehzahl des Rotors der elektrischen Maschine zu verstehen.
Unter der Rückschaltung ist ein solcher Gangwechsel zu verstehen, bei welchem das Wechselgetriebe von einem hohen Gang in einen demgegenüber niedrigeren Gang umgeschaltet wird. Mit anderen Worten wird bei der Rückschaltung ein hoher Gang ausgelegt und ein demgegenüber niedrigerer Gang eingelegt. Die Gänge unterscheiden sich in ihren Übersetzungen voneinander, wobei die Übersetzung des hohen Gangs geringer als die Übersetzung des niedrigeren Gangs ist. Wie üblich beschreibt die jeweilige Übersetzung ein Verhältnis aus einer Eingangs- oder Antriebsdrehzahl zu einer Ausgangs- beziehungsweise Abtriebsdrehzahl des Wechselgetriebes. Die Eingangsbeziehungsweise Antriebsdrehzahl ist beispielsweise eine Drehzahl einer Getriebeeingangswelle des Wechselgetriebes, wobei die Abtriebs- beziehungsweise Ausgangsdrehzahl beispielsweise eine Drehzahl einer Ausgangswelle des Wechselgetriebes ist. Somit wird im Rahmen der Rückschaltung beispielsweise von einem siebten Gang in einen sechsten Gang, von dem sechsten Gang in den fünften Gang, von dem fünften Gang in den vierten Gang, von dem vierten Gang in einen dritten Gang, von dem dritten Gang in einen zweiten Gang oder von dem zweiten Gang in einen ersten Gang des Wechselgetriebes geschaltet.
Da der Gangwechsel während eines Rollens oder Ausrollens des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird, wird der Gangwechsel auch als Ausrollschaltung bezeichnet, die im Schubbetrieb beispielsweise während oder nach einem elektrischen Fahrbetrieb durchgeführt wird. Unter dem elektrischen Fahrbetrieb ist eine, insbesondere rein, elektrische Fahrt des Kraftfahrzeugs zu verstehen, welches beispielsweise während der elektrischen Fahrt, die der Rückschaltung vorweggeht, von der elektrischen Maschine, insbesondere rein, elektrisch angetrieben wird, insbesondere während die Trennkupplung geöffnet und vorzugsweise die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist. Unter dem Merkmal, dass die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist, ist insbesondere zu verstehen, dass sich die Verbrennungskraftmaschine in ihrem befeuerten Betrieb befindet, in welchem Verbrennungsvorgänge in der Verbrennungskraftmaschine unterbleiben. Mit anderen Worten ist während der Rückschaltung vorweggehenden elektrischen Fahrt die Trennkupplung geöffnet, und das Wechselgetriebe wird über den Planetenradsatz mittels der sich in ihrem Zugbetrieb befindenden, elektrischen Maschine angetrieben, wodurch das Kraftfahrzeug mittels der sich in ihrem Zugbetrieb befindenden elektrischen Maschine über das Wechselgetriebe und dabei insbesondere über den eingelegten hohen Gang und über den Planetenradsatz angetrieben wird. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass zwischen der elektrischen Fahrt und der Rückschaltung ein Schließen der Trennkupplung und ein Gangwechsel des Getriebes sowie vorzugsweise ein befeuerter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine unterbleiben, sodass sozusagen aus der elektrischen Fahrt heraus das Rollen oder Ausrollen des Kraftfahrzeugs stattfindet und die Rückschaltung auf die beschriebene Weise durchgeführt wird. Üblicherweise läuft bei einer Ausrollschaltung insbesondere in Form einer Ausrollrückschaltung die Drehzahl der elektrischen Maschine, insbesondere des Rotors, hoch, während die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und somit die Abtriebsdrehzahl des Wechselgetriebes geringer werden. Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, die Trennkupplung, insbesondere geregelt und ganz insbesondere schlupfgeregelt, zu schließen, um dadurch ein übermäßiges Hochlaufen der Drehzahl der elektrischen Maschine beziehungsweise des Rotors zu vermeiden. Insbesondere ist es möglich, die Abtriebsdrehzahl des Getriebes durch Schließen der Trennkupplung einzubremsen und somit ein übermäßiges Hochlaufen der Drehzahl der elektrischen Maschine zu vermeiden. Dadurch kann der Gangwechsel besonders komfortabel durchgeführt werden. Mit anderen Worten ist durch das erfindungsgemäße Verfahren ein besonders hoher Schaltkomfort darstellbar.
Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Elektrodynamische Schaltungen beziehungsweise Gangwechsel in Hybridgetrieben beschränken sich üblicherweise auf Zug-Schaltungen, da die auch als Verbrennungsmotor bezeichnete Verbrennungskraftmaschine üblicherweise nur ein Zug-Moment stellen beziehungsweise bereitstellen kann.
Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, die Rückschaltung als elektrodynamische Schub-Schaltung durchzuführen. Hierfür wird das Trägheits- und Reibmoment der Verbrennungskraftmaschine genutzt, um im Zusammenspiel mit der elektrischen Maschine ein negatives Schub-Moment an wenigstens oder genau einer Radachse des Kraftfahrzeugs zu erzeugen. Dabei kann ein gewünschtes oder benötigtes Drehmoment durch die beispielsweise als Reibkupplung ausgebildete Trennkupplung eingeregelt werden. Die elektrodynamische Schub-Schaltung kann eine rekuperative Schub-Schaltung sein, da die elektrische Maschine, insbesondere deren Rotor, mittels kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs angetrieben wird. Dabei wird die elektrische Maschine beispielsweise als Generator betrieben, mittels welchem die kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, die von dem Generator bereitgestellt wird.
Für die elektrodynamische Schub-Schaltung insbesondere in einem elektrischen Betrieb wird die zunächst abgekoppelte und abgeschaltete Verbrennungskraftmaschine, die dadurch abgekoppelt ist, dass die Trennkupplung zunächst geöffnet ist, über ein Zuschalten beziehungsweise über ein Öffnen der Trennkupplung zur Generierung eines Schub-Moments eingesetzt, sodass auch im elektrischen Betrieb eine elektrodynamische Schub-Schaltung vorteilhaft möglich wird. Somit ist eine elektrodynamische Schub-Schaltung in einem hybriden und in einem elektrischen Betriebsmodus vorteilhaft, das heißt mit einem besonders hohen Komfort darstellbar.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Rückschaltung eine elektrische Fahrt vorweggeht, während welcher die Trennkupplung geöffnet ist und das Wechselgetriebe über den Planetenradsatz mittels derelektrischen Maschine angetrieben wird, wodurch das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine elektrisch angetrieben wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zwischen der elektrischen Fahrt und der Rückschaltung ein Schließen der Trennkupplung und ein Gangwechsel des Wechselgetriebes unterbleiben.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Trennkupplung geregelt, insbesondere schlupfgeregelt, geschlossen wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass beim Durchführen der Rückschaltung Verbrennungsvorgänge in der Verbrennungskraftmaschine unterbleiben.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs gemäß einer ersten Ausführungsform für ein Kraftfahrzeug;
2 eine Darstellung zum Veranschaulichen von Gängen eines Hybridgetriebes des Antriebsstrangs; und
3 ausschnittsweise eine schematische Darstellung des Hybridgetriebes gemäß einer zweiten Ausführungsform.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Antriebsstrang 10 für ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise als Hybridfahrzeug ausgebildet. Der Antriebsstrang 10 weist eine Verbrennungskraftmaschine 12 auf, welche eine beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle 14 aufweist. Über die Abtriebswelle 14 kann die Verbrennungskraftmaschine 12 Drehmomente beziehungsweise Antriebsmomente bereitstellen, mittels welchen das Kraftfahrzeug verbrennungsmotorisch angetrieben werden kann. Die Antriebseinrichtung 10 umfasst auch eine elektrische Maschine 16, mittels welcher beispielsweise das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Hierzu umfasst die elektrische Maschine 16 einen Stator 18 und einen Rotor 20, welcher von dem Stator unter Nutzung von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom antreibbar und dadurch relativ zu dem Stator 18 drehbar ist. Über den Rotor 20 kann die elektrische Maschine 16 Drehmomente beziehungsweise Antriebsmomente bereitstellen, mittels welchen beispielsweise das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann.
Der Antriebsstrang 10 umfasst außerdem ein Hybridgetriebe 22, wobei im Folgenden ein Verfahren zum Durchführen eines Gangwechsels in dem Hybridgetriebe 22 erläutert wird. 1 zeigt eine erste Ausführungsform des Antriebsstrangs 10 und somit des Hybridgetriebes 22. 3 zeigt ausschnittsweise eine zweite Ausführungsform des Hybridgetriebes 22.
Das Hybridgetriebe 22 weist ein Wechselgetriebe 24 auf, welches schaltbare beziehungsweise wechselbare Gänge A1, A2, B1 und B2 aufweist. Dabei weist das Wechselgetriebe 24 ein erstes Teilgetriebe 26 mit den Gängen A1 und A2 und ein zweites Teilgetriebe 28 mit den Gängen B1 und B2 auf. Dabei umfasst der Gang A1 ein als Losrad ausgebildetes Gangrad 30, welches drehbar auf einer ersten Vorgelegewelle 32 angeordnet ist. Außerdem umfasst der Gang A1 ein mit dem Gangrad 30 kämmendes zweites Gangrad 34, welches drehfest mit einer Welle 36 verbunden ist. Der Gang A2 umfasst ein als Losrad ausgebildetes Gangrad 38, welches drehbar auf einer zweiten Vorgelegewelle 40 angeordnet ist. Außerdem umfasst der Gang A2 ein mit dem Gangrad 38 kämmendes Gangrad 41, welches drehfest mit der Welle 36 verbunden ist. Der Gang B1 umfasst ein als Losrad ausgebildetes Gangrad 42, welches drehbar auf der Vorgelegewelle 40 angeordnet ist. Außerdem umfasst der Gang B1 ein mit dem Gangrad 42 kämmendes Gangrad 44, welches drehfest mit einer Welle 46 verbunden ist. Schließlich umfasst der Gang B2 ein als Losrad ausgebildetes Gangrad 47, welches drehbar auf der Vorgelegewelle 32 angeordnet ist. Außerdem umfasst der Gang B2 ein mit dem Gangrad 47 kämmendes Gangrad 48, welches drehfest mit der Welle 46 verbunden ist.
Es ist erkennbar, dass die Vorgelegewelle 32 den Gangrädern 30 und 47 und somit den Gängen A1 und B2 und somit den Teilgetrieben 26 und 28 zugeordnet ist, während die Vorgelegewelle 40 den Gangrädern 38 und 42 und somit den Gängen A2 und B2 und somit den Teilgetrieben 26 und 28 zugeordnet ist. Da die Gangräder 44 und 48, insbesondere permanent, drehfest mit der Welle 46 verbunden sind, ist die Welle 46 eine auch als Getriebeeingangswelle bezeichnete, erste Eingangswelle des Teilgetriebes 28 Dies bedeutet, dass über die Welle 46 Drehmomente, die beispielsweise aus den jeweiligen, zuvor genannten Antriebsmomenten resultieren, in das Teilgetriebe 28 eingeleitet werden können. Demzufolge ist die Welle 36 eine auch als Getriebeeingangswelle bezeichnete, zweite Eingangswelle des Teilgetriebes 26, da Drehmomente, die aus den zuvor genannten Antriebsmomenten resultieren können, über die zweite Eingangswelle in das Teilgetriebe 26 eingeleitet werden können. Durch Einleiten eines Drehmoments in das jeweilige Teilgetriebe 26 beziehungsweise 28 wird das jeweilige Drehmoment in das Wechselgetriebe 24 eingeleitet, wodurch das Wechselgetriebe 24 mittels des jeweiligen, aus dem jeweiligen Antriebsmoment resultierenden Drehmoments angetrieben wird.
Die Vorgelegewellen 32 und 40 sind Abtriebswellen der Teilgetriebe 26 und 28 und somit des Wechselgetriebes 24. Die jeweilige Abtriebswelle wird auch als Ausgangswelle bezeichnet, wobei die Teilgetriebe 26 und 28 und somit das Wechselgetriebe 24 ein jeweiliges Ausgangsdrehmoment, das aus dem jeweiligen Drehmoment resultiert, welches über die jeweilige Eingangswelle in das Wechselgetriebe 24 eingeleitet wird, über die jeweilige Ausgangswelle bereitstellen kann. Der jeweilige Gang A1, A2, B1 und B2 weist dabei eine jeweilige, auch mit i bezeichnete Übersetzung auf, welche sich ergibt zu: $i = \frac{n_{an}}{n_{ab}}$
Dabei bezeichnet n_an eine jeweilige Drehzahl der jeweiligen Eingangswelle, wobei nab eine jeweilige Drehzahl der jeweiligen Ausgangswelle bezeichnet. Aus 1 ist erkennbar, dass den Gangrädern 30 und 47 ein erstes Schaltelement in Form einer ersten Schiebemuffe 50 zugeordnet ist. Die Schiebemuffe 50 kann zwischen einer in 1 gezeigten Entkoppelstellung, einer ersten Koppelstellung und einer zweiten Koppelstellung in axialer Richtung der Vorgelegewelle 32 relativ zu der Vorgelegewelle 32 verschoben werden. In der Entkoppelstellung der Schiebemuffe 50 sind die Gangräder 30 und 47 von der Vorgelegewelle 32 entkoppelt und können sich somit relativ zu der Vorgelegewelle 32 drehen. In der ersten Koppelstellung ist das Gangrad 30 mittels der Schiebemuffe 50 drehfest mit der Vorgelegewelle 32 verbunden, während das Gangrad 47 von der Vorgelegewelle 32 entkoppelt ist. In der zweiten Koppelstellung ist das Gangrad 47 mittels der Schiebemuffe 50 drehfest mit der Vorgelegewelle 32 gekoppelt, während das Gangrad 30 von der Vorgelegewelle 32 entkoppelt ist.
Dem Gang A2 ist eine Schiebemuffe 52 zugeordnet, welche zwischen einer in 1 gezeigten, zweiten Entkoppelstellung und einer dritten Koppelstellung in axialer Richtung der Vorgelegewelle 40 relativ zu der Vorgelegewelle 40 und relativ zu dem Gangrad 38 verschoben werden kann. In der zweiten Entkoppelstellung ist das Gangrad 38 von der Vorgelegewelle 40 entkoppelt. In der dritten Koppelstellung ist das Gangrad 38 mittels der Schiebemuffe 52 drehfest mit der Vorgelegewelle 40 verbunden.
Dem Gangrad 42 ist eine dritte Schiebemuffe 53 zugeordnet, welche zwischen einer in 1 gezeigten dritten Entkoppelstellung und einer vierten Koppelstellung in axialer Richtung der Vorgelegewelle 40 relativ zu der Vorgelegewelle 40 und relativ zu dem Gangrad 42 verschoben werden kann. In der dritten Entkoppelstellung ist das Gangrad 42 von der Vorgelegewelle 40 entkoppelt. In der vierten Koppelstellung ist das Gangrad 42 mittels der Schiebemuffe 53 drehfest mit der Vorgelegewelle 40 verbunden. Durch entsprechendes Bewegen beziehungsweise Verschieben der Schiebemuffen 50, 52, 53 zwischen den Koppelstellungen und den Entkoppelstellungen können die jeweiligen Gänge A1, A2, B1 und B2 wahlweise und somit bedarfsgerecht eingelegt und ausgelegt und somit geschaltet beziehungsweise gewechselt werden.
Das Hybridgetriebe 22 umfasst auch einen Planetenradsatz 54, welcher auch als Planetensatz oder Planetengetriebe bezeichnet wird. Über den Planetenradsatz 54 können die Eingangswellen und somit das Wechselgetriebe 24 von der Abtriebswelle 14 und somit von der Verbrennungskraftmaschine 12 und von dem Rotor 20 und somit von der elektrischen Maschine 16 angetrieben werden, wie im Folgenden noch näher erläutert wird. Der Planetenradsatz 54 weist ein erstes Sonnenrad 56 auf, welches über eine beispielsweise als Reibkupplung, insbesondere als Lamellenkupplung, ausgebildete Trennkupplung K0 drehmomentübertragend mit der Abtriebswelle 14 verbunden werden kann. Der Planetenradsatz 54 umfasst außerdem ein Hohlrad 58, welches, insbesondere permanent, drehfest mit dem Rotor 20 verbunden ist. Das Hohlrad 58 ist somit ein erstes Getriebeelement des Planetenradsatzes 54, dessen erstes Getriebeelement von dem Rotor 20 und somit von der elektrischen Maschine 16 antreibbar ist. Das erste Sonnenrad 56 ist ein zweites Getriebeelement des Planetenradsatzes 54, dessen zweites Getriebeelement über die Trennkupplung K0 von der Abtriebswelle 14 angetrieben werden kann. Die Trennkupplung K0 ist dabei beispielsweise zwischen einem geöffneten Zustand und wenigstens einem geschlossenen Zustand umschaltbar. In dem geschlossenen Zustand kann im Vergleich zu dem geöffneten Zustand ein größeres Drehmoment über die Trennkupplung K0 von der Abtriebswelle 14 auf das Sonnenrad 56 übertragen werden. Um die Trennkupplung K0 von ihrem geöffneten Zustand in ihren geschlossenen Zustand zu überführen, wird die Trennkupplung K0 geschlossen. Unter einem Verstellen der Trennkupplung K0 von ihrem geschlossenen Zustand in ihren geöffneten Zustand ist ein Öffnen der Trennkupplung K0 zu verstehen.
Der Planetenradsatz 54 umfasst einen ersten Satz 60 erster Planetenräder 62 und einen zweiten Satz 64 zweiter Planetenräder 66, wobei die Sätze 60 und 64 in axialer Richtung des Planetenradsatzes 54 hintereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnet sind. Außerdem umfasst der Planetenradsatz 54 einen den Sätzen 60 und 66 gemeinsamen Planetenträger 68, welcher auch als Steg bezeichnet wird. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass sowohl die ersten Planetenräder 62 als auch die zweiten Planetenräder 66 drehbar an dem Planetenträger 68 gelagert sind. Der Planetenträger 68 ist, insbesondere permanent, drehfest mit der Welle 36 verbunden.
Des Weiteren umfasst der Planetenradsatz 54 ein zweites Sonnenrad 70, welches koaxial zu dem Sonnenrad 56 angeordnet und in axialer Richtung des Planetenradsatzes 54 auf das Sonnenrad 56 folgend angeordnet ist. Die Planetenräder 62 kämmen gleichzeitig mit dem ersten Sonnenrad 56 und mit dem Hohlrad 58, nicht jedoch mit dem Sonnenrad 70.
Die Planetenräder 66 kämmen gleichzeitig mit dem Sonnenrad 70 und mit dem Hohlrad 58, nicht jedoch mit dem Sonnenrad 56.
Das Hybridgetriebe 22 umfasst außerdem eine weitere Kupplung K1, welche vorzugsweise als Reibkupplung, insbesondere als Lamellenkupplung, ausgebildet ist. Während ein erstes Kupplungsteil 72 der Kupplung K1 permanent drehfest mit dem Rotor 20 verbunden ist, ist ein zweites Kupplungsteil 74 der Kupplung K1 permanent drehfest mit der Welle 46 verbunden. Außerdem ist erkennbar, dass das Sonnenrad 70, insbesondere permanent, drehfest mit der Welle 56 verbunden ist. Die Kupplungsteile 72 und 74 können insbesondere durch jeweilige Reiblamellen drehmomentübertragend miteinander verbunden werden, sodass der Rotor 20 über die Kupplung K1 und somit über die Kupplungsteile 72 und 74 und dabei unter Umgehung des Hohlrads 58 und der Planetenräder 66 die Welle 46 antreiben kann.
Aus 2 ist erkennbar, dass genau sieben, als Vorwärtsfahrgänge ausgebildete Gänge 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 des Hybridgetriebes 22 realisiert werden können. Dabei ist der Gang A1 der Gang 1, der Gang B1 der Gang 3, der Gang A2 der Gang 5 und der Gang B2 der Gang 7.
Der Gang A1 wird eingelegt, indem die Schiebemuffe 50 in die erste Koppelstellung bewegt wird, während sich die Schiebemuffen 52 und 53 in ihren Entkoppelstellungen befinden. Der Gang A2 wird eingelegt, indem die Schiebemuffe 52 in ihre dritte Koppelstellung bewegt wird, während sich die Schiebemuffen 50 und 53 in ihren Entkoppelstellungen befinden. Der Gang B1 wird eingelegt, indem die Schiebemuffe 53 in ihre vierte Koppelstellung bewegt wird, während sich die Schiebemuffen 50 und 52 in ihren Entkoppelstellungen befinden. Der Gang B2 wird eingelegt, indem die Schiebemuffe 50 in ihre zweite Koppelstellung bewegt wird, während sich die Schiebemuffen 52 und 53 in ihren Entkoppelstellungen befinden.
Der Gang 2 wird eingelegt, indem die Gänge A1 und B1 eingelegt werden und in der Folge gleichzeitig eingelegt sind. Der Gang 4 wird eingelegt, indem die Gänge B1 und A2 eingelegt werden und in der Folge gleichzeitig eingelegt sind. Der Gang 6 wird eingelegt, indem die Gänge A2 und B2 eingelegt werden und in der Folge gleichzeitig eingelegt sind. Insgesamt ist erkennbar, dass die Gänge 2, 4 und 6 Zwischengänge Z sind, welche durch eine mechanische Leistungsverzweigung durch gleichzeitiges Einlegen der Gänge A1 und B2, B1 und A2 beziehungsweise A2 und B2 realisiert werden. Dabei unterscheiden sich die Gänge 1, 2, 3, 4, 5 und 6 in ihren jeweiligen Übersetzungen voneinander, derart, dass die Übersetzung des Gangs 1 größer als die Übersetzung des Gangs 2, die Übersetzung des Gangs 2 größer als die Übersetzung des Gangs 3, die Übersetzung des Gangs 3 größer als die Übersetzung des Gangs 4, die Übersetzung des Gangs 4 größer als die Übersetzung des Gangs 5, die Übersetzung des Gangs 5 größer als die Übersetzung des Gangs 6 und die Übersetzung des Gangs 6 größer als die Übersetzung des Gangs 7 ist. Somit ist der Gang 2 ein höherer Gang als der Gang 1, der Gang 3 ist ein höherer Gang als der Gang 2, der Gang 4 ist ein höherer Gang als der Gang 3, der Gang 5 ist ein höherer Gang als der Gang 4, der Gang 6 ist ein höherer Gang als der Gang 5 und der Gang 7 ist ein höherer Gang als der Gang 6.
Bei dem Verfahren wird der zuvor genannte Gangwechsel als eine Rückschaltung durchgeführt. Unter einer Rückschaltung ist zu verstehen, dass von einem höheren Gang in einem demgegenüber niedrigeren Gang, insbesondere in den nächst niedrigeren Gang, umgeschaltet beziehungsweise gewechselt wird. Somit wird beispielsweise durch die oder bei der Rückschaltung der Gang 3 ausgelegt und der Gang 2 eingelegt. Beim Durchführen der Rückschaltung wird die zunächst geöffnete Trennkupplung K0 geschlossen, während sich die elektrische Maschine 16 und die Verbrennungskraftmaschine 12 in einem jeweiligen beziehungsweise in ihrem jeweiligen Schubbetrieb befinden. Hierdurch wird die Verbrennungskraftmaschine 12, insbesondere ihr Schlepp- oder Schubmoment, genutzt, um einen übermäßigen Hochlauf der Drehzahl des Rotors 20 zu vermeiden.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform des Hybridgetriebes 22. In 3 ist durch Pfeile veranschaulicht, dass unter dem jeweiligen Schubbetrieb wie üblich zu verstehen ist, dass ein durch die Verbrennungskraftmaschine 12 oder durch die elektrische Maschine 16 bewirktes Antreiben des Wechselgetriebes 24 beziehungsweise des Kraftfahrzeugs unterbleibt, wobei in dem jeweiligen Schubbetrieb die Verbrennungskraftmaschine 12 und die elektrische Maschine 16 durch das rollende Kraftfahrzeug und somit durch kinetische Energie des rollenden Kraftfahrzeugs angetrieben werden, mithin geschleppt werden. Da nun die zunächst geöffnete Kupplung K0 geschlossen wird, wird sozusagen die Verbrennungskraftmaschine 12 zugeschaltet, sodass nicht nur die elektrische Maschine 16 beziehungsweise nicht nur der Rotor 20, sondern auch die Verbrennungskraftmaschine 12 beziehungsweise die Abtriebswelle 14 geschleppt werden muss. Dadurch kann eine übermäßige Zunahme der Drehzahl des Rotors 20 bei der Rückschaltung vermieden werden, sodass die Rückschaltung besonders komfortabel, das heißt mit einem besonders hohen Schaltkomfort durchgeführt werden kann.
Bezugszeichenliste

10: Antriebsstrang
12: Verbrennungskraftmaschine
14: Abtriebswelle
16: elektrische Maschine
18: Stator
20: Rotor
22: Hybridgetriebe
24: Wechselgetriebe
26: Teilgetriebe
28: Teilgetriebe
30: Gangrad
32: Vorgelegewelle
34: Gangrad
36: Welle
38: Gangrad
40: Vorgelegewelle
41: Gangrad
42: Gangrad
44: Gangrad
46: Welle
47: Gangrad
48: Gangrad
50: Schiebemuffe
52: Schiebemuffe
53: Schiebemuffe
54: Planetenradsatz
56: Sonnenrad
58: Hohlrad
60: Satz
62: Planetenrad
64: Satz
66: Planetenrad
68: Planetenträger
70: Sonnenrad
72: Kupplungsteil
74: Kupplungsteil
1: Gang
2: Gang
3: Gang
4: Gang
5: Gang
6: Gang
7: Gang
A1: Gang
A2: Gang
B1: Gang
B2: Gang
K0: Trennkupplung
K1: Kupplung
Z: Zwischengänge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010009969 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Durchführen eines Gangwechsel in einem Hybridgetriebe (22) eines Kraftfahrzeugs, dessen Hybridgetriebe (22) ein Wechselgetriebe (24) und wenigstens einen Planetenradsatz (54) aufweist, über welchen das Wechselgetriebe (24) von einer Verbrennungskraftmaschine (12) und von einer elektrischen Maschine (16) des Kraftfahrzeugs antreibbar ist, wobei der Planetenradsatz (54) ein von der elektrischen Maschine (16) antreibbares, erstes Getriebeelement (20) und ein von einer Abtriebswelle (14) der Verbrennungskraftmaschine (12) über eine Trennkupplung (K0) antreibbares zweites Getriebeelement (56) aufweist, und wobei beim Durchführen des als Rückschaltung ausgebildeten Gangwechsels die zunächst geöffnete Trennkupplung (K0) geschlossen wird, während sich die elektrische Maschine (16) und die Verbrennungskraftmaschine (12) in einem jeweiligen Schubbetrieb befinden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückschaltung eine elektrische Fahrt vorweggeht, während welcher die Trennkupplung (K0) geöffnet ist und das Wechselgetriebe (24) über den Planetenradsatz (54) mittels der elektrischen Maschine (16) angetrieben wird, wodurch das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine (16) elektrisch angetrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der elektrischen Fahrt und der Rückschaltung ein Schließen der Trennkupplung (K0) und ein Gangwechsel des Wechselgetriebes (24) unterbleiben.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (K0) geregelt, insbesondere schlupfgeregelt, geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Durchführen der Rückschaltung Verbrennungsvorgänge in der Verbrennungskraftmaschine (12) unterbleiben.