DE102020131915A1 - Hybrid powertrain for a hybrid powered vehicle - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
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    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/52—Driving a plurality of drive axles, e.g. four-wheel drive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/547—Transmission for changing ratio the transmission being a stepped gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/006—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion power being selectively transmitted by either one of the parallel flow paths
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
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    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4833—Step up or reduction gearing driving generator, e.g. to operate generator in most efficient speed range
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hybridantriebsstrang für ein hybridgetriebenes Fahrzeug, mit einer Elektromaschine (5) und einer Brennkraftmaschine (1), deren Kraftabgabewelle (10) über zwei lastschaltbare Trennkupplungen (K1, K2) einer Doppelkupplung alternierend entweder auf eine erste Antriebswelle (7) oder auf eine zweite Antriebswelle (9) eines Doppelkupplungsgetriebes (3) abtreibt, wobei mittels der Antriebswellen (7, 9) entweder ein erstes Teilgetriebe (I) oder ein zweites Teilgetriebe (II) aktivierbar ist, und wobei auf den beiden Antriebswellen (7, 9) sowie einer dazu achsparallelen Abtriebswelle (13) in genau drei Radebenen (R1 bis R3) Fest- und Loszahnräder angeordnet sind, die unter Bildung von vier verbrennungsmotorischen Gängen (1, 2, 3, 4) zu Zahnradsätzen zusammengefasst sind, in denen die Loszahnräder mittels Schaltelementen (SE1, SE2) mit den jeweiligen Wellen (7, 9, 13) kuppelbar sind. Erfindungsgemäß weist das Doppelkupplungsgetriebe (3) zusätzlich zu den drei Radebenen (R1 bis R3) eine Vorgelege-Radebene (V) mit einem abtriebsseitigen Vorgelege-Zahnrad (16) auf der Abtriebswelle (13) und einem damit kämmenden antriebsseitigen Vorgelege-Zahnrad (20) auf der Antriebswelle (7) auf. Die Elektromaschine (5) wirkt über die Vorgelege-Radebene (V) auf das Doppelkupplungsgetriebe (3) ein.The invention relates to a hybrid drive train for a hybrid-driven vehicle, with an electric machine (5) and an internal combustion engine (1), whose power output shaft (10) alternately connects either a first drive shaft (7) or drives a second drive shaft (9) of a dual clutch transmission (3), with either a first sub-transmission (I) or a second sub-transmission (II) being able to be activated by means of the drive shafts (7, 9), and with the two drive shafts (7, 9) and an output shaft (13) parallel to the axis, fixed and loose gears are arranged in exactly three wheel planes (R1 to R3), which are combined to form gear sets to form four internal combustion engine gears (1, 2, 3, 4), in which the loose gears are Switching elements (SE1, SE2) with the respective shafts (7, 9, 13) can be coupled. According to the invention, the dual clutch transmission (3) has, in addition to the three gear planes (R1 to R3), a countershaft gear plane (V) with an output-side countershaft gear (16) on the output shaft (13) and a drive-side countershaft gear (20) meshing with it. on the drive shaft (7). The electric machine (5) acts on the dual clutch transmission (3) via the countershaft gear plane (V).

Description

Die Erfindung betrifft einen Hybridantriebsstrang für ein hybridgetriebenes Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a hybrid drive train for a hybrid-driven vehicle according to the preamble of claim 1.

Ein gattungsgemäßer Hybridantriebsstrang weist eine Elektromaschine, eine Brennkraftmaschine sowie ein Doppelkupplungsgetriebe auf, bei dem eine Kraftabgabewelle der Brennkraftmaschine über zwei lastschaltbare Trennkupplungen einer Doppelkupplung alternierend entweder auf eine erste Antriebswelle oder auf eine zweite Antriebswelle des Doppelkupplungsgetriebes abtreiben. Mit Hilfe der Antriebswellen kann jeweils ein erstes Teilgetriebe oder ein zweites Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes aktiviert werden. Auf den beiden Antriebswellen und einer dazu achsparallelen gemeinsamen Abtriebswelle sind in genau drei Radebenen Fest- und Loszahnräder angeordnet. Diese sind unter Bildung von Gangstufen zu Zahnradsätzen zusammengefasst, in denen die Loszahnräder mittels Schaltelementen mit den jeweiligen Wellen koppelbar sind. Es kann zudem eine antriebsnahe Elektromaschinen-Anbindung bereitgestellt sein, bei der die Elektromaschine über ein Vorgelege auf eine der beiden Antriebswellen abtreibt. Alternativ kann eine abtriebsnahe Elektromaschinen-Anbindung bereitgestellt sein, bei der die Elektromaschine über ein Vorgelege auf die Abtriebswelle abtreibt.A hybrid drive train of this type has an electric motor, an internal combustion engine and a double-clutch transmission, in which a power output shaft of the internal combustion engine is driven alternately via two power-shiftable separating clutches of a double clutch either to a first drive shaft or to a second drive shaft of the double-clutch transmission. A first sub-transmission or a second sub-transmission of the dual clutch transmission can be activated with the aid of the drive shafts. Fixed and loose gears are arranged in exactly three wheel planes on the two drive shafts and a shared output shaft that is parallel to the axis. These are combined to form gear sets in which the idler gears can be coupled to the respective shafts by means of switching elements. An electric machine connection close to the drive can also be provided, in which the electric machine drives one of the two drive shafts via a countershaft transmission. Alternatively, an electric machine connection close to the output can be provided, in which the electric machine drives the output shaft via a countershaft transmission.

Aus der DE 10 2014 223 339 A1 und aus der DE 10 2014 223 340 A1 ist jeweils eine Drehmomentübertragungsvorrichtung bekannt. Aus der WO 2016/075334 A1 , aus der WO 2016/075335 A1 , aus der WO 2016/075336 A1 und aus WO 2016/075337 A1 sind weitere Drehmomentübertragungsvorrichtungen bekannt. Aus der DE 10 2016 221 060 A1 ist ein Hybridantriebsstrang bekannt. Aus der DE 10 2016 221 097 A1 ist eine Drehmomentübertragungsvorrichtung für Hybridantriebe bekannt.From the DE 10 2014 223 339 A1 and from the DE 10 2014 223 340 A1 a torque transmission device is known in each case. From the WO 2016/075334 A1 , from the WO 2016/075335 A1 , from the WO 2016/075336 A1 and from WO 2016/075337 A1 other torque transmission devices are known. From the DE 10 2016 221 060 A1 a hybrid drive train is known. From the DE 10 2016 221 097 A1 a torque transmission device for hybrid drives is known.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Hybridantriebsstrang für ein hybridgetriebenes Fahrzeug bereitzustellen, der bei einer im Vergleich zum Stand der Technik bauteilreduzierten, konstruktiv einfachen sowie baulich günstigen Getriebestruktur eine größere Anzahl von Freiheitsgraden in der Funktionalität (das heißt Schaltstrategie) und in der Auslegung der Gangstufen aufweist.The object of the invention is to provide a hybrid drive train for a hybrid-driven vehicle that has a larger number of degrees of freedom in the functionality (i.e. switching strategy) and in the design of the transmission structure with fewer components than the prior art, which is structurally simple and structurally favorable Has grades.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of claim 1. Preferred developments of the invention are disclosed in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Getriebe kann mit genau drei Gangstufen-Radebenen sowie mit einer antriebsseitigen Elektromaschinen-Anbindung eine Getriebefunktionalität realisieren, die im Stand der Technik nur mit einem Doppelkupplungsgetriebe erzielbar ist, das eine wesentlich größere Anzahl von Radebenen aufweist. Ein solches herkömmliches Doppelkupplungsgetriebe ist daher wesentlich komplexer aufgebaut und weist eine gro-ße axiale Baulänge auf. Demgegenüber weist das erfindungsgemäße Getriebe einen geringen Bauraumbedarf sowie einen geringen getriebetechnischen Bauteilaufwand auf.The transmission according to the invention can implement a transmission functionality with exactly three gear wheel levels and with a drive-side electrical machine connection that can only be achieved in the prior art with a double clutch transmission that has a significantly larger number of wheel levels. Such a conventional double-clutch transmission is therefore constructed in a much more complex manner and has a large axial overall length. In contrast, the transmission according to the invention has a small installation space requirement and a low transmission-related component outlay.

Die Erfindung betrifft daher einen Hybridantriebsstrang, der axial kurzbauend sowie mit einer geringstmöglichen Anzahl von Schaltelementen ausgeführt ist. Von daher ist der Hybridantriebsstrang sowohl für einen Längseinbau als auch für einen Quereinbau im Fahrzeug geeignet.The invention therefore relates to a hybrid drive train that is designed to be axially short and has the smallest possible number of shifting elements. Therefore, the hybrid powertrain is suitable for both longitudinal installation and transverse installation in the vehicle.

Insgesamt können bei möglichst geringem getriebetechnischem Aufwand die vier verbrennungsmotorischen Vorwärtsgänge sowie zwei zusätzliche elektromotorische Vorwärtsgänge mittels nur genau zweier Schaltelementen schaltbar sein. Im erfindungsgemäßen Getriebe können drei verbrennungsmotorische Vorwärtsgänge als Direkt-Vorwärtsgänge realisiert sein, die jeweils nur eine der drei Gangstufen-Radebenen nutzen. Ein weiterer verbrennungsmotorischer Gang kann als ein Windungs-Vorwärtsgang realisiert sein, der alle drei Radebenen im Getriebe in Kombination nutzt. Auf diese Weise sind die vier verbrennungsmotorischen Vorwärtsgänge durch Mehrfachnutzung der sämtlicher Gangstufen-Radebenen darstellbar.Overall, the four internal combustion engine forward gears and two additional electric motor forward gears can be shifted by means of just exactly two shifting elements with the lowest possible transmission complexity. In the transmission according to the invention, three internal combustion engine forward gears can be implemented as direct forward gears, each of which uses only one of the three gear wheel levels. Another internal combustion engine gear can be implemented as a winding forward gear that uses all three wheel planes in the transmission in combination. In this way, the four internal combustion engine forward gears can be represented by multiple use of all gear wheel levels.

Bei einer antriebsseitigen Elektromaschinen-Anbindung treibt die Elektromaschine über ein Vorgelege (zur Drehmomentwandlung) auf eine der Antriebswellen ab. Die antriebsseitige Elektromaschinen-Anbindung weist die folgenden Vorteile auf: So ist mit der antriebsseitigen Elektromaschinen-Anbindung ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb ermöglicht (zum Beispiel unter Anderem Parkpilot, Staupilot, elektrisches Kriechen). Zudem ist ein Boost-Betrieb im niedrigen oder hohen Drehmomentbereich gewährleistet. Ferner ist eine optimale Übersetzung für die Darstellung der elektrischen Fahrfunktionen ermöglicht. Außerdem sind zum Beispiel ein Segel-Betrieb sowie ggf. ein Brennkraftmaschinen-Start oder ein Brennkraftmaschinen-Zustart sowie ein Kaltstart ermöglicht. Mit der antriebsseitigen Elektromaschinen-Anbindung kann zudem eine Unterstützung bei der Synchronisierung im Doppelkupplungsgetriebe erfolgen.In the case of an electric machine connection on the drive side, the electric machine drives off one of the drive shafts via a reduction gear (for torque conversion). The drive-side electric machine connection has the following advantages: With the drive-side electric machine connection, purely electric driving operation is possible (for example, park pilot, traffic jam pilot, electric crawling, among others). In addition, boost operation in the low or high torque range is guaranteed. Furthermore, an optimal translation for the presentation of the electric driving functions is made possible. In addition, for example coasting operation and possibly starting an internal combustion engine or starting an additional internal combustion engine and a cold start are made possible. With the drive-side electric machine connection, support can also be provided for synchronization in the double clutch transmission.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist das Vorgelege als eine Vorgelege-Radebene ausgebildet. Diese weist ein auf der Abtriebswelle positioniertes abtriebsseitiges Vorgelege-Zahnrad und ein damit kämmendes, auf der Antriebswelle positioniertes antriebsseitiges Vorgelege-Zahnrad auf. Die Elektromaschine wirkt über die Vorgelege-Radebene auf das Doppelkupplungsgetriebe ein.According to the characterizing part of claim 1, the countershaft is designed as a countershaft gear plane. This has a positioned on the output shaft output-side countershaft gear and meshing with it, on the Drive shaft positioned drive-side countershaft gear. The electric machine acts on the dual clutch transmission via the countershaft gear plane.

In einer technischen Umsetzung kann das abtriebsseitige Vorgelege-Zahnrad als ein Loszahnrad auf der Abtriebswelle drehgelagert sein. Das antriebsseitige Vorgelege-Zahnrad kann als ein Festzahnrad auf der Antriebswelle angeordnet sein. Zur Realisierung einer antriebsseitigen Elektromaschinen-Anbindung kann das abtriebsseitige Vorgelege-Loszahnrad drehfest an die Elektromaschinen-Welle angebunden sein. Für eine kompakte Getriebestruktur kann die Elektromaschine koaxial zur Abtriebswelle angeordnet sein. In diesem Fall kann die Elektromaschinen-Welle eine Hohlwelle sein, die auf der Abtriebswelle koaxial drehgelagert ist.In a technical implementation, the countershaft gear wheel on the output side can be rotatably mounted as an idler gear wheel on the output shaft. The input-side counter gear may be arranged as a fixed gear on the input shaft. In order to implement an electric machine connection on the drive side, the idler gear wheel on the output side can be connected to the electric machine shaft in a torque-proof manner. For a compact transmission structure, the electric machine can be arranged coaxially to the output shaft. In this case, the electric machine shaft can be a hollow shaft that is coaxially mounted in a rotatable manner on the output shaft.

Das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe kann in einer bauraumgünstigen Ausführungsvariante insgesamt genau drei Radebenen aufweisen, mit denen vier verbrennungsmotorischen Gänge darstellbar sind, und zwar drei Direkt-Vorwärtsgänge, die jeweils nur eine der Radebenen nutzen, und einen Windungs-Vorwärtsgang, der alle drei Radebenen in Kombination nutzt. Die drei Radebenen können in Axialrichtung in einer Reihenfolge hintereinander zwischen der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine angeordnet sein. Von daher kann die erste Radebene auf der, der Brennkraftmaschine zugewandten Getriebeseite und die dritte Radebene auf der, der Elektromaschine zugewandten Getriebeseite positioniert sein. Die Vorgelege-Radebene kann bauraumgünstig axial zwischen der dritten Radebene und der Elektromaschine positioniert sein.The double clutch transmission according to the invention can have a total of exactly three gear planes in a space-saving design variant, with which four internal combustion engine gears can be represented, namely three direct forward gears, each of which uses only one of the gear planes, and one winding forward gear, which uses all three gear planes in combination . The three wheel planes can be arranged one behind the other in the axial direction in a sequence between the internal combustion engine and the electric machine. Therefore, the first wheel plane can be positioned on the transmission side facing the internal combustion engine and the third wheel plane on the transmission side facing the electric machine. The countershaft gear plane can be positioned axially between the third gear plane and the electric machine in a space-saving manner.

In einer konkreten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes kann die zweite Antriebswelle eine Hohlwelle sein, die radial außen auf der ersten Antriebswelle koaxial drehgelagert ist. Das der zweiten Antriebswelle zugeordnete zweite Teilgetriebe kann in Axialrichtung der Doppelkupplung zugewandt sein. Demgegenüber kann das der ersten Antriebswelle zugeordnete erste Teilgetriebe unter Zwischenlage des zweiten Teilgetriebes von der Doppelkupplung axial beabstandet sein. Sämtliche geraden verbrennungsmotorischen Gänge können dem einen Teilgetriebe zugeordnet sein, während sämtliche ungeraden verbrennungsmotorischen Gänge dem anderen Teilgetriebe zugeordnet sein können. Das erste Teilgetriebe kann genau zwei Radebenen aufweisen, während das zweite Teilgetriebe genau eine Radebene aufweisen kann.In a specific embodiment variant of the double clutch transmission, the second drive shaft can be a hollow shaft which is rotatably mounted coaxially radially on the outside on the first drive shaft. The second partial transmission assigned to the second drive shaft can face the double clutch in the axial direction. In contrast, the first sub-transmission assigned to the first drive shaft can be spaced axially from the double clutch with the second sub-transmission being interposed. All even internal combustion engine gears can be assigned to one sub-transmission, while all odd internal combustion engine gears can be assigned to the other sub-transmission. The first partial transmission can have exactly two gear planes, while the second partial transmission can have exactly one gear plane.

Die geraden Gänge sowie die ungeraden Gänge sind in gängiger Praxis bevorzugt jeweils gruppiert in einem Teilgetriebe anzuordnen. Ansonsten kann die Zuordnung der verbrennungsmotorischen Direkt-Gangstufen zu den jeweiligen Radebenen frei variierbar sein (zum Beispiel 2-4-3, 4-2-3...). Bevorzugt kann der erste verbrennungsmotorische Gang als Windungsgang realisiert sein.In current practice, the even gears and the odd gears are preferably grouped in a sub-transmission. Otherwise, the assignment of the direct combustion engine gears to the respective wheel planes can be freely varied (for example 2-4-3, 4-2-3...). The first internal combustion engine gear can preferably be realized as a winding gear.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung betrifft die Reduzierung der Gangstufen-Radebenen auf genau drei Radebenen sowie eine stark reduzierte Anzahl von Schaltelementen. Bevorzugt kann in jedem Teilgetriebe genau ein Schaltelement angeordnet sein. Im Unterschied zu den Teilgetrieben kann das Vorgelege bevorzugt komplett frei von weiteren Schaltelementen sein. Bei einer solchen Getriebestruktur weist der Hybridantriebsstrang somit insgesamt nur zwei Schaltelemente auf. Diese können bevorzugt axial beidseitig schaltbar sein. Das jeweilige Schaltelement kann somit axial zwischen Gangstufen-Radebenen des Getriebes angeordnet sein, um ein Loszahnrad der zu schaltenden Radebene mit einer der Antriebswellen oder mit der Abtriebswelle zu kuppeln, oder mit einem Loszahnrad einer benachbarten Radebene zu kuppeln.An essential aspect of the invention relates to the reduction of the gear wheel planes to exactly three wheel planes and a greatly reduced number of shifting elements. Exactly one shifting element can preferably be arranged in each partial transmission. In contrast to the partial transmissions, the countershaft can preferably be completely free of further shifting elements. With such a transmission structure, the hybrid drive train thus has a total of only two shifting elements. These can preferably be switchable axially on both sides. The respective shifting element can thus be arranged axially between gear wheel planes of the transmission in order to couple an idler gear of the gear plane to be shifted with one of the drive shafts or with the output shaft, or with an idler gear of an adjacent gear plane.

Die Schaltelemente können wahlweise auf der Antriebswelle oder auf der Abtriebswelle angeordnet sein. Im Hinblick auf reduzierte Schleppmomente ist es besonders bevorzugt, wenn die abtriebsseitigen Zahnräder sämtlicher Radebenen (das heißt die drei Gangschalt-Radebenen und eine Vorgelege-Radebene) als Loszahnräder auf der Abtriebswelle drehgelagert sind. Demgegenüber können die antriebsseitigen Zahnräder sämtlicher Radebenen als Festzahnräder auf der jeweiligen Antriebswelle drehfest angeordnet sein. In diesem Fall ist die Abtriebswelle frei von Gangschalt-Zahnrädern, das heißt die Abtriebswelle weist kein darauf drehfest angeordnetes Gangschalt-Zahnrad auf, sondern vielmehr lediglich die Kupplungsverzahnungen der beiden Schaltelemente.The switching elements can be arranged either on the input shaft or on the output shaft. With regard to reduced drag torques, it is particularly preferred if the output-side gears of all gear planes (that is, the three gearshift gear planes and a countershaft gear plane) are rotatably mounted as idler gears on the output shaft. In contrast, the drive-side gears of all wheel planes can be arranged as fixed gears on the respective drive shaft in a rotationally fixed manner. In this case, the output shaft is free of gearshift gears, ie the output shaft does not have a gearshift gear arranged on it in a rotationally fixed manner, but rather only the clutch teeth of the two shifting elements.

Bevorzugt kann ein erstes Schaltelement SE1 axial beidseitig schaltbar sein und in Axialrichtung zwischen der zweiten Radebene und der dritten Radebene angeordnet sein. Das erste Schaltelement kann bevorzugt die folgenden Schaltstellungen einnehmen: In einer ersten Schaltstellung S3 kann das erste Schaltelement ein Loszahnrad der dritten Radebene mit der Abtriebswelle kuppeln. In einer zweiten Schaltstellung S4a kann das erste Schaltelement die Loszahnräder der zweiten und dritten Radebenen miteinander kuppeln. In einer Neutralstellung N43 kann das erste Schaltelement außer Eingriff mit den beiden Loszahnräder der zweiten und dritten Radebenen sein sowie außer Eingriff mit der Abtriebswelle sein.A first shifting element SE1 can preferably be shiftable axially on both sides and can be arranged in the axial direction between the second gear plane and the third gear plane. The first shifting element can preferably assume the following shifting positions: In a first shifting position S3, the first shifting element can couple an idler gear of the third gear plane to the output shaft. In a second switching position S4a, the first switching element can couple the idler gears of the second and third gear planes to one another. In a neutral position N43, the first shifting element can be disengaged from the two idler gears of the second and third wheel planes and disengaged from the output shaft.

Das zweite Schaltelement SE2 (zum Beispiel eine herkömmliche Doppelsynchronkupplung) kann ebenfalls axial beidseitig schaltbar sein. Zudem kann das zweite Schaltelement in Axialrichtung zwischen der ersten Radebene und der zweiten Radebene angeordnet sein. Je nach Schaltstellung kann das zweite Schaltelement ein Loszahnrad der zu schaltenden ersten oder zweiten Radebene mit der Abtriebswelle kuppeln.The second shifting element SE2 (for example a conventional double synchronizer clutch) can also be shiftable axially on both sides. In addition, the second switching element in the axial direction between be arranged between the first wheel plane and the second wheel plane. Depending on the shift position, the second shift element can couple a loose gear wheel of the first or second gear plane to be shifted with the output shaft.

Im Hinblick auf eine konstruktiv einfache und bauraumreduzierte Getriebestruktur ist es zudem bevorzugt, wenn die Abtriebswelle über eine axial kurz bauende Stirnradstufe eine dazu achsparallele Eingangswelle eines Achsdifferenzials antreibt. Die Stirnradstufe kann baulich günstig in Axialrichtung zwischen der Doppelkupplung und der ersten Gangstufen-Radebene positioniert sein. Die Eingangswelle des Achsdifferenzials kann als eine Achsdifferenzial-Ritzelwelle der Fahrzeugachse ausgeführt sein. Das Stirnzahnrad der Stirnradstufe kann - im Gegensatz zu den abtriebsseitigen Gangschalt-Zahnrädern der Gangschalt-Radebenen - drehfest auf der Abtriebswelle angeordnet sein.With regard to a structurally simple and space-reduced transmission structure, it is also preferred if the output shaft drives an axially parallel input shaft of an axle differential via an axially short spur gear stage. The spur gear stage can be positioned structurally favorably in the axial direction between the double clutch and the first gear stage gear plane. The input shaft of the axle differential can be designed as an axle differential pinion shaft of the vehicle axle. The spur gear of the spur gear stage can—in contrast to the gear shift gears of the gear shift gear planes on the output side—be arranged on the output shaft in a rotationally fixed manner.

Für eine einfache Realisierung eines Rückwärtsgangs kann die Elektromaschine des Hybridantriebsstrangs in umgekehrter Drehrichtung betrieben werden, und zwar unter Bildung eines elektromotorischen Rückwärtsgangs, so dass eine zusätzliche Rückwärtsgang-Radebene, wie es bei einem mechanischen Rückwärtsgang erforderlich wäre, wegfällt.For a simple implementation of a reverse gear, the electric machine of the hybrid drive train can be operated in the opposite direction of rotation, namely to form an electromotive reverse gear, so that an additional reverse gear wheel plane, as would be required for a mechanical reverse gear, is omitted.

Der erfindungsgemäße Hybridantriebsstrang kann sowohl im Längseinbau als auch im Quereinbau im Fahrzeug verbaut werden. Nachfolgend wird eine besonders bevorzugte Längseinbausituation des Hybridantriebsstrangs im Fahrzeug beschrieben: So können in dem längseingebauten Hybridantriebsstrang die Getriebewellen in der Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet sein. The hybrid drive train according to the invention can be installed both longitudinally and transversely in the vehicle. A particularly preferred longitudinal installation situation of the hybrid drive train in the vehicle is described below: In the longitudinally installed hybrid drive train, the transmission shafts can be aligned in the longitudinal direction of the vehicle.

Speziell bei einem frontseitigen Längseinbau im Fahrzeug kann die Elektromaschine in der Fahrzeuglängsrichtung hinter dem Getriebe (zum Beispiel bauraumgünstig in einem Fahrzeugtunnel) positioniert sein. Die Elektromaschine kann dabei in teilweiser seitlicher Überdeckung in Fahrzeugquerrichtung mit dem Getriebe positioniert sein oder alternativ ohne seitliche Überdeckung hinter dem Getriebe positioniert sein.Especially in the case of longitudinal installation in the front of the vehicle, the electric machine can be positioned in the longitudinal direction of the vehicle behind the transmission (for example in a vehicle tunnel in a space-saving manner). The electric machine can be positioned in partial lateral overlap with the transmission in the transverse direction of the vehicle or, alternatively, it can be positioned behind the transmission without lateral overlap.

Im Hybridantriebsstrang können alle Antriebsvarianten realisiert werden, das heißt ein Frontantrieb, ein Heckantrieb oder ein Allradantrieb. In einer Weiterbildung der Erfindung kann der Hybridantriebsstrang für einen Allradantrieb ausgelegt sein, bei dem über das Getriebe sowohl die Vorderachse als auch die Hinterachse des Fahrzeugs angetrieben werden können. Eine bauraumreduzierte sowie konstruktiv einfache Realisierung des Allradantriebs ist von entscheidender Bedeutung: Vor diesem Hintergrund kann die Abtriebswelle zweiteilig ausgebildet sein, und zwar mit einer Abtriebs-Hohlwelle, auf der die Gangzahnräder sämtlicher vier Gangstufen-Radebenen angeordnet sind, und mit einer Abtriebs-Innenwelle, auf der die Abtriebs-Hohlwelle koaxial drehgelagert ist. In der Einbaulage kann die Abtriebs-Hohlwelle in der Fahrzeuglängsrichtung nach fahrzeughinten über das Getriebegehäuse hinaus mit einem Wellen-Endstück axial verlängert sein. Das Wellen-Endstück der Abtriebs-Hohlwelle kann an einer Eingangsseite eines Zwischendifferenzials angeschlossen sein. Von den beiden Ausgangsseiten des Zwischendifferenzials führt eine Endwelle nach fahrzeughinten in Richtung Hinterachse des Fahrzeugs und die Abtriebs-Innenwelle zum Vorderachsdifferenzial. In diesem Fall kann die Abtriebs-Innenwelle über die Stirnradstufe mit einer Antriebswelle des Vorderachsdifferenzials trieblich verbunden sein.All drive variants can be implemented in the hybrid drive train, ie front-wheel drive, rear-wheel drive or all-wheel drive. In a development of the invention, the hybrid drive train can be designed for all-wheel drive, in which both the front axle and the rear axle of the vehicle can be driven via the transmission. A space-reduced and structurally simple implementation of the all-wheel drive is of crucial importance: Against this background, the output shaft can be designed in two parts, namely with a hollow output shaft on which the gear wheels of all four gear wheel levels are arranged, and with an inner output shaft, on which the hollow output shaft is rotatably mounted coaxially. In the installed position, the output hollow shaft can be extended axially in the longitudinal direction of the vehicle to the rear of the vehicle beyond the transmission housing with a shaft end piece. The shaft end piece of the hollow output shaft can be connected to an input side of an intermediate differential. From the two output sides of the intermediate differential, an end shaft leads to the rear of the vehicle in the direction of the rear axle of the vehicle and the output inner shaft to the front axle differential. In this case, the output inner shaft can be drivingly connected to a drive shaft of the front axle differential via the spur gear stage.

In einer bauraumgünstigen Anordnung der Elektromaschine kann deren Elektromaschine-Welle als eine Hohlwelle realisiert sein. Diese kann auf der Abtriebs-Hohlwelle koaxial drehgelagert sein. Sowohl die Abtriebs-Hohlwelle als auch die Abtriebs-Innenwelle können sich in diesem Fall komplett durchgängig durch die Elektromaschine nach fahrzeughinten erstrecken. In an arrangement of the electric machine that is favorable in terms of installation space, its electric machine shaft can be implemented as a hollow shaft. This can be rotatably mounted coaxially on the output hollow shaft. In this case, both the output hollow shaft and the output inner shaft can extend completely continuously through the electric machine to the rear of the vehicle.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying figures.

Es zeigen:

  • 1 und 2 eine Getriebestruktur des Hybridantriebsstrangs sowie ein Schaltschema gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
Show it:
  • 1 and 2 a transmission structure of the hybrid drive train and a shift pattern according to a first embodiment.

In der 1 ist ein Hybridantriebsstrang für ein hybridgetriebenes Fahrzeug gezeigt, der sich im Wesentlichen aus einer Brennkraftmaschine 1, einem Doppelkupplungsgetriebe 3 und einer Elektromaschine 5 zusammensetzt. Das Doppelkupplungsgetriebe 3 weist eine erste Antriebswelle 7 und eine zweite Antriebswelle 9 auf. Diese sind koaxial angeordnet und über zwei zum Beispiel hydraulisch betätigbare lastschaltbare Trennkupplungen K1, K2 sowie über einen vorgeschalteten Drehschwingungsdämpfer 8 alternierend mit einer Kraftabgabewelle 10 der Brennkraftmaschine 1 momentenübertragend verbindbar. Die erste Antriebswelle 7 ist in der 1a als eine Vollwelle realisiert, die koaxial innerhalb der als Hohlwelle realisierten zweiten Antriebswelle 9 geführt ist.In the 1 a hybrid drive train for a hybrid-driven vehicle is shown, which essentially consists of an internal combustion engine 1 , a dual-clutch transmission 3 and an electric machine 5 . The dual clutch transmission 3 has a first drive shaft 7 and a second drive shaft 9 . These are arranged coaxially and can be alternately connected to a power output shaft 10 of the internal combustion engine 1 in a torque-transmitting manner via two, for example, hydraulically actuated power-shiftable clutches K1, K2 and via an upstream torsional vibration damper 8. The first drive shaft 7 is in the 1a realized as a solid shaft, which is guided coaxially within the second drive shaft 9 realized as a hollow shaft.

Achsparallel zu den beiden Antriebswellen 7, 9 ist eine Abtriebswelle 13 vorgesehen. Diese ist (im Hinblick auf einen später beschriebenen Allradantrieb) zweiteilig ausgeführt, und zwar mit einer Abtriebs-Hohlwelle 22 und einer Abtriebs-Innenwelle 23. Auf der Abtriebs-Innenwelle 23 ist die Abtriebs-Hohlwelle 22 koaxial drehgelagert.An output shaft 13 is provided axially parallel to the two drive shafts 7 , 9 . This is designed in two parts (with regard to a four-wheel drive described later), specifically with a hollow output shaft 22 and an inner output shaft 23. On the inner output shaft 23, the hollow output shaft 22 is rotatably mounted coaxially.

Im Doppelkupplungsgetriebe 3 sind genau vier verbrennungsmotorische Vorwärtsgänge 1 bis 4 einlegbar. Diese sind in genau drei Gangstufen-Radebenen R1 bis R3 durch entsprechende Zahnradsätze mit jeweils einem Loszahnrad und einem Festzahnrad realisiert. Die Loszahnräder der Radebenen R1 bis R3 sind mittels genau zweier Schaltelementen SE2 und SE1 (das heißt zum Beispiel Doppelsynchronkupplungen) schaltbar. Zudem sind die Loszahnräder der Radebenen R1 bis R3 auf der Abtriebs-Hohlwelle 22 drehbar gelagert, während die Festzahnräder der Radebenen R1 bis R3 drehfest auf den jeweiligen Antriebswellen 7, 9 angeordnet sind.Precisely four forward gears 1 to 4 based on the combustion engine can be engaged in the dual-clutch transmission 3 . These are realized in exactly three gear wheel planes R1 to R3 by corresponding gear sets, each with a loose gear and a fixed gear. The idler gears of the gear planes R1 to R3 can be shifted by means of exactly two shifting elements SE2 and SE1 (i.e. double synchronous clutches, for example). In addition, the idler gears of the gear planes R1 to R3 are rotatably mounted on the hollow output shaft 22, while the fixed gears of the gear planes R1 to R3 are arranged on the respective drive shafts 7, 9 in a torque-proof manner.

In der 1 ist der Hybridantriebsstrang für einen Allradantrieb ausgelegt, bei dem mittels des Getriebes 3 sowohl die Vorderachse VA als auch die Hinterachse HA des Fahrzeugs antreibbar ist. Hierfür ist die Abtriebs-Hohlwelle 22 der Abtriebswelle 13 in der Fahrzeuglängsrichtung x nach fahrzeughinten mit einem Wellen-Endstück 27 axial verlängert, das durch die Elektromaschine 5 geführt ist. Die Elektromaschine 5 ist koaxial zur Abtriebs-Innenwelle 23 und zur Abtriebs-Hohlwelle 22 ausgerichtet. Das Wellen-Endstück 27 ist an einer Eingangsseite eines Zwischendifferenzials 29 angeschlossen. Von dessen Ausgangsseiten führt eine Endwelle 31 nach fahrzeughinten in Richtung Hinterachse HA sowie die Abtriebs-Innenwelle 23 (radial innerhalb der Abtriebs-Hohlwelle 22) zu einem Vorderachsdifferenzial 21. Von den beiden Ausgangsseiten des Vorderachsdifferenzials 21 sind Flanschwellen 33 in der Fahrzeugquerrichtung y bis zu nicht gezeigten Fahrzeug-Vorderrädern geführt. Die Abtriebs-Innenwelle 23 treibt über eine Zahnradstufe 14 mit Stirnzahnrädern 15, 17 auf eine Eingangswelle 19 des Vorderachsdifferenzials 21 an. Das Stirnzahnrad 17 ist in der 1 als einziges Festzahnrad auf der Abtriebswelle 13 (das heißt auf deren Abtriebs-Innenwelle 23) angeordnet, wodurch die Bildung von Trägheitsmomenten reduziert ist.In the 1 the hybrid drive train is designed for all-wheel drive, in which both the front axle VA and the rear axle HA of the vehicle can be driven by means of the transmission 3 . For this purpose, the output hollow shaft 22 of the output shaft 13 is axially extended in the vehicle longitudinal direction x to the rear of the vehicle with a shaft end piece 27 that is guided through the electric machine 5 . The electric machine 5 is aligned coaxially to the inner output shaft 23 and to the hollow output shaft 22 . The shaft end 27 is connected to an input side of an intermediate differential 29 . From its output side, an end shaft 31 leads to the rear of the vehicle in the direction of the rear axle HA and the output inner shaft 23 (radially inside the output hollow shaft 22) to a front axle differential 21. From the two output sides of the front axle differential 21, there are stub shafts 33 in the vehicle transverse direction y to not shown vehicle front wheels out. The internal output shaft 23 drives an input shaft 19 of the front axle differential 21 via a gear stage 14 with spur gears 15 , 17 . The spur gear 17 is in the 1 arranged as a single fixed gear on the output shaft 13 (that is, on the output inner shaft 23), whereby the formation of moments of inertia is reduced.

Mittels der ersten und zweiten Antriebswellen 7, 9 kann jeweils ein erstes Teilgetriebe I und ein zweites Teilgetriebe II des Doppelkupplungsgetriebes 3 aktiviert werden. Das erste Teilgetriebe I ist in der 1, in der Axialrichtung betrachtet, unter Zwischenlage des zweiten Teilgetriebes II axial von der Doppelkupplung K1, K2 beabstandet, die in der 1 am linken äußeren Getriebeende angeordnet ist. Am gegenüberliegenden rechten axial äußeren Getriebeende des Doppelkupplungsgetriebes 3 ist die Elektromaschine 5 positioniert.A first sub-transmission I and a second sub-transmission II of the dual clutch transmission 3 can be activated by means of the first and second drive shafts 7 , 9 . The first sub-transmission I is in the 1 , viewed in the axial direction, with the interposition of the second sub-transmission II axially spaced from the double clutch K1, K2, which is in the 1 is arranged at the left outer end of the transmission. The electric machine 5 is positioned on the opposite, right, axially outer transmission end of the dual clutch transmission 3 .

Dem ersten Teilgetriebe I ist in der 1 der Direkt-Vorwärtsgang V3 zugeordnet, während dem zweiten Teilgetriebe II die beiden geraden Direkt-Vorwärtsgänge V2 und V4 zugeordnet sind. Der erste Vorwärtsgang V1 ist in der 1 und 2 als Windungsgang realisiert, in dessen Lastpfad die beiden Teilgetriebe I und II eingebunden sind, wie später beschrieben ist. Die geraden Direkt-Vorwärtsgänge V2, V4 sind über die zweite Antriebswelle 9 sowie über die zweite Trennkupplung K2 aktivierbar. Demgegenüber ist der ungerade Direkt-Vorwärtsgang 3 des ersten Teilgetriebes I über die erste Antriebswelle 7 sowie über die erste Trennkupplung K1 aktivierbar.The first sub-transmission I is in the 1 the direct forward gear V3 is assigned, while the two straight direct forward gears V2 and V4 are assigned to the second partial transmission II. The first forward gear V1 is in the 1 and 2 realized as a winding gear, in the load path of which the two sub-transmissions I and II are integrated, as will be described later. The straight direct forward gears V2, V4 can be activated via the second drive shaft 9 and via the second separating clutch K2. In contrast, the odd direct forward gear 3 of the first partial transmission I can be activated via the first drive shaft 7 and via the first separating clutch K1.

Der Elektromaschine 5 ist eine Vorgelege-Radebene V für eine Drehmomentwandlung vorgelagert. Das Doppelkupplungsgetriebe 3 weist daher zusätzlich zu den drei Radebenen R1 bis R3 eine Vorgelege-Radebene V mit einem abtriebsseitigen Vorgelege-Zahnrad 16 auf der Abtriebswelle 13 und einem damit kämmenden antriebsseitigen Vorgelege-Zahnrad 20 auf der Antriebswelle 7 auf. Das abtriebsseitige Vorgelege-Zahnrad 16 als Loszahnrad auf der Abtriebswelle 13 drehgelagert, während das antriebsseitige Vorgelege-Zahnrad 20 als Festzahnrad auf der Antriebswelle 7 angeordnet ist.The electric machine 5 is preceded by a countershaft gear plane V for torque conversion. The dual clutch transmission 3 therefore has, in addition to the three gear planes R1 to R3, a countershaft gear plane V with an output-side countershaft gear 16 on the output shaft 13 and a drive-side countershaft gear 20 on the drive shaft 7 meshing with it. The countershaft gear 16 on the output side is rotatably mounted as a loose gear wheel on the output shaft 13 , while the countershaft gear wheel 20 on the drive side is arranged as a fixed gear wheel on the drive shaft 7 .

In der 1 ist eine antriebsseitige Elektromaschinen-Anbindung dargestellt, bei der das abtriebsseitige Vorgelege-Loszahnrad 16 drehfest an die Elektromaschinen-Welle 25 angebunden ist. Die Elektromaschine 5 ist koaxial zur Abtriebswelle 13 angeordnet, während die Elektromaschinen-Welle 25 eine Hohlwelle ist, die auf der Abtriebswelle 13 koaxial drehgelagert ist.In the 1 an electric machine connection on the drive side is shown, in which the countershaft idler gear 16 on the output side is connected to the electric machine shaft 25 in a torque-proof manner. The electric machine 5 is arranged coaxially to the output shaft 13 , while the electric machine shaft 25 is a hollow shaft which is coaxially rotatably mounted on the output shaft 13 .

In der 1 sind die drei Gangschalt-Radebenen R1 bis R3 in der Axialrichtung in einer Reihenfolge hintereinander zwischen der Brennkraftmaschine 1 und der Elektromaschine 5 angeordnet. Die erste Radebene R1 ist auf der, der Brennkraftmaschine 1 zugewandten Getriebeseite positioniert, während die dritte Radebene R3 auf der, der Elektromaschine 5 zugewandten Getriebeseite positioniert ist. Axial zwischen der dritten Radebene R3 und der Elektromaschine 5 ist die Vorgelege-Radebene V positioniert. Das in der 1 gezeigte zweite Teilgetriebe II weist somit die genau zwei Radebenen R1 und R2 sowie das genau eine Schaltelement SE2 auf, während das erste Teilgetriebe I die genau eine Radebene R3 sowie das genau eine Schaltelement SE1 aufweist. In Axialrichtung zwischen der Doppelkupplung K1, K2 und der ersten Radebene R1 ist in der 1 die Stirnradstufe 14 positioniert.In the 1 For example, the three speed-shifting gear planes R1 to R3 are arranged in series in the axial direction between the internal combustion engine 1 and the electric machine 5 . The first gear plane R1 is positioned on the transmission side facing the internal combustion engine 1 , while the third gear plane R3 is positioned on the transmission side facing the electric machine 5 . The countershaft gear plane V is positioned axially between the third gear plane R3 and the electric machine 5 . That in the 1 The second sub-transmission II shown thus has exactly two gear planes R1 and R2 and exactly one shifting element SE2, while the first sub-transmission I has exactly one gear plane R3 and exactly one shifting element SE1. In the axial direction between the double clutch K1, K2 and the first wheel plane R1 is in the 1 the spur gear 14 positioned.

Das zweite Schaltelement SE2 ist zwischen der ersten und zweiten Radebene R1 und R2 des zweiten Teilgetriebes II angeordnet und axial beidseitig entweder in die Schaltstellungen S2, S4b oder in die Neutralstellung N24 schaltbar. Je nach Schaltstellung S2, S4b ist ein Loszahnrad der zu schaltenden Radebene R1 oder R2 mit der Abtriebs-Hohlwelle 22 gekuppelt oder sind die beiden Loszahnräder der Radebenen R1, R2 von der Abtriebs-Hohlwelle 22 entkoppelt.The second shifting element SE2 is arranged between the first and second gear planes R1 and R2 of the second partial transmission II and can be shifted axially on both sides either into the shift positions S2, S4b or into the neutral position N24. Depending on the switching position S2, S4b, a loose gear wheel is closed switching gear plane R1 or R2 coupled to the hollow output shaft 22 or are the two idler gears of the gear planes R1, R2 decoupled from the hollow output shaft 22.

Das erste Schaltelement SE1 ist in der Axialrichtung zwischen der im zweiten Teilgetriebe II befindlichen zweiten Radebene R2 und der im ersten Teilgetriebe I befindlichen dritten Radebene R3 angeordnet. In der 1 ist das erste Schaltelement SE1 - ausgehend von einer (nicht gezeigten) Neutralstellung N43 - nach links betätigt. Bei der Schaltbetätigung nach links befindet sich das Schaltelement SE1 in einer Schaltstellung S4a, in der die beiden Loszahnräder der zweiten und dritten Radebenen R2, R3 miteinander gekuppelt sind. In der Neutralstellung N43 ist die in der 1 U-profilförmig angedeutete Schaltmuffe des Schaltelements SE1 auf Lücke (nicht gezeigt) zwischen Schaltverzahnungen der Loszahnräder und der Abtriebs-Hohlwelle 22 angeordnet. In diesem Fall ist das Schaltelement SE1 weder mit den Loszahnrädern der Radebenen R2 und R3 noch mit der Abtriebs-Hohlwelle 22 in Zahneingriff.The first shifting element SE1 is arranged in the axial direction between the second gear plane R2 located in the second sub-transmission II and the third gear plane R3 located in the first sub-transmission I. In the 1 is the first switching element SE1 - starting from a (not shown) neutral position N43 - actuated to the left. When shifting to the left, the shifting element SE1 is in a shifting position S4a, in which the two idler gears of the second and third gear planes R2, R3 are coupled to one another. In the neutral position N43 is in the 1 U profile-shaped indicated shifting sleeve of the shifting element SE1 arranged with a gap (not shown) between shifting teeth of the idler gears and the output hollow shaft 22. In this case, the shifting element SE1 is in meshing engagement neither with the idler gears of the wheel planes R2 and R3 nor with the hollow output shaft 22 .

Bei einer Schaltbetätigung des ersten Schaltelements SE1 - ausgehend von der Neutralstellung N43 - nach rechts befindet sich das Schaltelement SE1 in einer Schaltstellung S3, in der ein Loszahnrad der dritten Radebene R3 mit der Abtriebs-Hohlwelle 22 gekuppelt ist, die Bestandteil der Abtriebswelle 13 ist.When the first shifting element SE1 is shifted to the right, starting from the neutral position N43, the shifting element SE1 is in a shifting position S3, in which an idler gear wheel of the third gear plane R3 is coupled to the hollow output shaft 22, which is part of the output shaft 13.

Im Hinblick auf eine einfache Realisierung eines Rückwärtsgangs kann in der 1 die Elektromaschine 5 in umgekehrter Drehrichtung betrieben werden, wodurch ein elektromotorischer Rückwärtsgang gebildet ist.With regard to a simple realization of a reverse gear can in the 1 the electric machine 5 can be operated in the reverse direction of rotation, whereby an electromotive reverse gear is formed.

In der 1 ist der Hybridantriebsstrang in einem frontseitigen Längseinbau im Fahrzeug verbaut. In dem längs eingebauten Hybridantriebsstrang sind die Getriebewellen 7, 9, 13 in der Fahrzeuglängsrichtung x in Flucht ausgerichtet. Bei dem frontseitigen Längseinbau der 1 ist die Elektromaschine 5 in der Fahrzeuglängsrichtung x hinter dem Getriebe 3 zum Beispiel in einem Fahrzeugtunnel positioniert, wobei die Elektromaschine 5 hinter dem Getriebe 3 angeordnet ist bzw. an einer hinteren Getriebe-Außenwand 26 angeflanscht ist.In the 1 the hybrid drive train is installed in a front longitudinal installation in the vehicle. In the longitudinally installed hybrid drive train, the transmission shafts 7, 9, 13 are aligned in the longitudinal direction x of the vehicle. With the front longitudinal installation of the 1 the electric machine 5 is positioned behind the transmission 3 in the vehicle longitudinal direction x, for example in a vehicle tunnel, with the electric machine 5 being arranged behind the transmission 3 or being flanged to a rear outer wall 26 of the transmission.

Im Hinblick auf eine bauraumgünstige Anordnung ist die Elektromaschinen-Welle 25 als eine Hohlwelle realisiert, die auf der Abtriebs-Hohlwelle 22 koaxial drehgelagert ist. Sowohl die Abtriebs-Hohlwelle 22 als auch die Abtriebs-Innenwelle 23 sind durch die komplette Elektromaschine 5 nach fahrzeughinten bis zum Zwischendifferenzial 29 geführt.With regard to an arrangement that is favorable in terms of installation space, the electric machine shaft 25 is implemented as a hollow shaft which is rotatably mounted coaxially on the output hollow shaft 22 . Both the output hollow shaft 22 and the output inner shaft 23 are routed through the entire electric machine 5 to the rear of the vehicle as far as the intermediate differential 29 .

Eine reguläre Schaltfolge der verbrennungsmotorischen Gänge kann sein: 1-2-3-4, wobei der erste verbrennungsmotorische Gang V1 (Windungs-Gang) über die geschlossene erste Trennkupplung K1 (Teilgetriebe I) und die weiteren Gänge durch alternierendes Schließen der Trennkupplungen K1, K2 eingelegt werden. In dem Teilgetriebe mit der offenen Trennkupplung kann wie bekannt der nächste Gang vorgewählt werden, so dass durch Umschalten der Kupplungen K1, K2 ohne Unterbrechung der Zugkraft geschaltet werden kann. Die Schaltfolge kann abhängig von Betriebsdaten und Fahrparametern des Kraftfahrzeugs über eine nicht gezeigte elektronische Getriebesteuerung vorgebbar und/oder manuell einstellbar sein.A regular shift sequence for the internal combustion engine gears can be: 1-2-3-4, with the first internal combustion engine gear V1 (winding gear) via the closed first separating clutch K1 (partial transmission I) and the other gears by alternately closing the separating clutches K1, K2 be inserted. In the sub-transmission with the open separating clutch, the next gear can be preselected, as is known, so that switching over the clutches K1, K2 can be done without interrupting the traction. Depending on the operating data and driving parameters of the motor vehicle, the shifting sequence can be specified and/or set manually via an electronic transmission control (not shown).

Nachfolgend sind anhand des in der 2 gezeigten Schaltschemas die folgenden Fahrbetriebsarten beschrieben:

  • Bei eingelegtem ersten Gang V1 ist die erste Trennkupplung K1 geschlossen und das zweite Schaltelement SE2 im zweiten Teilgetriebe II nach links (Schaltstellung S2) betätigt, so dass ein Loszahnrad der ersten Radebene R1 mit der Abtriebs-Hohlwelle 22 gekoppelt ist. Zudem ist das erste Schaltelement SE1 in seine Schaltstellung S4a betätigt, in der die beiden Loszahnräder der zweiten und dritten Radebenen R2, R3 miteinander gekoppelt sind, während die Abtriebs-Hohlwelle 22 von den beiden Loszahnrädern der zweiten und dritten Radebenen R2, R3 entkoppelt sind. Somit ergibt sich ein Lastpfad von der Brennkraftmaschine 1 über die erste Trennkupplung K1, die erste Antriebswelle 7 bis zur dritten Radebene R3. Von dort führt der Lastpfad weiter über das erste Schaltelement SE1 (in Schaltstellung S4a) zur zweiten Radebene R2 und von dort weiter zur ersten Radebene R1, in der das verbrennungsmotorische Drehmoment über das zweite Schaltelement SE2 (in Schaltstellung S2) in die Abtriebs-Hohlwelle 22 eingeleitet wird. Im weiteren Verlauf führt der Lastpfad von der Abtriebs-Hohlwelle 22 bis zum Zwischendifferenzial 29, in der eine Momentenverteilung stattfindet, bei der ein Teil-Lastpfad zur Endwelle 31 abzweigt und ein weiterer Teil-Lastpfad zur Abtriebs-Innenwelle 23 abzweigt. Von der Abtriebs-Innenwelle 23 führt der Teil-Lastpfad über die Stirnradstufe 14 bis zum Vorderachsdifferenzial 21.
The following are based on the in the 2 The following driving modes are described in the switching diagrams shown:
  • When first gear V1 is engaged, the first separating clutch K1 is closed and the second shift element SE2 in the second sub-transmission II is actuated to the left (shift position S2), so that an idler gear wheel of the first gear plane R1 is coupled to the hollow output shaft 22. In addition, the first shifting element SE1 is actuated into its shifting position S4a, in which the two idler gears of the second and third gear planes R2, R3 are coupled to one another, while the hollow output shaft 22 is decoupled from the two idler gears of the second and third gear planes R2, R3. This results in a load path from the internal combustion engine 1 via the first separating clutch K1, the first drive shaft 7 to the third wheel plane R3. From there, the load path continues via the first shift element SE1 (in shift position S4a) to the second gear plane R2 and from there on to the first gear plane R1, in which the torque generated by the combustion engine passes through the second shift element SE2 (in shift position S2) into the hollow output shaft 22 is initiated. In the further course, the load path leads from the output hollow shaft 22 to the intermediate differential 29, in which a torque distribution takes place in which a partial load path branches off to the end shaft 31 and another partial load path to the output inner shaft 23 branches off. The partial load path leads from the output inner shaft 23 via the spur gear stage 14 to the front axle differential 21.

Im verbrennungsmotorischen ersten Windungs-Gang V1 ist ein Hybridbetrieb, etwa ein Boost-Betrieb, ermöglicht. Bei entsprechendem Fahrerwunsch kann im Boost-Betrieb ein Beschleunigen, das heißt bei erhöhter Leistungsanforderung zum Beispiel bei einem Überholvorgang, mit einem durch die Elektromaschine 5 zusätzlich bereitgestellten Boost-Drehmoment erfolgen. In diesem Fall kann die Elektromaschine 5 als Hilfsantriebsquelle genutzt werden. Gemäß der 1 und 2 steht für den eingelegten ersten Windungs-Gang V1 ein Hybridgang H1 zur Verfügung: Hierzu wird die Elektromaschine 5 hochgefahren, so dass in der dritten Radebene R3 (das heißt an deren antriebsseitigem Festzahnrad) eine Leistungsaddition erfolgt, bei der das Boost-Drehmoment auf das verbrennungsmotorische Drehmoment aufaddiert wird.Hybrid operation, such as boost operation, is enabled in the first winding gear V1 of the internal combustion engine. If the driver so desires, acceleration can take place in boost mode, that is to say when there is an increased power requirement, for example when overtaking, with a boost torque additionally provided by electric machine 5 . In this case can the electric machine 5 can be used as an auxiliary drive source. According to the 1 and 2 a hybrid gear H1 is available for the engaged first winding gear V1: For this purpose, the electric machine 5 is run up, so that in the third wheel plane R3 (i.e. on its drive-side fixed gear) a power addition takes place, in which the boost torque on the combustion engine Torque is added.

Bei eingelegtem zweiten Gang V2 ist die zweite Trennkupplung K2 geschlossen und das zweite Schaltelement SE2 nach links (Schaltstellung S2) betätigt, so dass ein Loszahnrad der, den zweiten Gang bildenden Radebene R1 mit der Abtriebs-Hohlwelle 22 gekoppelt ist. Das erste Schaltelement SE1 befindet sich in seiner Neutralstellung N43. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad von der Brennkraftmaschine 1 über die geschlossene zweite Trennkupplung K2 sowie über die erste Radebene R1 bis zur Abtriebs-Hohlwelle 22 und dann weiter wie anhand des ersten Gangs V1 beschrieben.When the second gear V2 is engaged, the second separating clutch K2 is closed and the second shifting element SE2 is actuated to the left (shift position S2), so that an idler gear of the wheel plane R1 forming the second gear is coupled to the hollow output shaft 22. The first switching element SE1 is in its neutral position N43. This results in a load path from the internal combustion engine 1 via the closed second separating clutch K2 and via the first wheel plane R1 to the hollow output shaft 22 and then further as described with reference to the first gear V1.

Gemäß der 2 stehen für den eingelegten zweiten Gang V2 zwei Hybridgänge H2a, H2b zur Verfügung: Bei eingelegtem Hybridgang H2a ist das erste Schaltelement SE1 nach links in die Schaltstellung S4a betätigt. Dadurch ist die dritte Radebene R3 und die zweite Radebene R2 in einen Boost-Lastpfad integriert und es erfolgt eine antriebsnahe Leistungsaddition, bei der das Boost-Drehmoment am antriebsseitigen Festzahnrad der ersten Radebene R1 auf das verbrennungsmotorische Drehmoment aufaddiert wird. Bei eingelegtem Hybridgang H2b ist das erste Schaltelement SE1 nach rechts (Schaltstellung S3) betätigt. Dadurch ist nur die dritte Radebene R3 in den Boost-Lastpfad integriert und es erfolgt eine abtriebsnahe Leistungsaddition, bei der das Boost-Drehmoment auf der Abtriebs-Hohlwelle 22 aufaddiert wird.According to the 2 two hybrid gears H2a, H2b are available for the engaged second gear V2: When the hybrid gear H2a is engaged, the first shift element SE1 is actuated to the left into the shift position S4a. As a result, the third wheel plane R3 and the second wheel plane R2 are integrated into a boost load path and power is added close to the drive, in which the boost torque at the drive-side fixed gear wheel of the first wheel plane R1 is added to the torque generated by the combustion engine. When the hybrid gear H2b is engaged, the first shift element SE1 is actuated to the right (shift position S3). As a result, only the third wheel plane R3 is integrated in the boost load path and power is added close to the output, in which the boost torque is added to the hollow output shaft 22 .

Bei eingelegtem dritten verbrennungsmotorischen Gang V3 ist die erste Trennkupplung K1 geschlossen und das erste Schaltelement SE1 nach rechts (Schaltstellung S3) betätigt, so dass das Loszahnrad der den dritten Gang bildenden Radebene R3 mit der Abtriebs-Hohlwelle 22 gekoppelt ist. Das zweite Schaltelement SE2 ist in seine Neutralstellung N24 geschaltet. Somit ergibt sich bei eingelegtem dritten Gang V3 ein Lastpfad von der Brennkraftmaschine 1 über die erste Trennkupplung K1 und die dritte Radebene R3 bis zur Abtriebs-Hohlwelle 22 und dann weiter wie anhand des ersten Gangs V1 beschrieben.When the third internal combustion engine gear V3 is engaged, the first separating clutch K1 is closed and the first shift element SE1 is actuated to the right (shift position S3), so that the idler gear of the gear plane R3 forming the third gear is coupled to the hollow output shaft 22 . The second switching element SE2 is switched to its neutral position N24. Thus, when the third gear V3 is engaged, there is a load path from the internal combustion engine 1 via the first separating clutch K1 and the third gear plane R3 to the hollow output shaft 22 and then further as described with reference to the first gear V1.

Im dritten Gang V3 ist ebenfalls ein Hybridbetrieb ermöglicht (Hybridgang H3). Hierzu wird die Elektromaschine 5 hochgefahren, so dass in der dritten Radebene R3 (an deren antriebsseitigen Festzahnrad) eine Leistungsaddition erfolgt, bei der das Boost-Drehmoment auf das verbrennungsmotorische Drehmoment aufaddiert wird.Hybrid operation is also possible in third gear V3 (hybrid gear H3). For this purpose, the electric machine 5 is run up, so that in the third gear plane R3 (on its drive-side fixed gear), power is added, in which the boost torque is added to the torque generated by the internal combustion engine.

Bei eingelegtem vierten Gang V4 ist die zweite Trennkupplung K2 geschlossen und das zweite Schaltelement SE2 nach rechts (Schaltstellung S4b) betätigt. Das erste Schaltelement SE1 befindet sich in seiner Neutralstellung N43. Bei eingelegtem vierten Gang V4 ergibt sich ein Lastpfad von der Brennkraftmaschine 1 über die zweite Trennkupplung K2 sowie die zweite Radebene R2 bis zur Abtriebs-Hohlwelle 22 und dann weiter wie anhand des ersten Gangs V1 beschrieben. Im vierten Gang V4 ist ebenfalls ein Boost-Betrieb ermöglicht. Hierzu wird das erste Schaltelement SE1 nach rechts betätigt (Schaltstellung S3). Sobald die Elektromaschine 5 hochgefahren wird, erfolgt in der dritten Radebene R3 eine abtriebsnahe Leistungsaddition, bei der das Boost-Drehmoment auf der Abtriebs-Hohlwelle 22 aufaddiert wird. Alternativ ist eine Addition im Abtriebsrad der zweiten Radebene möglich, in dem das Schaltelement SE1 in Stellung S4a gestellt ist.When the fourth gear V4 is engaged, the second separating clutch K2 is closed and the second shift element SE2 is actuated to the right (shift position S4b). The first switching element SE1 is in its neutral position N43. When the fourth gear V4 is engaged, there is a load path from the internal combustion engine 1 via the second separating clutch K2 and the second gear plane R2 to the hollow output shaft 22 and then further as described with reference to the first gear V1. Boost operation is also possible in fourth gear V4. For this purpose, the first switching element SE1 is actuated to the right (switching position S3). As soon as the electric machine 5 is started up, a power addition close to the output takes place in the third wheel plane R3, in which the boost torque is added to the hollow output shaft 22 . Alternatively, an addition in the output gear of the second gear plane is possible by setting the switching element SE1 to position S4a.

Für einen rein elektrischen Fahrbetrieb können jeweils rein elektromotorische Gänge E1 und E2 eingelegt werden, wobei die Brennkraftmaschine 5 stillgelegt ist bzw. die Trennkupplungen K1, K2 geöffnet sind. Bei eingelegtem ersten elektromotorischen Gang E1 ist das zweite Schaltelement SE2 nach links betätigt (Schaltstellung S2), während das erste Schaltelement SE1 ebenfalls nach links betätigt ist (Schaltstellung S4b). Dadurch ergibt sich ein Lastpfad, bei dem das elektromotorische Drehmoment von der Elektromaschine 5 über das Vorgelege V sowie über die dritte Radebene R3 und die zweite Radebene R2 auf die zweite Antriebswelle 9 geführt wird und von dort über die erste Radebene R1 zur Abtriebs-Hohlwelle 22 geführt wird. Von dort führt der Lastpfad weiter wie anhand des ersten Gangs V1 beschrieben.For purely electric driving, purely electric gears E1 and E2 can be engaged, with the internal combustion engine 5 being shut down or the separating clutches K1, K2 being opened. When the first electromotive gear E1 is engaged, the second shifting element SE2 is actuated to the left (shift position S2), while the first shifting element SE1 is also actuated to the left (shift position S4b). This results in a load path in which the electromotive torque is routed from the electric machine 5 via the transmission V and via the third gear plane R3 and the second gear plane R2 to the second drive shaft 9 and from there via the first gear plane R1 to the hollow output shaft 22 to be led. From there, the load path continues as described with reference to first gear V1.

Bei eingelegtem zweiten elektromotorischen Gang E2 ist das erste Schaltelement SE1 nach rechts betätigt (Schaltstellung S3). Zudem befindet sich das zweite Schaltelement SE2 in seiner Neutralstellung N24. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad, bei dem das elektromotorische Drehmoment von der Elektromaschine 5 über das Vorgelege V und über die dritte Radebene R3 auf die Abtriebs-Hohlwelle 22 geleitet wird. Von dort führt der Lastpfad weiter wie anhand des ersten Gangs V1 beschrieben.When the second electromotive gear E2 is engaged, the first shift element SE1 is actuated to the right (shift position S3). In addition, the second switching element SE2 is in its neutral position N24. This results in a load path in which the electromotive torque is passed from the electric machine 5 via the countershaft V and via the third wheel plane R3 to the hollow output shaft 22 . From there, the load path continues as described with reference to first gear V1.

Zudem ist ein Standlade-Betrieb SL ermöglicht. Dieser ist aktivierbar, sofern das Fahrzeug im Fahrzeugstillstand ist, zum Beispiel an einer Ampel oder im Stau. Im Standlade-Betrieb ist die erste Trennkupplung K1 geschlossen und befinden sich die beiden Schaltelemente SE2 und SE1 in ihren Neutralstellungen N24, N43. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad, bei dem ein verbrennungsmotorisches Moment über die erste Trennkupplung K1, die erste Antriebswelle 7 sowie das antriebsseitige Zahnrad der dritten Radebene R3 und das Vorgelege V zur Elektromaschine 5 geleitet wird.In addition, a stationary charging operation SL is possible. This can be activated if the vehicle is stationary, for example at traffic lights or in a traffic jam. In stationary charging mode, the first separating clutch K1 is closed and the two shifting elements SE2 and SE1 are in their neutral positions N24, N43. This results in a load path in which an internal combustion engine Torque via the first clutch K1, the first drive shaft 7 and the drive-side gear of the third wheel plane R3 and the countershaft V to the electric machine 5 is passed.

BezugszeichenlisteReference List

11
Brennkraftmaschineinternal combustion engine
33
DoppelkupplungsgetriebeDouble clutch
55
Elektromaschineelectric machine
77
erste Antriebswellefirst driveshaft
88th
Drehschwingungsdämpfertorsional vibration damper
99
zweite Antriebswellesecond driveshaft
1010
Kraftabgabewellepower output shaft
VV
Vorgelegetransmission
1212
Elektromaschinen-ZahnradElectric Machine Gear
1313
Abtriebswelleoutput shaft
1414
Stirnradstufespur gear stage
15, 1715, 17
Stirnzahnräderspur gears
1616
erstes Vorgelege-Zahnradfirst countershaft gear
1818
Vorgelege-Wellecountershaft
1919
Antriebswelledrive shaft
2020
zweites Vorgelege-Zahnradsecond countershaft gear
2121
Vorderachsdifferenzialfront differential
2222
Abtriebs-HohlwelleOutput hollow shaft
2323
Abtriebs-Innenwelleoutput inner shaft
2525
Elektromaschinen-Welleelectric machine shaft
2626
Getriebe-GehäusewandTransmission housing wall
2727
Wellen-EndstückShaft Tail
2929
Zwischendifferenzialintermediate differential
3131
Endwelle (Anschluss zur Kardanwelle)End shaft (connection to cardan shaft)
3333
Flanschwellenstub shafts
K1, K2K1, K2
lastschaltbare Trennkupplungenpower-shiftable clutches
SE2, SE1SE2, SE1
Schaltelementeswitching elements
R1 bis R3R1 to R3
Radebenenwheel planes
VV
Vorgelege-Radebenecountershaft gear plane
I, III,II
Teilgetriebepartial transmission
VAv.a
Vorderachsefront axle
HAHA
Hinterachserear axle
V1 bis V4V1 to V4
verbrennungsmotorische Gängecombustion engine gears
E1, E2E1, E2
elektromotorische Gängeelectromotive gears
HH
Hybridgängehybrid gears
SLSL
Standladenstand shop
S4a, N43, S3S4a, N43, S3
Schaltstellungen des ersten Schaltelements SE1Switch positions of the first switching element SE1
S2, N24, S4bS2, N24, S4b
Schaltstellungen des zweiten Schaltelements SE2Switching positions of the second switching element SE2

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Claims (14)

Hybridantriebsstrang für ein hybridgetriebenes Fahrzeug, mit einer Elektromaschine (5) und einer Brennkraftmaschine (1), deren Kraftabgabewelle (10) über zwei lastschaltbare Trennkupplungen (K1, K2) einer Doppelkupplung alternierend entweder auf eine erste Antriebswelle (7) oder auf eine zweite Antriebswelle (9) eines Doppelkupplungsgetriebes (3) abtreibt, wobei mittels der Antriebswellen (7, 9) entweder ein erstes Teilgetriebe (I) oder ein zweites Teilgetriebe (II) aktivierbar ist, und wobei auf den beiden Antriebswellen (7, 9) sowie einer dazu achsparallelen Abtriebswelle (13) in genau drei Radebenen (R1 bis R3) Fest- und Loszahnräder angeordnet sind, die unter Bildung von vier verbrennungsmotorischen Gängen (1, 2, 3, 4) zu Zahnradsätzen zusammengefasst sind, in denen die Loszahnräder mittels Schaltelementen (SE1, SE2) mit den jeweiligen Wellen (7, 9, 13) kuppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelkupplungsgetriebe (3) zusätzlich zu den drei Radebenen (R1 bis R3) eine Vorgelege-Radebene (V) mit einem abtriebsseitigen Vorgelege-Zahnrad (16) auf der Abtriebswelle (13) und einem damit kämmenden antriebsseitigen Vorgelege-Zahnrad (20) auf der Antriebswelle (7) aufweist, und dass die Elektromaschine (5) über die Vorgelege-Radebene (V) auf das Doppelkupplungsgetriebe (3) einwirkt.Hybrid drive train for a hybrid-driven vehicle, with an electric machine (5) and an internal combustion engine (1), the power output shaft (10) of which, via two power-shiftable separating clutches (K1, K2) of a double clutch, alternately connects either to a first drive shaft (7) or to a second drive shaft ( 9) of a dual clutch transmission (3), whereby either a first sub-transmission (I) or a second sub-transmission (II) can be activated by means of the drive shafts (7, 9), and wherein on the two drive shafts (7, 9) and one axis-parallel thereto output shaft (13) in exactly three wheel planes (R1 to R3) fixed and loose gears are arranged, which are combined to form four internal combustion engine gears (1, 2, 3, 4) to gear sets in which the loose gears by means of switching elements (SE1, SE2) with the respective shafts (7, 9, 13) can be coupled, characterized in that the dual clutch transmission (3) in addition to the three wheel planes (R1 to R3) a Vo r gear wheel plane (V) with an output-side countershaft gear (16) on the output shaft (13) and a drive-side countershaft gear (20) meshing with it on the drive shaft (7), and that the electric machine (5) via the countershaft -Wheel level (V) acts on the dual clutch transmission (3). Hybridantriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das abtriebsseitige Vorgelege-Zahnrad (16) als Loszahnrad auf der Abtriebswelle (13) drehgelagert ist, und dass das antriebsseitige Vorgelege-Zahnrad (20) als Festzahnrad auf der Antriebswelle (7) angeordnet ist.hybrid powertrain claim 1 , characterized in that the countershaft gear (16) on the output side is rotatably mounted as a loose gear on the output shaft (13), and that the countershaft gear (20) on the drive side is arranged as a fixed gear on the drive shaft (7). Hybridantriebsstrang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine antriebsseitige Elektromaschinen-Anbindung bereitgestellt ist, bei der das abtriebsseitige Vorgelege-Loszahnrad (16) drehfest an die Elektromaschinen-Welle (25) angebunden ist, und/oder dass die Elektromaschine (5) koaxial zur Abtriebswelle (13) angeordnet ist, und/oder dass die Elektromaschinen-Welle (25) eine Hohlwelle ist, die auf der Abtriebswelle (13) koaxial drehgelagert ist.hybrid powertrain claim 2 , characterized in that an electric machine connection is provided on the drive side, in which the idler gear wheel (16) on the output side is connected to the electric machine shaft (25) in a torque-proof manner, and/or that the electric machine (5) is coaxial with the output shaft (13) is arranged, and / or that the electric machine shaft (25) is a hollow shaft which is coaxially rotatably mounted on the output shaft (13). Hybridantriebsstrang nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelkupplungsgetriebe (3) insgesamt genau drei Radebenen (R1, R2, R3) aufweist, mit denen vier verbrennungsmotorische Gänge (1, 2, 3, 4) darstellbar sind, und zwar insbesondere drei Direkt-Vorwärtsgänge (2, 3, 4), die jeweils nur eine der Radebenen (R1, R2, R3) nutzen, und einen Windungs-Vorwärtsgang (1), der alle drei Radebenen (R1, R2, R3) in Kombination nutzt.hybrid powertrain claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the dual clutch transmission (3) has a total of exactly three wheel planes (R1, R2, R3), with which four internal combustion engine gears (1, 2, 3, 4) can be represented, in particular three direct forward gears (2, 3, 4) each using only one of the gear planes (R1, R2, R3), and a winding forward gear (1) using all three gear planes (R1, R2, R3) in combination. Hybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Radebenen (R1, R2, R3) in Axialrichtung in einer Reihenfolge hintereinander zwischen der Brennkraftmaschine (1) und der Elektromaschine (5) angeordnet sind, und dass die erste Radebene (R1) auf der, der Brennkraftmaschine (1) zugewandten Getriebeseite und die dritte Radebene (R3) auf der, der Elektromaschine (5) zugewandten Getriebeseite positioniert ist, und/oder dass insbesondere die Vorgelege-Radebene (V) axial zwischen der dritten Radebene (R3) und der Elektromaschine (5) positioniert ist.Hybrid drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the three wheel planes (R1, R2, R3) are arranged one behind the other in the axial direction in a sequence between the internal combustion engine (1) and the electric machine (5), and in that the first wheel plane (R1) on the transmission side facing the internal combustion engine (1) and the third gear plane (R3) on the transmission side facing the electric machine (5), and/or that in particular the countershaft gear plane (V) is positioned axially between the third gear plane (R3) and the electric machine (5) is positioned. Hybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antriebswelle (9) eine Hohlwelle ist, die auf der ersten Antriebswelle (7) koaxial drehgelagert ist, und dass das der zweiten Antriebswelle (9) zugeordnete zweite Teilgetriebe (II), in Axialrichtung betrachtet, der Doppelkupplung (K1, K2) zugewandt ist, während das der ersten Antriebswelle (7) zugeordnete erste Teilgetriebe (I) unter Zwischenlage des zweiten Teilgetriebes (II) von der Doppelkupplung (K1, K2) axial beabstandet ist, und/oder dass die Vorgelege-Radebene (V) axial zwischen dem ersten Teilgetriebe (I) und der Elektromaschine (5) positioniert ist.Hybrid drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the second drive shaft (9) is a hollow shaft which is rotatably mounted coaxially on the first drive shaft (7), and in that the second partial transmission (II) assigned to the second drive shaft (9), in Viewed in the axial direction, facing the dual clutch (K1, K2), while the first sub-transmission (I) assigned to the first drive shaft (7) is spaced axially from the dual clutch (K1, K2) with the interposition of the second sub-transmission (II), and/or that the countershaft gear plane (V) is positioned axially between the first sub-transmission (I) and the electric machine (5). Hybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilgetriebe (I) genau eine Radebene (R3) und das zweite Teilgetriebe (II) genau zwei Radebenen (R1, R2) aufweist, und/oder dass das erste Teilgetriebe (I) und das zweite Teilgetriebe (II) jeweils genau ein Schaltelement (SE1, SE2) aufweisen.Hybrid drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the first partial transmission (I) has exactly one wheel plane (R3) and the second partial transmission (II) has exactly two wheel planes (R1, R2), and/or that the first partial transmission (I) and the second partial transmission (II) each have exactly one shifting element (SE1, SE2). Hybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abtriebsseitigen Zahnräder sämtlicher Radebenen (R1 bis R3) sowie der Vorgelege-Radebene (V) als Loszahnräder auf der Abtriebswelle (13) drehgelagert sind, und dass die antriebsseitigen Zahnräder sämtlicher Radebenen (R1 bis R3) sowie der Vorgelege-Radebene (V) als Festzahnräder auf den jeweiligen Antriebswellen (7, 9) drehfest angeordnet sind.Hybrid drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the output-side gears of all gear planes (R1 to R3) and the countershaft gear plane (V) are rotatably mounted as idler gears on the output shaft (13), and that the drive-side gears of all gear planes (R1 to R3) and the countershaft gear plane (V) are arranged as fixed gears on the respective drive shafts (7, 9) in a rotationally fixed manner. Hybridantriebsstrang nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Schaltelement (SE1) axial beidseitig schaltbar ist und in Axialrichtung zwischen der im zweiten Teilgetriebe (II) befindlichen zweiten Radebene (R2) und der im ersten Teilgetriebe (I) befindlichen dritten Radebene (R3) angeordnet ist, und dass insbesondere das erste Schaltelement (SE1) in eine Schaltstellung (S3) schaltbar ist, in der ein Loszahnrad der dritten Radebene (R3) mit der Abtriebswelle (13) gekuppelt ist, und/oder dass das erste Schaltelement (SE1) in eine Schaltstellung (S4a) schaltbar ist, in der die Loszahnräder der zweiten und dritten Radebenen (R2, R3) miteinander gekuppelt sind.hybrid powertrain claim 7 or 8th , characterized in that a first shifting element (SE1) can be shifted axially on both sides and is arranged in the axial direction between the second gear plane (R2) in the second partial transmission (II) and the third gear plane (R3) in the first partial transmission (I), and that in particular the first shifting element (SE1) can be shifted into a shifting position (S3) in which an idler gear wheel of the third gear plane (R3) is coupled to the output shaft (13), and/or that the first shifting element (SE1) in a switching position (S4a) can be switched in which the idler gears of the second and third gear planes (R2, R3) are coupled to one another. Hybridantriebsstrang nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (SE1) in eine Neutralstellung (N43) schaltbar ist, in der die beiden Loszahnräder der zweiten und dritten Radebenen (R2, R3) unabhängig voneinander sowie frei auf der Abtriebswelle (13) drehen können.hybrid powertrain claim 9 , characterized in that the first switching element (SE1) can be switched into a neutral position (N43), in which the two idler gears of the second and third gear planes (R2, R3) can rotate independently of one another and freely on the output shaft (13). Hybridantriebsstrang nach einem der Ansprüche 7 bis 10 , dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Schaltelement (SE2) axial beidseitig schaltbar ist und in Axialrichtung zwischen der ersten und zweiten Radebene (R1, R2) angeordnet ist, und dass insbesondere das zweite Schaltelement (SE2) in eine Schaltstellung (S2, S4b) schaltbar ist, in der das Loszahnrad der zu schaltenden Radebene (R1, R2) mit der Abtriebswelle (13) kuppelbar ist.Hybrid powertrain according to one of the Claims 7 until 10 , characterized in that a second shifting element (SE2) can be shifted axially on both sides and is arranged in the axial direction between the first and second wheel planes (R1, R2), and in that in particular the second shifting element (SE2) can be shifted into a shifting position (S2, S4b). is, in which the loose gear wheel to be switched gear plane (R1, R2) with the output shaft (13) can be coupled. Hybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (13) über eine Stirnradstufe (14) eine Antriebswelle (19) eines Achsdifferenzials (21) antreibt, und dass insbesondere die Stirnradstufe (14) in Axialrichtung zwischen der Doppelkupplung (K1, K2) und der ersten Radebene (R1) positioniert ist.Hybrid drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the output shaft (13) drives a drive shaft (19) of an axle differential (21) via a spur gear stage (14), and in that in particular the spur gear stage (14) in the axial direction between the double clutch (K1, K2) and the first gear plane (R1) is positioned. Hybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hybridantriebsstrang in einem Quereinbau oder in einem Längseinbau im Fahrzeug verbaubar ist, und dass insbesondere in dem längseingebauten Hybridantriebsstrang die Getriebewellen (7, 9, 13) in der Fahrzeuglängsrichtung (x) ausgerichtet sind, und dass insbesondere bei einem frontseitigen Längseinbau im Fahrzeug die Elektromaschine (5) in der Fahrzeuglängsrichtung (x) hinter dem Getriebe (3), zum Beispiel im Fahrzeugtunnel, positioniert ist, und zwar insbesondere mit oder ohne teilweiser seitlicher Überdeckung zwischen der Elektromaschine (5) und dem Getriebe (3) in der Fahrzeugquerrichtung (y).Hybrid drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the hybrid drive train can be installed in a transverse installation or in a longitudinal installation in the vehicle, and in that in particular in the longitudinally installed hybrid drive train the transmission shafts (7, 9, 13) are aligned in the vehicle longitudinal direction (x), and that, in particular in the case of longitudinal installation in the front of the vehicle, the electric machine (5) is positioned in the vehicle longitudinal direction (x) behind the transmission (3), for example in the vehicle tunnel, in particular with or without partial lateral overlap between the electric machine (5) and the transmission (3) in the vehicle transverse direction (y). Hybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hybridantriebsstrang für einen Allradantrieb ausgelegt ist, bei dem mittels des Getriebes (3) sowohl die Vorderachse (VA) als auch die Hinterachse (HA) des Fahrzeugs antreibbar ist, und dass für den Allradantrieb insbesondere die Abtriebswelle (13) zweiteilig ausgebildet ist, und zwar mit einer Abtriebs-Hohlwelle (22), auf der die Gangzahnräder sämtlicher drei Radebenen (R1 bis R3) angeordnet sind, und einer Abtriebs-Innenwelle (23), auf der die Abtriebs-Hohlwelle (22) koaxial drehgelagert ist, und dass in der Fahrzeuglängsrichtung (x) nach fahrzeughinten die Abtriebs-Hohlwelle (22) mit einem Wellen-Endstück (27) axial verlängert ist, das an einer Eingangsseite eines Zwischendifferenzials (29) angeschlossen ist, und dass von den Ausgangsseiten des Zwischendifferenzials (29) eine Endwelle (31) nach fahrzeughinten in Richtung Hinterachse (HA) führt und die Abtriebs-Innenwelle (23) zum Vorderachsdifferenzial (21) führt.Hybrid drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the hybrid drive train is designed for all-wheel drive, in which both the front axle (VA) and the rear axle (HA) of the vehicle can be driven by means of the transmission (3), and that for all-wheel drive in particular the output shaft (13) is designed in two parts, namely with a hollow output shaft (22) on which the gear wheels of all three wheel planes (R1 to R3) are arranged, and an internal output shaft (23) on which the output hollow shaft (22) is coaxially rotatably mounted, and that in the vehicle longitudinal direction (x) to the rear of the vehicle the output hollow shaft (22) is axially extended with a shaft end piece (27) which is connected to an input side of an intermediate differential (29), and that from the output side of the intermediate differential (29) leads an end shaft (31) to the rear of the vehicle in the direction of the rear axle (HA) and the output inner shaft (23) to the front axle hs differential (21) leads.
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