DE102021206513A1 - Hybridgetriebe mit mechanischem Rückwärtsgang - Google Patents

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Johannes Kaltenbach
Matthias Horn
Martin Brehmer
Fabian Kutter
Thomas Martin
Michael Wechs
Oliver BAYER
Thomas Kroh
Max Bachmann
Peter Ziemer
Juri Pawlakowitsch
Ingo Pfannkuchen
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe (18) für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) eines Kraftfahrzeugs (10), mit: einer ersten Getriebeeingangswelle (22) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine (16) des Kraftfahrzeugs; einem ersten Teilgetriebe und zweiten Teilgetriebe; einer zweiten Getriebeeingangswelle (24) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer elektrischen Antriebsmaschine (14) des Kraftfahrzeugs; einem Planetenradsatz (RS), der mit der zweiten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden ist und mittels einer ersten Zwischenwelle (26) und einer zweiten Zwischenwelle (28) antriebswirksam mit den Teilgetrieben verbindbar ist; einer ersten Vorgelegewelle (30); in mehreren Radsatzebenen angeordneten Losrädern und Festrädern zum Bilden von Gangstufen; und mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen (A, B, C, D, E, F, R, K3) zum Einlegen der Gangstufen; wobei mit dem Planetenradsatz ein elektrodynamischer Überlagerungszustand einrichtbar ist; und in einer Radsatzebene ein Umkehrzahnrad angeordnet ist, um eine mechanische Rückwärtsgangstufe einzurichten. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang mit einem solchen Hybridgetriebe, ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe, einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang mit einem solchen Hybridgetriebe, ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs.
  • Fahrzeuge werden zunehmend mit Hybridantrieben, d. h. mit wenigstens zwei verschiedenen Antriebsquellen ausgestattet. Hybridantriebe können zur Verminderung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen beitragen. Es haben sich weitgehend Antriebsstränge mit einem Verbrennungsmotor und einem oder mehreren Elektromotoren als Parallelhybrid oder als Mischhybrid durchgesetzt. Derartige Hybridantriebe weisen im Kraftfluss eine im Wesentlichen parallele Anordnung des Verbrennungsmotors und des Elektroantriebs auf. Hierbei können sowohl eine Überlagerung der Antriebsmomente als auch eine Ansteuerung mit rein verbrennungsmotorischem Antrieb oder rein elektromotorischem Antrieb ermöglicht werden. Da sich die Antriebsmomente des Elektroantriebs und des Verbrennungsmotors je nach Ansteuerung addieren können, ist eine vergleichsweise kleinere Auslegung des Verbrennungsmotors und/oder dessen zeitweise Abschaltung möglich. Hierdurch kann eine signifikante Reduzierung der CO2-Emissionen ohne nennenswerte Leistungs- bzw. Komforteinbußen erreicht werden. Die Möglichkeiten und Vorteile eines Elektroantriebs können somit mit den Reichweiten-, Leistungs- und Kostenvorteilen von Brennkraftmaschinen verbunden werden.
  • Ein Nachteil der oben genannten Hybridantriebe besteht in einem im Allgemeinen komplexeren Aufbau, da beide Antriebsquellen vorzugsweise mit nur einem Getriebe Antriebsleistung auf eine Antriebswelle übertragen. Hierdurch sind derartige Getriebe meist aufwendig und kostenintensiv in der Produktion. Eine Reduzierung der Komplexität im Aufbau eines Hybridgetriebes geht meistens mit einer Einbuße an Variabilität einher.
  • Dieser Nachteil kann zumindest teilweise mittels dedizierter Hybridgetriebe oder „Dedicated Hybrid Transmissions“ (DHT) überwunden werden, bei denen eine elektrische Maschine in das Getriebe integriert wird, um den vollen Funktionsumfang darzustellen. Beispielsweise kann im Getriebe insbesondere der mechanische Getriebeteil vereinfacht werden, etwa durch Entfall des Rückwärtsgangs, wobei stattdessen mindestens eine elektrische Maschine genutzt wird.
  • Dedizierte Hybridgetriebe können aus bekannten Getriebekonzepten hervorgehen, also aus Doppelkupplungsgetrieben, Wandler-Planetengetrieben, stufenlosen Getrieben (CVT) oder automatisierten Schaltgetrieben. Die elektrische Maschine wird dabei zum Teil des Getriebes.
  • Vor diesem Hintergrund stellt sich einem Fachmann die Aufgabe, ein kompaktes mechanisch einfach aufgebautes Hybridgetriebe zu schaffen. Insbesondere soll ein Hybridgetriebe geschaffen werden, mit dem auch bei geringer oder keiner Batterieverfügbarkeit rückwärtsgefahren werden kann.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Hybridgetriebe für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit:
    • einer ersten Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine des Kraftfahrzeugs;
    • einem ersten Teilgetriebe und zweiten Teilgetriebe;
    • einer zweiten Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer elektrischen Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs;
    • einem Planetenradsatz, der mit der zweiten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden ist und mittels einer ersten Zwischenwelle und einer zweiten Zwischenwelle antriebswirksam mit den Teilgetrieben verbindbar ist;
    • einer ersten Vorgelegewelle;
    • in mehreren Radsatzebenen angeordneten Losrädern und Festrädern zum Bilden von Gangstufen; und
    • mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen zum Einlegen der Gangstufen; wobei
    • mit dem Planetenradsatz ein elektrodynamischer Überlagerungszustand einrichtbar ist; und
    • in einer Radsatzebene ein Umkehrzahnrad angeordnet ist, um eine mechanische Rückwärtsgangstufe einzurichten.
  • Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit:
    • einem Hybridgetriebe wie zuvor definiert;
    • einer Verbrennungsmaschine, die mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar ist; und
    • einer elektrischen Antriebsmaschine, die mit der zweiten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden ist.
  • Die obige Aufgabe wird zudem gelöst von einem Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs wie zuvor definiert.
  • Die obige Aufgabe wird schließlich gelöst von einem Kraftfahrzeug mit einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang wie zuvor definiert und einem Energiespeicher zum Speichern von Energie zum Versorgen der elektrischen Antriebsmaschine.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere können der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, das Kraftfahrzeug sowie das Verfahren entsprechend den für das Hybridgetriebe in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Ausgestaltungen ausgeführt sein.
  • Durch ein erstes und zweites Teilgetriebe kann technisch einfach eine Überlagerung von Antriebsleistung der elektrischen Antriebsmaschine und der Verbrennungsmaschine erfolgen. Zudem kann ein hochvariables Getriebe geschaffen werden, bei dem verschiedene Gangstufen der elektrischen Antriebsmaschine mit Gangstufen der Verbrennungsmaschine in einem hybriden Modus kombiniert verwendet werden können. Mittels eines Planetenradsatzes kann ein effizienter EDA-Modus zum Anfahren sowohl vorwärts als auch rückwärts eingerichtet werden, wobei vorzugsweise keine Reibkupplung zum Anfahren benötigt wird. Ein Umkehrzahnrad ermöglicht das Schaffen einer mechanischen Rückwärtsgangstufe, sodass sowohl vorwärts als auch rückwärts mittels eines EDA-Modus auch bei leerem elektrischen Energiespeicher angefahren werden kann.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Umkehrzahnrad ein gestuftes Umkehrzahnrad. Hierdurch kann eine Übersetzung des mechanischen Rückwärtsgangs verbessert eingerichtet werden. Insbesondere wenn der Rückwärtsgang als Teil einer sogenannten Doppelradebene ausgebildet ist, kann ein Zahnraddurchmesser des Zahnrads der Doppelradebene, das mit zwei Losrädern kämmt, auf das nicht zum mechanischen Rückwärtsgang gehörige Zahnrad ausgelegt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Planetenradsatz einen Stufenplanetenradsatz. Mittels eines Stufenplanetenradsatzes kann eine Spreizung und ein Bereich der möglichen Übersetzungen erweitert werden. Es kann ein variables Hybridgetriebe geschaffen werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Verblockungsschaltelement der Schaltelemente zum Verblocken des Planetenradsatzes ausgebildet. Hierdurch kann technisch einfach wenigstens ein Verblockungsgang eingerichtet werden. Der Planetenradsatz agiert dabei wie eine Welle, es findet also keine Über- oder Untersetzung der Antriebsleistung im Planetenradsatz statt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Festsetzschaltelement der Schaltelemente zum Festsetzen eines Elements des Planetenradsatzes ausgebildet. Hierdurch kann technisch einfach eine Vorübersetzung mittels des Planetenradsatzes eingerichtet werden. Der Planetenradsatz übersetzt dabei die Antriebsleistung der mit dem Planetenradsatz verbundenen Antriebsmaschine, insbesondere der elektrischen Antriebsmaschine.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Getriebeeingangswelle eingangsseitig verbrennungsmaschinenkupplungsfrei ausgebildet. Unter eingangsseitig ist die Seite zu verstehen, die zur Anbindung der Verbrennungsmaschine vorgesehen ist. Durch eine verbrennungsmaschinenkupplungsfrei ausgestaltete Getriebeeingangswelle kann ein technisch einfaches und hocheffizientes Hybridgetriebe geschaffen werden. Insbesondere in Kombination mit dem Planetenradsatz, der ein elektrodynamisches Anfahren erlaubt, kann ein komfortables und kompaktes Hybridgetriebe geschaffen werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Hybridgetriebe eine zweite Vorgelegewelle auf. Durch eine zweite Vorgelegewelle kann das Hybridgetriebe axial kompakt ausgeführt werden. Insbesondere sind durch zwei Vorgelegewellen sogenannte Doppelradebenen möglich, bei denen ein Zahnrad auf einer Eingangswelle mit jeweils einem Zahnrad auf der ersten Vorgelegewelle und einem Zahnrad auf der zweiten Vorgelegewelle in Eingriff steht. Hierdurch können Bauteile für das Hybridgetriebe eingespart werden. Es kann ein gewichtsoptimiertes und äußerst kompaktes Hybridgetriebe geschaffen werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kämmt ein Zahnrad des ersten Teilgetriebes und ein Zahnrad des zweiten Teilgetriebes jeweils mit einem Zahnrad auf der ersten Vorgelegewelle und einem Zahnrad auf der zweiten Vorgelegewelle. Mit anderen Worten werden zwei Doppelradebenen eingerichtet. Das Hybridgetriebe kann hierdurch äußerst kompakt und gewichtsoptimiert ausgeführt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Losräder und Festräder zum Bilden von Gangstufen in genau zwei Radsatzebenen angeordnet. Hierdurch kann ein axial kurzes und dennoch funktionsumfangreiches Hybridgetriebe geschaffen werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind ein erstes Schaltelement, ein zweites Schaltelement und ein drittes Schaltelement dazu ausgebildet, jeweils ein Zahnradpaar umfassend ein Losrad und ein Festrad antriebswirksam zu schalten. Ergänzend oder alternativ ist ein viertes Schaltelement dazu ausgebildet, die erste Getriebeeingangswelle antriebswirksam mit der ersten Zwischenwelle zu verbinden. Zudem ist ergänzend oder alternativ ein Verbindungsschaltelement dazu ausgebildet, die zweite Getriebeeingangswelle antriebswirksam mit der ersten Zwischenwelle zu verbinden. Weiterhin ergänzend oder alternativ ist ein Rückwärtsgangschaltelement dazu ausgebildet, ein Zahnradtriplett umfassend ein Umkehrzahnrad antriebswirksam zu schalten. Durch diese vorteilhafte Anbindung der Schaltelemente kann ein funktionsumfangreiches Hybridgetriebe geschaffen werden. Insbesondere kann ein hocheffizienter verbrennungsmotorischer Betriebsmodus eingerichtet werden, da zum Schalten von wenigstens zwei Verbrennungsgangstufen nur jeweils ein einziges Schaltelement belastet ist und wenigstens ein weiteres Schaltelement geschlossen werden kann, vorzugsweise um definierte Drehzahlen im Hybridgetriebe und besonders bevorzugt der ersten elektrischen Antriebmaschine zu erhalten.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet. Ergänzend oder alternativ sind wenigstens zwei der Schaltelemente, insbesondere alle Schaltelemente, als Doppelschaltelement ausgebildet und von einem doppeltwirkenden Aktor betätigbar. Hierdurch kann ein effizientes und kostengünstiges Hybridgetriebe geschaffen werden. Ein Doppelschaltelement ermöglicht es, das Hybridgetriebe mit weniger Bauteilen aufzubauen, da zur Betätigung eines Doppelschaltelements nur ein Aktor verwendet werden muss. Die Ansteuerung des Getriebes ist vereinfacht. Das Getriebe baut kompakt. Es versteht sich, dass zur Synchronisierung der Schaltelemente sowohl die elektrische Antriebsmaschine als auch die Verbrennungsmaschine verwendet werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die elektrische Antriebsmaschine als Koaxialmaschine ausgebildet. Ergänzend sind der Planetenradsatz und/oder wenigstens ein Schaltelement zumindest abschnittsweise axial und/oder radial innerhalb der elektrischen Antriebsmaschine angeordnet. Hierdurch kann ein hocheffizienter und insbesondere axial kompakt bauender Antriebsstrang geschaffen werden. Der zur Verfügung stehende Bauraum kann vorteilhaft ausgenutzt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die elektrische Antriebsmaschine als Startergenerator zum Starten der Verbrennungsmaschine ansteuerbar. Ergänzend oder alternativ ist die elektrische Antriebsmaschine als Ladegenerator zum Laden eines Energiespeichers ansteuerbar. Hierdurch kann der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang effizient betrieben werden. Der Kraftstoffverbrauch kann reduziert werden. Vorzugsweise kann auf einen zusätzlichen Anlasser für die Verbrennungsmaschine verzichtet werden.
  • Ein Festsetzen eines Elements eines Planetenradsatzes ist insbesondere als ein Blockieren einer Drehung des Elements um seine Rotationsachse zu verstehen. Vorzugsweise wird dabei das Element mittels eines Schaltelements drehfest mit einem statischen Bauteil wie einem Rahmen und/oder einem Getriebegehäuse verbunden. Es ist auch denkbar, das Element bis zu einem Stillstand zu bremsen.
  • Ein Verblocken eines Planetenradsatzes umfasst ein antriebswirksames Verbinden zweier Zahnräder und/oder des Planetenradträgers und eines Zahnrads des Planetenradsatzes, sodass diese gemeinsam mit der gleichen Umdrehungszahl um denselben Punkt, vorzugsweise den Mittelpunkt des Planetenradsatzes, rotieren. Beim Verblocken zweier Zahnräder und/oder eines Planetenradträgers und eines Zahnrads des Planetenradsatzes wirkt der Planetenradsatz vorzugsweise wie eine Welle, es findet insbesondere keine Übersetzung im Planetenradsatz statt.
  • Unter „antriebswirksam verbunden“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine nicht schaltbare Verbindung zwischen zwei Bauteilen verstanden werden, welche zu einer permanenten Übertragung einer Drehzahl, eines Drehmoments und/oder einer Antriebsleistung vorgesehen ist. Die Verbindung kann dabei sowohl direkt oder über eine Festübersetzung erfolgen. Die Verbindung kann beispielsweise über eine feste Welle, eine Verzahnung, insbesondere eine Stirnradverzahnung und/oder ein Umschlingungsmittel, insbesondere ein Zugmittelgetriebe, erfolgen.
  • Unter „antriebswirksam verbindbar“, „kann antriebswirksam verbunden werden“ oder „ist zum antriebswirksamen Verbinden ausgebildet“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein schaltbares Verbinden zwischen zwei Bauteilen verstanden werden, welches in einem geschlossenen Zustand zu einer temporären Übertragung einer Drehzahl, eines Drehmoments und/oder einer Antriebsleistung vorgesehen ist. In einem geöffneten Zustand überträgt das schaltbare Verbinden vorzugsweise temporär im Wesentlichen keine Drehzahl, kein Drehmoment und/oder keine Antriebsleistung.
  • Unter Standladen bzw. Laden-in-Neutral ist insbesondere das Betreiben der elektrischen Antriebsmaschine als Generator zu verstehen, vorzugsweise bei einem Stillstand mit laufender Verbrennungsmaschine, um einen Energiespeicher zu befüllen und/oder eine Bordelektronik zu speisen.
  • Ein Aktor ist vorliegend insbesondere ein Bauteil, das ein elektrisches Signal in eine mechanische Bewegung umsetzt. Vorzugsweise führen Aktoren, die mit Doppelschaltelementen verwendet werden, Bewegungen in zwei entgegengesetzte Richtungen aus, um in der ersten Richtung ein Schaltelement des Doppelschaltelements zu schalten und in der zweiten Richtung das andere Schaltelement zu schalten.
  • Ein Gangstufenwechsel erfolgt insbesondere durch Abschalten eines Schaltelements und/oder einer Kupplung und gleichzeitiges Aufschalten des Schaltelements und/oder der Kupplung für die nächsthöhere oder -niedrigere Gangstufe. Das zweite Schaltelement und/oder die zweite Kupplung übernimmt also Stück für Stück das Drehmoment vom ersten Schaltelement und/oder von der ersten Kupplung, bis am Ende des Gangstufenwechsels das gesamte Drehmoment vom zweiten Schaltelement und/oder der zweiten Kupplung übernommen wird. Bei vorheriger Synchronisation kann ein Gangwechsel schneller erfolgen, vorzugsweise können dabei formschlüssige Schaltelemente Anwendung finden.
  • Eine Verbrennungsmaschine kann insbesondere jede Maschine sein, die durch Verbrennen eines Antriebsmittels, wie Benzin, Diesel, Kerosin, Ethanol, Flüssiggas, Autogas etc. eine Drehbewegung erzeugen kann. Eine Verbrennungsmaschine kann beispielsweise ein Ottomotor, ein Dieselmotor, ein Wankelmotor oder ein Zweitaktmotor sein.
  • Beim seriellen Fahren oder Kriechen wird eine elektrische Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs generatorisch von einer Verbrennungsmaschine des Kraftfahrzeugs betrieben. Die so erzeugte Energie wird dann einer weiteren elektrischen Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt, um Antriebsleistung bereitzustellen.
  • Eine elektrische Fahrzeugachse, oder kurz elektrische Achse, ist vorzugsweise eine Nicht-Haupt-Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs, bei der mittels einer elektrischen Antriebsmaschine Antriebsleistung auf Räder des Kraftfahrzeugs übertragen werden kann. Es versteht sich, dass die elektrische Antriebsmaschine auch mittels eines Getriebes angebunden sein kann. Mittels einer elektrischen Achse kann ganz oder teilweise eine Zugkraft aufrechterhalten werden, wenn im Getriebe für eine Haupt-Antriebsachse ein Gangwechsel erfolgt. Ferner kann mittels einer elektrischen Achse zumindest teilweise eine Allrad-Funktionalität eingerichtet werden.
  • Ein elektrodynamisches Anfahrelement (EDA) bewirkt, dass über einen oder mehrere Planetenradsätze eine Drehzahlüberlagerung von Verbrennungsmaschinendrehzahl und elektrischer Antriebsmaschinendrehzahl stattfindet, sodass ein Anfahren eines Kraftfahrzeugs aus dem Stillstand bei laufender Verbrennungsmaschine, vorzugsweise ohne Reibkupplung, möglich ist. Dabei stützt die elektrische Antriebsmaschine ein Drehmoment ab. Vorzugsweise ist die Verbrennungsmaschine nicht mehr durch eine Anfahrkupplung oder dergleichen vom Getriebe trennbar. Durch Verwenden eines EDAs können vorzugsweise Anlasser, Generator und Anfahrkupplung beziehungsweise hydrodynamischer Wandler entfallen. Dabei baut ein EDA insbesondere so kompakt, dass alle Komponenten im serienmäßigen Kupplungsgehäuse ohne Verlängerung des Getriebes Platz finden. Das elektrodynamische Anfahrelement kann beispielsweise über einen weich abgestimmten Torsionsdämpfer fest mit einer Verbrennungsmaschine und insbesondere einem Schwungrad einer Verbrennungsmaschine verbunden sein. Somit können die elektrische Antriebsmaschine und die Verbrennungsmaschine wahlweise gleichzeitig oder alternativ betrieben werden. Hält das Kraftfahrzeug an, können elektrische Antriebsmaschine und Verbrennungsmaschine abgeschaltet werden. Aufgrund einer guten Regelbarkeit der elektrischen Antriebsmaschine wird eine sehr hohe Anfahrqualität erreicht, die der eines Antriebs mit Wandlerkupplung entsprechen kann.
  • Bei einer sogenannten elektrodynamischen Schaltung (EDS) findet wie beim EDA-Anfahren über einen oder mehrere Planetenradsätze eine Drehzahlüberlagerung von Verbrennungsmaschinen-Drehzahl und elektrischer Antriebsmaschinen-Drehzahl statt. Zum Schaltungsbeginn werden die Drehmomente der elektrischen Antriebsmaschine und der Verbrennungsmaschine angepasst, sodass das auszulegende Schaltelement lastfrei wird. Nach dem Öffnen dieses Schaltelements erfolgt eine Drehzahlanpassung unter Erhaltung der Zugkraft, sodass das einzulegende Schaltelement synchron wird. Nach dem Schließen des Schaltelements erfolgt die Lastaufteilung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Antriebsmaschine beliebig je nach Hybrid-Betriebsstrategie. Das elektrodynamische Schaltverfahren hat den Vorteil, dass das zu schaltende Schaltelement des Zielgangs durch das Zusammenspiel der elektrischen Antriebsmaschine und der Verbrennungsmaschine synchronisiert wird, wobei die elektrische Antriebsmaschine vorzugsweise präzise regelbar ist. Ein weiterer Vorteil des EDS-Schaltverfahrens ist, dass eine hohe Zugkraft erreicht werden kann, da sich die Drehmomente der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine im Hybridgetriebe summieren.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang;
    • 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 3 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 4 schematisch die Schaltzustände der Hybridgetriebe gemäß der 2 und 3;
    • 5 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 6 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 7 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 8 schematisch die Schaltzustände der Hybridgetriebe gemäß der 7;
    • 9 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 10 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 11 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; und
    • 12 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes.
  • In 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 10 mit einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 gezeigt. Der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 weist eine elektrische Antriebsmaschine 14 und eine Verbrennungsmaschine 16 auf, die mittels eines Hybridgetriebes 18 mit einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs 10 verbunden sind. Es versteht sich, dass auch eine Verbindung mit einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs 10 möglich ist. Mittels des Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs 12 wird Antriebsleistung der elektrischen Antriebsmaschine 14 und/oder der Verbrennungsmaschine 16 den Rädern des Kraftfahrzeugs 10 zugeführt. Das Kraftfahrzeug 10 weist ferner einen Energiespeicher 20 auf, um Energie zu speichern, die zum Versorgen der elektrischen Antriebsmaschine 14 dient.
  • In 2 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Die nicht gezeigte Verbrennungsmaschine 16 kann mittels einer ersten Getriebeeingangswelle 22 antriebswirksam mit dem Hybridgetriebe 18 verbunden werden. Die erste Getriebeeingangswelle 22 ist dabei vorzugsweise verbrennungsmaschinenkupplungsfrei ausgebildet.
  • Eine zweite Getriebeeingangswelle 24 ist antriebswirksam mit der elektrischen Antriebsmaschine 14 und einem Planetenradsatz RS verbunden, wobei die zweite Getriebeeingangswelle 24 eine Verbindung zwischen der elektrischen Antriebsmaschine 14 und einem Hohlrad des Planetenradsatzes RS einrichtet.
  • Der Planetenradsatz RS ist mittels einer ersten Zwischenwelle 26 und einer zweiten Zwischenwelle 28 mit einem ersten und/oder zweiten Teilgetriebe des Hybridgetriebes 18 verbindbar. Die erste Zwischenwelle 26 ist als Vollwelle ausgebildet. Die zweite Zwischenwelle 28 ist als Hohlwelle ausgebildet und umgibt die erste Zwischenwelle 26 zumindest abschnittsweise. Die erste Zwischenwelle 26 ist mit dem Sonnenrad des Planetenradsatzes RS antriebswirksam verbunden. Die zweite Zwischenwelle 28 ist mit einem Planetenradträger oder Steg des Planetenradsatzes RS antriebswirksam verbunden.
  • Das Hybridgetriebe 18 weist ferner eine erste Vorgelegewelle 30 und eine zweite Vorgelegewelle 32 auf. An der ersten Getriebeeingangswelle 22 ist ein Festrad angeordnet, das sowohl mit einem Losrad auf der ersten Vorgelegewelle 30 als auch mit einem Losrad auf der zweiten Vorgelegewelle 32 kämmt. Diese Doppelradebene bildet ein erstes Teilgetriebe. Das an der ersten Vorgelegewelle angeordnete Losrad ist mittels eines zweiten Schaltelements B antriebswirksam mit der ersten Vorgelegewelle 30 verbindbar. Das an der zweiten Vorgelegewelle 32 angeordnete Losrad dieser Doppelradebene ist mittels eines dritten Schaltelements C antriebswirksam mit der zweiten Vorgelegewelle 32 verbindbar. Die beiden Vorgelegewellen 30, 32 sind zudem antriebswirksam mit einem Abtrieb 34 verbunden, der vorzugsweise ein Differential umfasst.
  • An der zweiten Zwischenwelle 28 ist ein Festrad angeordnet, das mit einem an der ersten Vorgelegewelle 30 angeordneten Losrad kämmt und antriebswirksam über ein Umkehrzahnrad 36 mit einem an der zweiten Vorgelegewelle 32 angeordneten Losrad kämmt. Das an der ersten Vorgelegewelle 30 angeordnete Losrad dieser Doppelradebene ist durch Einlegen eines ersten Schaltelements A antriebswirksam mit der ersten Vorgelegewelle 30 verbindbar. Das an der zweiten Vorgelegewelle 32 angeordnete Losrad ist Teil eines Zahnradtripletts und mittels eines Rückwärtsgangschaltelements R antriebswirksam mit der zweiten Vorgelegewelle 32 verbindbar. Es versteht sich, dass mittels des Umkehrzahnrads 36 des Zahnradtripletts eine Drehrichtungsumkehr eingerichtet werden kann, sodass eine mechanische Rückwärtsgangstufe geschaffen wird.
  • Durch Einlegen eines vierten Schaltelements D kann die erste Zwischenwelle 26 antriebswirksam mit dem an der ersten Getriebeeingangswelle 22 angeordneten Festrad antriebswirksam verbunden werden. Das vierte Schaltelement D verbindet folglich auch die erste Getriebeeingangswelle 22 mit der ersten Zwischenwelle 26.
  • Mittels eines Verbindungsschaltelements K3 kann die zweite Zwischenwelle 28 antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle 22 bzw. dem auf der ersten Getriebeeingangswelle 22 angeordneten Festrad antriebswirksam verbunden werden. Mit anderen Worten kann das Verbindungsschaltelement K3 die beiden Teilgetriebe antriebswirksam miteinander verbinden.
  • Mittels eines Verblockungsschaltelements F kann der Planetenradsatz RS verblockt werden. In dem gezeigten Beispiel wird der Planetenradsatz RS durch antriebswirksames Verbinden des Sonnenrads mit dem Hohlrad verblockt.
  • Durch ein Festsetzschaltelement E kann das Hohlrad des Planetenradsatzes RS festgesetzt werden, also eine Drehbewegung des Hohlrads unterbunden werden. Hierdurch kann mittels des Planetenradsatzes RS eine Übersetzung der Antriebsleistung der elektrischen Antriebsmaschine 14 eingerichtet werden.
  • Das vierte Schaltelement D und das Verbindungsschaltelement K3 sind zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst. Das Verblockungsschaltelement F und das Festsetzschaltelement E sind ebenfalls zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst.
  • Die erste Getriebeeingangswelle 22, die zweite Getriebeeingangswelle 24, die erste Zwischenwelle 26 und die zweite Zwischenwelle 28 sind auf einer ersten Getriebeachse A1 angeordnet. Die zweite Vorgelegewelle 32 ist auf einer zweiten Getriebeachse A2 angeordnet. Die erste Vorgelegewelle 30 ist auf einer dritten Getriebeachse A3 angeordnet. Der Abtrieb 34 und insbesondere ein Differential des Abtriebs 34 ist auf einer vierten Getriebeachse A4 angeordnet.
  • Das Verblockungsschaltelement F verblockt im geschlossenen Zustand den Planetenradsatz RS durch Verbinden von zwei der drei Elemente des Planetenradsatzes RS. Folglich sind für das Verblocken des Planetenradsatzes RS drei unterschiedliche Varianten möglich. Ein Verblocken kann durch Verbinden des Sonnenrads und des Hohlrads, ein Verbinden des Sonnenrads mit dem Planetenradträger oder Verbinden des Planetenradträgers mit dem Hohlrad erfolgen.
  • In dem gezeigten Beispiel können alle Schaltelemente A, B, C, D, E, F, R, K3 als formschlüssige Schaltelemente, beispielsweise Klauenschaltelemente, ausgeführt werden. Es versteht sich, dass die Anbindung der elektrischen Antriebsmaschine 14 sowohl koaxial als auch achsparallel zu den Antriebswellen erfolgen kann. Das Doppelschaltelement umfassend das Verblockungsschaltelement F und das Festsetzschaltelement E kann zumindest abschnittsweise radial innerhalb der elektrischen Antriebsmaschine 14 angeordnet werden. Ferner kann der Planetenradsatz RS zumindest abschnittsweise radial innerhalb der elektrischen Antriebsmaschine 14 angeordnet werden. Es versteht sich, dass alle Schaltelemente zu Doppelschaltelementen zusammengefasst werden können.
  • Wird das vierte Schaltelement D geschlossen, ist ein EDA-Modus geschaltet. Hierbei dient der Planetenradsatz RS als Überlagerungsgetriebe. Die elektrische Antriebsmaschine 14 ist mit dem Hohlrad verbunden und die Verbrennungsmaschine 16 ist über das vierte Schaltelement D mit dem Sonnenrad des Planetenradsatzes RS verbunden. Der Steg des Planetenradsatzes ist über eine Übersetzungsstufe mit dem Abtrieb 34 verbunden. Hierdurch kann insbesondere auch bei leerem elektrischem Energiespeicher 20 angefahren und gefahren werden.
  • Eine Synchronisierung der Schaltelemente kann vorzugsweise durch Drehzahlregelung der elektrischen Antriebsmaschine 14 oder durch Drehzahlregelung der Verbrennungsmaschine 16 erfolgen. Soll rein verbrennungsmotorisch gefahren werden, kann die elektrische Antriebsmaschine 14 abgekoppelt werden.
  • In 3 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 3 gezeigten Ausführungsform umfasst das Umkehrzahnrad 36 ein gestuftes Umkehrzahnrad, bei dem zwei Zahnräder unterschiedlichen Durchmessers auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind. Es versteht sich, dass es sich bei diesen beiden Zahnrädern um Festräder handelt. Durch die unterschiedlichen Radien der beiden Zahnräder kann mittels des Umkehrzahnrads 36 eine Übersetzung eingerichtet werden. Eines dieser beiden Zahnräder kämmt dabei mit einem auf der zweiten Zwischenwelle angeordneten Festrad, wobei das andere Zahnrad mit einem auf der zweiten Vorgelegewelle 32 angeordneten Losrad kämmt.
  • In 4 sind die Schaltzustände des Hybridgetriebes gemäß den 2 und 3 in einer Schaltmatrix 38 gezeigt. In der ersten Spalte der Schaltmatrix 38 sind die Verbrennungsgangstufen V1.1 bis V3.4, die Rückwärtsgangstufen R1.1 bis R1.4, zwei EDA-Modi EDA-R, EDA-V sowie zwei Elektrogangstufen E1 und E2 gezeigt. In der zweiten bis neunten Spalte sind die Schaltzustände der Schaltelemente A bis D, des Festsetzschaltelements E, des Verblockungsschaltelements F, des Rückwärtsgangschaltelements R und des Verbindungsschaltelements K3 gezeigt. Ein „X“ bedeutet, dass das jeweilige Schaltelement geschlossen ist, also die zugeordneten Getriebebauteile antriebswirksam miteinander verbindet. Sofern kein Eintrag vorhanden ist, ist davon auszugehen, dass das entsprechende Schaltelement offen ist, also keine Antriebsleistung überträgt.
  • Zum Einrichten einer ersten Variante einer ersten Vorwärtsgangstufe V1.1 sind das erste Schaltelement A sowie das Verbindungsschaltelement K3 zu schließen.
  • Eine zweite Variante der ersten Vorwärtsgangstufe V1.2 ist durch Schließen des ersten Schaltelements A, des vierten Schaltelements D sowie des Verblockungsschaltelements F einrichtbar.
  • Ein Schließen des ersten Schaltelements A, des Verblockungsschaltelements F und des Verbindungsschaltelements K3 richtet eine dritte Variante der ersten Vorwärtsgangstufe V1.3 ein.
  • Eine vierte Variante der ersten Vorwärtsgangstufe V1.4 kann durch Schließen des ersten Schaltelements A, des Festsetzschaltelements E und des Verbindungsschaltelements K3 eingerichtet werden.
  • Eine erste Variante einer zweiten Vorwärtsgangstufe V2.1 kann durch Schließen des zweiten Schaltelements B eingerichtet werden.
  • Ein Schließen des zweiten Schaltelements B, des vierten Schaltelements D und des Verblockungsschaltelements F richtet eine zweite Variante der zweiten Vorwärtsgangstufe V2.2 ein.
  • Eine dritte Variante der zweiten Vorwärtsgangstufe V2.3 kann durch Schließen des zweiten Schaltelements B, des Verblockungsschaltelements F und des Verbindungsschaltelements K3 eingerichtet werden.
  • Ein Schließen des zweiten Schaltelements B, des Festsetzschaltelements E und des Verbindungsschaltelements K3 richtet eine vierte Variante der zweiten Vorwärtsgangstufe V2.4 ein.
  • Eine erste Variante einer dritten Vorwärtsgangstufe V3.1 kann durch Schließen des dritten Schaltelements C eingerichtet werden.
  • Eine zweite Variante der dritten Vorwärtsgangstufe V3.2 kann durch Schließen des dritten Schaltelements C, des vierten Schaltelements D und des Verblockungsschaltelements F eingerichtet werden.
  • Ein Schließen des dritten Schaltelements C, des Verblockungsschaltelements F und des Verbindungsschaltelements K3 richtet eine dritte Variante der dritten Vorwärtsgangstufe V3.3 ein.
  • Eine vierte Variante der dritten Vorwärtsgangstufe V3.4 kann durch Schließen des dritten Schaltelements C, des Festsetzschaltelements E und des Verbindungsschaltelements K3 eingerichtet werden.
  • Eine erste Variante einer ersten Rückwärtsgangstufe R1.1 kann durch Schließen des Rückwärtsgangschaltelements R und des Verbindungsschaltelements K3 eingerichtet werden.
  • Eine zweite Variante der ersten Rückwärtsgangstufe R1.2 kann durch Schließen des vierten Schaltelements D, des Verblockungsschaltelements F und des Rückwärtsgangschaltelements R eingerichtet werden.
  • Ein Schließen des Verblockungsschaltelements F, des Rückwärtsgangschaltelements R und des Verbindungsschaltelements K3 richtet eine dritte Variante der ersten Rückwärtsgangstufe R1.3 ein.
  • Eine vierte Variante der ersten Rückwärtsgangstufe R1.4 kann durch Schließen des Festsetzschaltelements E, des Rückwärtsgangschaltelements R und des Verbindungsschaltelements K3 eingerichtet werden.
  • Ein elektrodynamischer Rückwärtsmodus EDA-R kann durch Schließen des vierten Schaltelements D und des Rückwärtsgangschaltelements R eingerichtet werden.
  • Ein vorwärtsgerichteter elektrodynamischer Überlagerungsmodus EDA-V kann durch Schließen des ersten Schaltelements A und des vierten Schaltelements D eingerichtet werden.
  • Eine erste Elektrogangstufe E1 kann durch Schließen des ersten Schaltelements A und des Festsetzschaltelements E eingerichtet werden.
  • Eine zweite Elektrogangstufe E2 kann durch Schließen des ersten Schaltelements A und des Verblockungsschaltelements F eingerichtet werden.
  • Ein elektrisches Fahren ist in der ersten Elektrogangstufe E1 oder in der zweiten Elektrogangstufe E2 möglich. Vorzugsweise ist die Verbrennungsmaschine 16 in diesem Zustand abgekoppelt, also das zweite Schaltelement B, das dritte Schaltelement C, das vierte Schaltelement D und das Verbindungsschaltelement K3 geöffnet. Aus den beiden Elektrogangstufen E1, E2 ist ein direkter Übergang in die erste bis dritte Verbrennungsgangstufe V1 bis V3 möglich, indem das Verbindungsschaltelement K3 für die erste Verbrennungsgangstufe V1 oder das zweite Schaltelement B für die zweite Verbrennungsgangstufe V2 oder das dritte Schaltelement C für die dritte Verbrennungsgangstufe V3 geschlossen wird. Folglich können auch Schaltvorgänge zwischen den Verbrennungsgangstufen zugkraftgestützt durch die elektrische Antriebsmaschine 14 ausgeführt werden, da die elektrische Antriebsmaschine 14 in den Elektrogangstufen E1 oder E2 mit dem Abtrieb 34 unabhängig von der Verbrennungsmaschine 16 verbunden ist.
  • In 5 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Variante ist das Verblockungsschaltelement F dazu ausgebildet, einen Planetenradträger und ein Sonnenrad des Planetenradsatzes RS antriebswirksam zu verbinden und so den Planetenradsatz RS zu verblocken. Die Schaltzustände des Getriebes gemäß der 5 können der Schaltmatrix 38 gemäß der 4 entnommen werden.
  • In 6 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Ausführungsform sind die Anbindungen am Planetenradsatz RS getauscht. Die elektrische Antriebsmaschine 14 ist mit dem Sonnenrad des Planetenradsatzes RS verbunden und das Hohlrad ist mit der ersten Zwischenwelle 26 verbunden. Der Planetenradsatz RS realisiert bei geschlossenem Festsetzschaltelement E den ersten elektrischen Gang. Durch die in 6 beschriebene Anbindung des Planetenradsatzes RS kann eine andere Übersetzung gewählt werden. Auch in der in 6 gezeigten Ausführungsform sind drei Verblockungsvarianten möglich. Der Planetenradsatz RS kann verblockt werden durch ein antriebswirksames Verbinden des Sonnenrads und des Hohlrads, ein antriebswirksames Verbinden des Planetenradträgers und des Hohlrads oder ein antriebswirksames Verbinden des Sonnenrads und des Planetenradträgers.
  • In 7 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Ausführungsform ist das Hybridgetriebe 18 reduziert, wobei auf das Festsetzschaltelement E und das Verbindungsschaltelement K3 verzichtet wurde. Hierdurch ergibt sich eine vereinfachte Ansteuerung des Hybridgetriebes 18 sowie ein geringeres Gewicht und ein reduzierter Bauraumbedarf. Jedoch ist die Funktionalität des Hybridgetriebes 18 ebenfalls reduziert.
  • In 8 ist eine Schaltmatrix 40 der Schaltzustände des Hybridgetriebes gemäß der 7 in analoger Weise zur 4 gezeigt. Die möglichen Schaltzustände ergeben sich dabei aus den Zuständen, in denen weder das Verbindungsschaltelement K3 noch das Festsetzschaltelement E geschlossen werden muss. Die in 8 dargestellte Schaltmatrix 40 lässt sich folglich aus der Schaltmatrix 38 der 4 generieren. Die geschlossenen Schaltelemente bezüglich der möglichen Gangstufen ergeben sich analog zu der in 4 gezeigten Schaltmatrix 38. Mit dem Hybridgetriebe 18 gemäß der 7 sind insbesondere eine zweite Variante der ersten Verbrennungsgangstufe V1.2, eine erste und zweite Variante der zweiten Verbrennungsgangstufe V2.1, V.2.2 sowie eine erste und zweite Variante der dritten Verbrennungsgangstufe V3.1, V3.2 einrichtbar. Ferner können eine zweite Variante der ersten Rückwärtsgangstufe R1.2 sowie ein rückwärts und vorwärts gerichteter elektrodynamischer Modus EDA-R, EDA-V und eine zweite Elektrogangstufe E2 eingerichtet werden.
  • In 9 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Ausführungsform umfasst der Planetenradsatz RS einen Stufenplanetenradsatz. Hierbei ist der Planetenradträger als Hohlwelle ausgebildet und umfasst zwei Festräder, wobei eines dieser Festräder mit dem Hohlrad und das andere Festrad dieser Festräder mit dem Sonnenrad des Planetenradsatzes RS in Eingriff steht. Durch einen Stufenplanetenradsatz kann ein weiterer Bereich an Übersetzungen geschaffen werden. Die Anbindungen bleiben dabei identisch zu den zuvor offenbarten Ausführungsformen. Es versteht sich folglich, dass jede der gezeigten Ausführungsformen mit einem Planetenradsatz RS in Form eines Stufenplanetenradsatzes ausgeführt werden kann.
  • In 10 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Variante wurde auf die zweite Vorgelegewelle 32 verzichtet. Hierdurch erhöht sich die axiale Länge des Hybridgetriebes 18. Ferner sind die Doppelradebenen aufgelöst. Folglich umfassen sowohl die erste Getriebeeingangswelle 22 als auch die zweite Zwischenwelle 28 in der gezeigten Ausführungsform zwei gangbildende Zahnräder, wobei die an der ersten Getriebeeingangswelle 22 angeordneten Zahnräder als Losräder ausgebildet sind und mittels des zweiten Schaltelements B und des dritten Schaltelements C antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle 22 verbindbar sind. Die mit diesen Losrädern kämmenden Zahnräder auf der ersten Vorgelegewelle 30 sind folglich als Festräder ausgebildet.
  • Die auf der zweiten Zwischenwelle 28 angeordneten Zahnräder sind als Festräder ausgebildet und in Eingriff mit auf der ersten Vorgelegewelle 30 angeordneten Losrädern, die mittels des ersten Schaltelements A und des Rückwärtsgangschaltelements R antriebswirksam mit der ersten Vorgelegewelle 30 verbindbar sind.
  • In 11 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes gezeigt. Im Unterschied zu der in 10 gezeigten Ausführungsform sind die beiden auf der ersten Getriebeeingangswelle 22 angeordneten Zahnräder als Festräder ausgebildet. Die mit diesen Zahnrädern kämmenden und auf der ersten Vorgelegewelle 30 angeordneten Zahnräder sind folglich als Losräder ausgebildet und mittels des zweiten Schaltelements B und des dritten Schaltelements C antriebswirksam mit der ersten Vorgelegewelle 30 verbindbar.
  • In 12 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 10 gezeigten Ausführungsform ist die elektrische Antriebsmaschine 14 als achsparallele elektrische Antriebsmaschine 14 ausgebildet und mittels eines Zugmittelgetriebes antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle 24 verbunden. Es versteht sich, dass jede prinzipiell im Stand der Technik bekannte Möglichkeit zur Anbindung einer achsparallelen elektrischen Antriebsmaschine an ein Getriebe Anwendung finden kann. Insbesondere kann eine Zahnradkette oder dergleichen Anwendung finden.
  • Die Erfindung wurde anhand der Zeichnungen und der Beschreibung umfassend beschrieben und erklärt. Die Beschreibung und Erklärung sind als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Offenbarung und der nachfolgenden Patentansprüche.
  • In den Patentansprüchen schließen die Wörter „umfassen“ und „mit“ nicht das Vorhandensein weiterer Elemente oder Schritte aus. Der undefinierte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl aus. Ein einzelnes Element oder eine einzelne Einheit kann die Funktionen mehrerer der in den Patentansprüchen genannten Einheiten ausführen. Die bloße Nennung einiger Maßnahmen in mehreren verschiedenen abhängigen Patentansprüchen ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht ebenfalls vorteilhaft verwendet werden kann. Ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs 12 kann beispielsweise in Form eines Computerprogramms realisiert werden, das auf einem Steuergerät für den Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs 12 ausgeführt wird. Ein Computerprogramm kann auf einem nichtflüchtigen Datenträger gespeichert/vertrieben werden, beispielsweise auf einem optischen Speicher oder auf einem Halbleiterlaufwerk (SSD). Ein Computerprogramm kann zusammen mit Hardware und/oder als Teil einer Hardware vertrieben werden, beispielsweise mittels des Internets oder mittels drahtgebundener oder drahtloser Kommunikationssysteme. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kraftfahrzeug
    12
    Kraftfahrzeug-Antriebsstrang
    14
    elektrische Antriebsmaschine
    16
    Verbrennungsmaschine
    18
    Hybridgetriebe
    20
    Energiespeicher
    22
    erste Getriebeeingangswelle
    24
    zweite Getriebeeingangswelle
    26
    erste Zwischenwelle
    28
    zweite Zwischenwelle
    30
    erste Vorgelegewelle
    32
    zweite Vorgelegewelle
    34
    Abtrieb
    36
    Umkehrzahnrad
    38
    Schaltmatrix
    40
    Schaltmatrix
    A bis D
    Schaltelemente
    E
    Festsetzschaltelement
    F
    Verblockungsschaltelement
    K3
    Verbindungsschaltelement
    R
    Rückwärtsgangschaltelement
    A1-SA4
    Getriebeachsen
    RS
    Planetenradsatz

Claims (16)

  1. Hybridgetriebe (18) für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) eines Kraftfahrzeugs (10), mit: einer ersten Getriebeeingangswelle (22) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine (16) des Kraftfahrzeugs; einem ersten Teilgetriebe und einem zweiten Teilgetriebe; einer zweiten Getriebeeingangswelle (24) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer elektrischen Antriebsmaschine (14) des Kraftfahrzeugs; einem Planetenradsatz (RS), der mit der zweiten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden ist und mittels einer ersten Zwischenwelle (26) und einer zweiten Zwischenwelle (28) antriebswirksam mit den Teilgetrieben verbindbar ist; einer ersten Vorgelegewelle (30); in mehreren Radsatzebenen angeordneten Losrädern und Festrädern zum Bilden von Gangstufen; und mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen (A, B, C, D, E, F, R, K3) zum Einlegen der Gangstufen; wobei mit dem Planetenradsatz ein elektrodynamischer Überlagerungszustand einrichtbar ist; und in einer Radsatzebene ein Umkehrzahnrad (36) angeordnet ist, um eine mechanische Rückwärtsgangstufe einzurichten.
  2. Hybridgetriebe (18) nach Anspruch 1, wobei das Umkehrzahnrad (36) ein gestuftes Umkehrzahnrad umfasst.
  3. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Planetenradsatz (RS) einen Stufenplanetenradsatz umfasst.
  4. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Verblockungsschaltelement (F) der Schaltelemente zum Verblocken des Planentenradsatzes (RS) ausgebildet ist.
  5. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Festsetzschaltelement (E) der Schaltelemente zum Festsetzen eines Elements des Planentenradsatzes (RS) ausgebildet ist.
  6. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Getriebeeingangswelle (22) eingangsseitig verbrennungsmaschinenkupplungsfrei ausgebildet ist.
  7. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Hybridgetriebe eine zweite Vorgelegewelle (32) aufweist.
  8. Hybridgetriebe (18) nach Anspruch 7, wobei ein Zahnrad des ersten Teilgetriebes und ein Zahnrad des zweiten Teilgetriebes jeweils mit einem Zahnrad auf der ersten Vorgelegewelle (30) und einem Zahnrad auf der zweiten Vorgelegewelle (32) kämmt.
  9. Hybridgetriebe (18) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Losräder und Festräder zum Bilden von Gangstufen in genau zwei Radsatzebenen angeordnet sind.
  10. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein erstes Schaltelement (A), ein zweites Schaltelement (B) und ein drittes Schaltelement (C) dazu ausgebildet sind, jeweils ein Zahnradpaar umfassend ein Losrad und ein Festrad antriebswirksam zu schalten; ein viertes Schaltelement (D) dazu ausgebildet ist, die erste Getriebeeingangswelle (22) antriebswirksam mit der ersten Zwischenwelle (26) zu verbinden; ein Verbindungsschaltelement (K3) dazu ausgebildet ist, die zweite Getriebeeingangswelle (24) antriebswirksam mit der ersten Zwischenwelle zu verbinden; und/oder ein Rückwärtsgangschaltelement (R) dazu ausgebildet ist, ein Zahnradtriplett umfassend ein Umkehrzahnrad antriebswirksam zu schalten.
  11. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schaltelemente (A, B, C, D, E, F, R, K3) als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet sind; und/oder wenigstens zwei der Schaltelemente, insbesondere alle Schaltelemente, als Doppelschaltelement ausgebildet sind und von einem doppeltwirkenden Aktor betätigbar sind.
  12. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) für ein Kraftfahrzeug (10), mit: einem Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche; einer Verbrennungsmaschine (16), die mit der ersten Getriebeeingangswelle (22) verbindbar ist; und einer elektrischen Antriebsmaschine (14), die mit der zweiten Getriebeeingangswelle (24) antriebswirksam verbunden ist.
  13. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach Anspruch 12, wobei die elektrische Antriebsmaschine (14) als Koaxialmaschine ausgebildet ist; und der Planetenradsatz (RS) und/oder wenigstens ein Schaltelement zumindest abschnittsweise axial und/oder radial innerhalb der elektrischen Antriebsmaschine angeordnet sind.
  14. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die elektrische Antriebsmaschine (14) als Startergenerator zum Starten der Verbrennungsmaschine (16) ansteuerbar ist; und/oder als Ladegenerator zum Laden eines Energiespeichers (20) ansteuerbar ist.
  15. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs (12) nach einem der Ansprüche 12 bis 14.
  16. Kraftfahrzeug (10) mit: einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach einem der Ansprüche 12 bis 14; und einem Energiespeicher (20) zum Speichern von Energie zum Versorgen der elektrischen Antriebsmaschine (14).
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