DE102021211343A1 - Antriebsstrang eines Fahrzeuges - Google Patents

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Reinhard Vollmar
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Abstract

Es wird ein Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor (VM) und mit einem Mehrstufengetriebe mit vier Planetenradsätzen (RS1, RS2, RS3, RS4) und mit sechs Schaltelementen (A, B, C, D, E, F) zum Realisieren von zumindest neun Vorwärtsgängen (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9) und zumindest einem Rückwärtsgang R vorgeschlagen, wobei eine Getriebeeingangswelle (1) über ein erstes Schaltelement (A) mit einem Sonnenrad (So2) eines zweiten Planetenradsatzes (RS2) und mit einem Hohlrad (Ho1) eines ersten Planetenradsatzes (RS1) verbindbar ist, wobei die Getriebeeingangswelle (1) über ein zweites Schaltelement (B) mit einem Sonnenrad (So1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) verbindbar ist, wobei die Getriebeeingangswelle (1) über ein fünftes Schaltelement (E) mit einem Planetenradträger (St3) eines dritten Planetenradsatzes (RS3) und mit einem Hohlrad (Ho4) eines vierten Planetenradsatzes (RS4) verbindbar ist, wobei eine Getriebeausgangswelle (2) mit einem Planetenradträger (St4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) verbunden ist, wobei ein Planetenradträger (St1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) mit einem Planetenradträger (St2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) und mit einem Hohlrad (Ho3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbunden ist, wobei ein Hohlrad (Ho2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) über ein viertes Schaltelement (D) mit einem Gehäuse (9) verbindbar ist, wobei das Sonnenrad (So1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) über ein drittes Schaltelement (C) mit dem Gehäuse (9) verbindbar ist, wobei ein Sonnenrad (So3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) und ein Sonnenrad (So4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) über ein sechstes Schaltelement (F) mit dem Gehäuse (9) verbindbar ist, wobei zumindest eine erste elektrische Maschine (EM1) zum Realisieren weiterer hybridischer und/oder rein elektrischer Vorwärtsgänge (E1, E2) und Rückwärtsgänge (ER) vorgesehen ist und wobei die erste elektrische Maschine (EM1) mit dem Planetenradträger (St3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) und mit dem Hohlrad (Ho4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) verbunden ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor und mit einem Mehrstufengetriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
  • Beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2018 200 778 A1 ist ein derartiger Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor als Antriebsmotor und einem Schaltgetriebe, welches als mehrstufiges Planetengetriebe ausgeführt ist, bekannt. Das Schaltgetriebe ist als 9-Gang-Getriebe ausgelegt und umfasst vier Planetenradsätze. Zur Steuerung eines Drehmomentflusses sind sechs Schaltelemente vorgesehen, die jeweils dazu angesteuert werden, um geöffnet oder geschlossen zu werden. Jede Gangstufe, die im Schaltgetriebe eingelegt werden kann, ist eine Kombination geöffneter und geschlossener Schaltelemente.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde den eingangs beschriebenen Antriebsstrang bzw. ein Fahrzeug mit dem Antriebsstrang als Hybrid-Antriebssystem mit möglichst geringen Änderungen und ohne Baumvergrößerung auszuführen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 13 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
  • Somit wird ein Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor und mit einem Mehrstufengetriebe mit vier Planetenradsätzen und mit sechs Schaltelementen zum Realisieren von zumindest neun Vorwärtsgängen und zumindest einem Rückwärtsgang vorgeschlagen, wobei eine Getriebeeingangswelle über ein erstes Schaltelement mit einem Sonnenrad eines zweiten Planetenradsatzes und mit einem Hohlrad eines ersten Planetenradsatzes verbindbar ist. Ferner ist die Getriebeeingangswelle über ein zweites Schaltelement mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbindbar. Zudem ist die Getriebeeingangswelle über ein fünftes Schaltelement mit einem Planetenradträger bzw. Steg eines dritten Planetenradsatzes und mit einem Hohlrad eines vierten Planetenradsatzes verbindbar. Ein Abtrieb des Mehrstufengetriebes bzw. eine Getriebeausgangswelle ist mit einem Planetenradträger bzw. Steg des vierten Planetenradsatzes verbunden. Darüber hinaus ist ein Planetenradträger bzw. Steg des ersten Planetenradsatzes mit einem Planetenradträger bzw. Steg des zweiten Planetenradsatzes und mit einem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbunden. Ferner ist ein Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes über ein viertes Schaltelement mit einem Gehäuse des Mehrstufengetriebes verbindbar, während das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes über ein drittes Schaltelement mit dem Gehäuse des Mehrstufengetriebes verbindbar ist. Schließlich sind ein Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes und ein Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes über ein sechstes Schaltelement mit dem Gehäuse des Mehrstufengetriebes verbindbar. Um aus dem vorbeschriebenen Antriebsstrang ein bauraumgünstiges Hybrid-Antriebssystem zu realisieren, ist vorgesehen, dass zumindest eine erste elektrische Maschine zum Realisieren weiterer hybridischer und/oder rein elektrischer Vorwärtsgänge und Rückwärtsgänge vorgesehen ist, wobei die erste elektrische Maschine mit dem Planetenradträger des dritten Planetenradsatzes und mit dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes verbunden ist.
  • Dadurch, dass bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang die erste elektrische Maschine an Elemente des dritten und vierten Planetenradsatzes angebunden wird, wird ein vollfunktionales Hybrid-Antriebssystem mit zusätzlichen Gangstufen, die sowohl hybridisch als auch rein elektrisch verwendet werden können, ohne eine zusätzliche unerwünschte Baumvergrößerung bzw. -verlängerung realisiert.
  • Eine besonders bauraumgünstige Anordnung wird dadurch realisiert, dass eine Antriebswelle der ersten elektrischen Maschine achsparallel zu der Getriebeeingangswelle des Mehrstufengetriebes angeordnet ist. Durch die achsparallele Anordnung ergibt sich die Möglichkeit, die erste elektrische Maschine bauraumneutral in das vorhandene Getriebegehäuse zu integrieren.
  • Die Kopplung bzw. Anbindung der ersten elektrischen Maschine an das Mehrstufengetriebe kann auf verschiedene Arten realisiert werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste elektrische Maschine über zumindest eine Räderstufe oder einen Umschlingungstrieb mit dem Planetenradträger des dritten Planetenradsatzes und mit dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes verbunden wird. Beispielsweise kann eine oder mehrere Stirnradstufen oder auch ein Kettentrieb eingesetzt werden.
  • Um eine vorhandene mechanische Ölpumpe zusätzlich elektrisch anzutreiben, ist vorgesehen, dass die Ölpumpe mit einer zweiten elektrischen Maschine verbunden oder verbindbar ist, wobei die Ölpumpe mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist, die wiederum von dem Verbrennungsmotor antreibbar ist. Auf diese Weise kann die zweite elektrische Maschine eine höhere Leistung für die Öldruckversorgung zum Beispiel beim elektrischen Fahren zur Verfügung stellen. Ferner ergibt sich die Möglichkeit, dass zum Beispiel die zweite elektrische Maschine als Generator genutzt wird, um auf diese Weise Energie zum Beispiel während des Kriechens des Fahrzeuges zu erzeugen. Dadurch kann bei zu geringer Batterieleistung diese wieder aufgeladen werden, um das elektrische Fahren anschließend zu ermöglichen. Ferner ergibt sich der Vorteil, dass über die erste elektrische Maschine gebrückt angefahren werden kann.
  • Als Schaltelemente bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang können sowohl formschlüssige als auch reibschlüssige Schaltelemente als Bremsen oder Kupplungen eingesetzt werden. Formschlüssige Schaltelemente haben gegenüber reibschlüssigen Schaltelementen den Vorteil, dass diese kostengünstiger sind und verlustärmer betrieben werden können.
  • Besonders vorteilhaft ist es bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang, dass die vorhandenen neun Vorwärtsgänge und der Rückwärtsgang sowohl verbrennungsmotorisch als auch zusätzlich hybridisch durch die erste elektrische Maschine fahrbar sind. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, dass zusätzlich zumindest zwei rein elektrische Vorwärtsgänge und ein rein elektrischer Rückwärtsgang über die erste elektrische Maschine fahrbar bzw. realisierbar sind.
  • Vorzugsweise sind die vier Planetenradsätze bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang als Minus-Planetenradsätze ausgeführt, wodurch sich eine besonders bauraumgünstige Anordnung ergibt. Es ist auch denkbar, dass ein oder mehrere der Einzelradsätze als Plus-Planetenradsätze ausgeführt sind.
  • Ein Minus-Planetenradsatz kann bevorzugt in einen Plus-Planetenradsatz überführt werden, wenn die Planetenradträger- und Hohlradanbindung an diesem Radsatz miteinander vertauscht wird und der Betrag der Standübersetzung um 1 erhöht wird. Ein Minus-Planetenradsatz weist an seinem Planetenradträger verdrehbar gelagerte Planetenräder auf, die mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad dieses Planetenradsatzes kämmen, sodass sich das Hohlrad bei festgehaltenem Planetenradträger und drehendem Sonnenrad in zur Sonnenraddrehrichtung entgegengesetzter Richtung dreht. Ein Plus-Planetenradsatz weist an seinem Planetenradträger verdrehbar gelagerte und miteinander in Zahneingriff stehende innere und äußere Planetenräder auf, wobei das Sonnenrad dieses Planetenradsatzes mit den inneren Planetenrädern und das Hohlrad dieses Planetenradsatzes mit den äußeren Planetenrädern kämmen, sodass sich das Hohlrad bei festgehaltenem Planetenradträger und drehendem Sonnenrad in zur Sonnenraddrehrichtung gleicher Drehrichtung dreht.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Fahrzeug mit dem vorbeschriebenen Antriebsstrang gelöst. Hieraus ergeben sich die bereits beschriebenen und weitere Vorteile.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.
  • Es zeigen
    • 1 eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges eines Fahrzeuges; und
    • 2 ein mögliches Schaltschema eines Mehrstufengetriebes des erfindungsgemäßen Antriebsstranges.
  • In 1 ist eine Prinzipdarstellung einer möglichen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Antriebsstranges eines Fahrzeuges 11 beispielhaft dargestellt.
  • Hieraus ergibt sich, dass der vorgeschlagene Antriebsstrang in dem Fahrzeug 11 einen Verbrennungsmotor VM und ein Mehrstufengetriebe mit vier Planetenradsätzen RS1, RS2, RS3, RS4 sowie sechs Schaltelementen A, B, C, D, E, F zum Realisieren von zumindest neun Vorwärtsgängen G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9 und zumindest einem Rückwärtsgang R umfasst. Zum Anbinden der verschiedenen Elemente der Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 über die Schaltelemente A, B, C, D, E, F sind neben der Getriebeeingangswelle 1 (Antrieb) und der Getriebeausgangswelle 2 (Abtrieb) sechs weitere Wellen 3, 4, 5, 6, 7, 8 vorgesehen.
  • Zur konkreten Anbindung der Elemente der Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 ist bei dem Mehrstufengetriebe vorgesehen, dass eine Getriebeeingangswelle 1 des Mehrstufengetriebes über ein erstes Schaltelement A und eine achte Welle 8 mit einem Sonnenrad So2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und mit einem Hohlrad Ho1 eines ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar bzw. koppelbar ist. Ferner ist die Getriebeeingangswelle 1 über ein zweites Schaltelement B und eine dritte Welle 3 mit einem Sonnenrad So1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar. Zudem ist bei dem Mehrstufengetriebe vorgesehen, dass die Getriebeeingangswelle 1 über ein fünftes Schaltelement E und eine sechste Welle 6 mit einem Planetenradträger St3 eines dritten Planetenradsatzes RS3 und mit einem Hohlrad Ho4 eines vierten Planetenradsatzes RS4 verbindbar ist. Darüber hinaus ist bei der vorgeschlagenen Antriebsstrang vorgesehen, dass die Getriebeausgangswelle 2 des Mehrstufengetriebes mit einem Planetenradträger St4 des vierten Planetenradsatzes RS4 verbunden ist. Ferner ist ein Planetenradträger St1 des ersten Planetenradsatzes RS1 über eine vierte Welle 4 mit einem Planetenradträger St2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und mit einem Hohlrad Ho3 des dritten Planetenradsatzes RS3 verbunden, wobei ein Hohlrad Ho2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 über eine fünfte Welle 5 und über ein viertes Schaltelement D mit einem Gehäuse 9 des Mehrstufengetriebes verbindbar ist, wobei das Sonnenrad So1 des ersten Planetenradsatzes RS1 über die dritte Welle 3 und über ein drittes Schaltelement C ebenfalls mit dem Gehäuse 9 verbindbar ist, und wobei ein Sonnenrad So3 des dritten Planetenradsatzes RS3 und ein Sonnenrad So4 des vierten Planetenradsatzes RS4 über eine siebente Welle 7 und über ein sechstes Schaltelement F mit dem Gehäuse 9 in des Mehrstufengetriebes verbindbar sind.
  • Um aus dem vorbeschriebenen Radsatzkonzept des vorgeschlagenen Antriebsstranges ein Hybrid-Antriebssystem zu realisieren, ohne dass aufwändige Änderungen erforderlich sind und der Bauraum vergrößert wird, ist vorgesehen, dass zumindest eine erste elektrische Maschine EM1 zum Realisieren weiterer hybridischer und/oder rein elektrischer Vorwärts- und Rückwärtsgänge vorgesehen ist, wobei die erste elektrische Maschine EM1 mit dem Planetenradträger St3 des dritten Planetenradsatzes RS3 und mit dem Hohlrad Ho4 des vierten Planetenradsatzes RS4 verbunden ist.
  • Wie insbesondere aus Figur ersichtlich ist, ist eine Antriebswelle 10 der ersten elektrischen Maschine EM1 achsparallel zu der Getriebeausgangswelle 1 des Mehrstufengetriebes angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine besonders bauraumgünstige Anordnung der ersten elektrischen Maschine EM1 bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang.
  • Die Anbindung der ersten elektrischen Maschine EM1 erfolgt entweder über eine Räderstufe oder über einen Umschlingungstrieb, wie zum Beispiel einen Kettentrieb oder dergleichen, um mit dem Planetenradträger St3 des dritten Planetenradsatzes RS3 und mit dem Hohlrad Ho4 des vierten Planetenradsatzes RS4 verbunden zu werden. In 1 ist die Anbindung lediglich schematisch angedeutet.
  • Um die Funktionalität bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang zu erweitern, ist vorgesehen, dass eine mechanische Ölpumpe 5 mit einer zweiten elektrischen Maschine EM2 verbunden und/oder verbindbar ist. Besonders vorteilhaft ist die Verbindung der zweiten elektrischen Maschine 2 mit der Ölpumpe 5 über einen Freilauf oder dergleichen.
  • Demzufolge kann die über die Getriebeeingangswelle mit dem Verbrennungsmotor VM verbindbare Ölpumpe 5 nicht nur über den Verbrennungsmotor VM, sondern auch über die zweite elektrische Maschine EM2 angetrieben werden. Somit wird über die zweite elektrische Maschine EM2 die Ölversorgung verbessert und insbesondere beim rein elektrischen Fahren sichergestellt. Somit ist das Anfahren aus dem Stand mit der ersten elektrischen Maschine EM1 möglich. Zudem ist das Laden beim Kriechen des Fahrzeuges 11 über die zweite elektrische Maschine EM2 möglich, da die zweite elektrischen Maschine EM2 in diesem Fall als Generator dient und über den Verbrennungsmotor VM und die Ölpumpe 5 angetrieben wird. Darüber hinaus wird der Start des Verbrennungsmotors VM beim Kriechen dadurch realisiert, dass Schlupf über das vierte Schaltelement D aufgebaut wird und anschließend der Verbrennungsmotor VM über das fünfte Schaltelement E zu gestartet wird.
  • Die erste elektrische Maschine EM 1 ist hinsichtlich ihrer Leistung größer als die zweite elektrische Maschine EM 2 dimensioniert.
  • Hinsichtlich der Schaltelemente A, B, C, D, E, F ist bei der bevorzugten Ausführungsvariante vorgesehen, dass das erste Schaltelement A als formschlüssige Kupplung ausgeführt ist, dass das zweite Schaltelement B als reibschlüssige Kupplung ausgeführt ist, dass das dritte Schaltelement C als reibschlüssige Bremse ausgeführt ist, dass das vierte Schaltelement D als reibschlüssige Bremse ausgeführt ist, dass das fünfte Schaltelement E als reibschlüssige Kupplung ausgeführt ist und dass das sechste Schaltelement F als formschlüssige Bremse ausgeführt ist.
  • Bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang sind die neun Vorwärtsgängen G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9 und der Rückwärtsgang R sowohl rein verbrennungsmotorisch als auch zusätzlich hybridisch durch die erste elektrische Maschine EM1 fahrbar. Ferner sind zusätzlich ein erster rein elektrischer Vorwärtsgang E1 und ein zweiter rein elektrischer Vorwärtsgang E2 sowie ein rein elektrischer Rückwärtsgang ER über die erste elektrische Maschine EM1 realisierbar, welches sich aus dem Schaltschema gemäß 2 ergibt.
  • In dem Schaltschema bedeutet ein schwarzer Punkt, dass das jeweilige Schaltelement zum verbrennungsmotorischen oder hybridischen Fahren geschlossen ist. Ein schwarzer Kreis mit durchgezogener Linie bedeutet, dass das jeweilige Schaltelement zum rein elektrischen Fahren geschlossen ist. Ein schwarzer Kreis mit gestrichelter Linie bedeutet, dass das jeweilige Schaltelement bei Bedarf zum rein elektrischen Fahren geschlossen werden kann. Ein schwarzes Viereck bedeutet, dass das jeweilige Schaltelement für einen Schleppstart des Verbrennungsmotors VM geschlossen ist. Ferner sind in dem Schaltschema gemäß 2 sowohl die Gangübersetzungen i als auch die Stufensprünge <p beispielhaft angegeben.
  • Im Einzelnen ergibt sich hieraus, dass der erste Vorwärtsgang G1 bei geschlossenem ersten Schaltelement A und geschlossenem vierten Schaltelement D sowie bei geschlossenem sechsten Schaltelement F sowohl verbrennungsmotorisch als auch hybridisch realisierbar ist, dass der zweite Vorwärtsgang G2 bei geschlossenem ersten Schaltelement A und geschlossenem dritten Schaltelement C sowie bei geschlossenem sechsten Schaltelement F sowohl verbrennungsmotorisch als auch hybridisch realisierbar ist, dass der dritte Vorwärtsgang G3 bei geschlossenem ersten Schaltelement A und geschlossenem zweiten Schaltelement B sowie bei geschlossenem sechsten Schaltelement F sowohl verbrennungsmotorisch als auch hybridisch realisierbar ist, dass der vierte Vorwärtsgang G4 bei geschlossenem ersten Schaltelement A und geschlossenem fünften Schaltelement E sowie bei geschlossenem sechsten Schaltelement F sowohl verbrennungsmotorisch als auch hybridisch realisierbar ist, dass der fünfte Vorwärtsgang G5 bei geschlossenem ersten Schaltelement A und geschlossenem zweiten Schaltelement B sowie bei geschlossenem fünften Schaltelement E sowohl verbrennungsmotorisch als auch hybridisch realisierbar ist, dass der sechste Vorwärtsgang G6 bei geschlossenem ersten Schaltelement A und geschlossenem dritten Schaltelement C sowie bei geschlossenem fünften Schaltelement E sowohl verbrennungsmotorisch als auch hybridisch realisierbar ist, dass der siebente Vorwärtsgang G7 bei geschlossenem ersten Schaltelement A und geschlossenem vierten Schaltelement D sowie bei geschlossenem fünften Schaltelement E sowohl verbrennungsmotorisch als auch hybridisch realisierbar ist, dass der achte Vorwärtsgang G8 bei geschlossenem dritten Schaltelement C und geschlossenem vierten Schaltelement D sowie bei geschlossenem fünften Schaltelement E sowohl verbrennungsmotorisch als auch hybridisch realisierbar ist, dass der neunte Vorwärtsgang G9 bei geschlossenem zweiten Schaltelement B und geschlossenem vierten Schaltelement D sowie bei geschlossenem fünften Schaltelement E sowohl verbrennungsmotorisch als auch hybridisch realisierbar ist und dass der Rückwärtsgang R bei geschlossenem zweiten Schaltelement B und geschlossenem vierten Schaltelement D sowie bei geschlossenem sechsten Schaltelement F sowohl verbrennungsmotorisch als auch hybridisch realisierbar ist.
  • Ferner ergibt sich aus dem Schaltschema, dass ein erster rein elektrischer Vorwärtsgang E1 bei geschlossenem sechstem Schaltelement F realisiert werden kann, wobei zusätzlich das dritte Schaltelement C geschlossen werden kann. Dies ist in dem Schaltschema bei den ersten vier Vorwärtsgängen G1, G2, G3, G4 angedeutet.
  • Ein zweiter rein elektrischer Vorwärtsgang E2 wird bei geschlossenem dritten Schaltelement C und geschlossenem vierten Schaltelement D realisiert, welches in dem Schaltschema bei den letzten vier Vorwärtsgängen G6, G7, G8, G9 angedeutet ist.
  • Schließlich ist ein rein elektrischer Rückwärtsgang ER in dem Schaltschema angedeutet, bei dem das sechste Schaltelement F geschlossen ist, wobei zusätzlich das vierte Schaltelement D geschlossen werden kann.
  • Um einen Schleppstart des Verbrennungsmotors VM in den ersten vier Vorwärtsgängen G1, G2, G3, G4 zu realisieren, ist vorgesehen, dass das fünfte Schaltelement E den Verbrennungsmotor VM anschleppt und der Verbrennungsmotor VM über das erste Schaltelement A synchronisiert wird. Bei dem fünften Vorwärtsgang G5 erfolgt ein Übergang über den vierten Vorwärtsgang G4 oder den sechsten Vorwärtsgang G6. Bei dem sechsten, siebenten achten und neunten Vorwärtsgang G6, G7, G8, G9 wird der Verbrennungsmotor VM ebenfalls über das fünfte Schaltelement E angeschleppt. Beim Rückwärtsgang R wird der Verbrennungsmotor VM über das zweite Schaltelement B angeschleppt, während die Synchronisierung über das erste Schaltelement A erfolgt.
  • Bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang kann der Verbrennungsmotor VM bei Bedarf über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler an die Getriebeeingangswelle 1 angekoppelt werden.
  • Bei dem dargestellten Antriebsstrang ist eine erste achsparallele elektrische Maschine EM1 in Kombination mit einer über die zweite elektrische Maschine EM2 elektrifiziert Ölpumpe 5 vorgesehen. Die Drehzahlen der ersten elektrischen Maschine EM1 variieren beispielsweise zwischen dem Wert von -0,36 im Rückwärtsgang R, 0,3 im ersten Vorwärtsgang G1, 0,5 im zweiten Vorwärtsgang G2, 0,7 im dritten Vorwärtsgang G3 und mit dem Wert 1 in den restlichen Gängen. Damit können neun verbrennungsmotorische bzw. hybridische Vorwärtsgängen G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9 bzw. der Rückwärtsgang R und zwei elektrische Übersetzungen mit beispielsweise 0,582 und 1,38 gefahren werden.
  • Beim elektrischen Fahren wird beim Gangeinlegen bzw. Reversieren kein Schaltelementwechsel benötigt, welches ein sehr komfortables und sehr schnelles Reversieren ermöglicht. Zudem kann ein Beschleunigungseffekt bei Schubrückschaltungen mit formschlüssigen Schaltelementen eliminiert werden. Darüber hinaus sind höhere Abtriebsmomente bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang möglich, da das Drehmoment der ersten elektrischen Maschine EM1 nicht durch das gesamte Getriebe geführt werden muss und dadurch drehmomentbegrenzende Bauteile nicht belastet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Getriebeeingangswelle bzw. Antrieb
    2
    Getriebeausgangswelle bzw. Abtrieb
    3
    dritte Welle
    4
    vierte Welle
    5
    fünfte Welle
    6
    sechste Welle
    7
    siebente Welle
    8
    achte Welle
    9
    Gehäuse
    10
    Antriebswelle der ersten elektrischen Maschine
    11
    Fahrzeug
    VM
    Verbrennungsmotor
    EM1
    erste elektrische Maschine
    EM2
    zweite elektrische Maschine
    RS1
    erster Planetenradsatz
    RS2
    zweiter Planetenradsatz
    RS3
    dritter Planetenradsatz
    RS4
    vierter Planetenradsatz
    A
    erstes Schaltelement
    B
    zweites Schaltelement
    C
    drittes Schaltelement
    D
    viertes Schaltelement
    E
    fünftes Schaltelement
    F
    sechstes Schaltelement
    So1
    Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes
    St1
    Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes
    Ho1
    Hohlrad des ersten Planetenradsatzes
    So2
    Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes
    St2
    Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes
    Ho2
    Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes
    So3
    Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes
    St3
    Planetenradträger des dritten Planetenradsatzes
    Ho3
    Hohlrad des dritten Planetenradsatzes
    So4
    Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes
    St4
    Planetenradträger des vierten Planetenradsatzes
    Ho4
    Hohlrad des vierten Planetenradsatzes
    G1
    erster Vorwärtsgang
    G2
    zweiter Vorwärtsgang
    G3
    dritter Vorwärtsgang
    G4
    vierter Vorwärtsgang
    G5
    fünfter Vorwärtsgang
    G6
    sechster Vorwärtsgang
    G7
    siebenter Vorwärtsgang
    G8
    achter Vorwärtsgang
    G9
    neunter Vorwärtsgang
    R
    Rückwärtsgang
    i
    Übersetzung
    φ
    Stufensprung
    E1
    erster rein elektrischer Vorwärtsgang
    E2
    zweiter rein elektrischer Vorwärtsgang
    ER
    rein elektrischer Rückwärtsgang
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102018200778 A1 [0002]

Claims (13)

  1. Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor (VM) und mit einem Mehrstufengetriebe mit vier Planetenradsätzen (RS1, RS2, RS3, RS4) und mit sechs Schaltelementen (A, B, C, D, E, F) zum Realisieren von zumindest neun Vorwärtsgängen (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9) und zumindest einem Rückwärtsgang R, wobei eine Getriebeeingangswelle (1) über ein erstes Schaltelement (A) mit einem Sonnenrad (So2) eines zweiten Planetenradsatzes (RS2) und mit einem Hohlrad (Ho1) eines ersten Planetenradsatzes (RS1) verbindbar ist, wobei die Getriebeeingangswelle (1) über ein zweites Schaltelement (B) mit einem Sonnenrad (So1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) verbindbar ist, wobei die Getriebeeingangswelle (1) über ein fünftes Schaltelement (E) mit einem Planetenradträger (St3) eines dritten Planetenradsatzes (RS3) und mit einem Hohlrad (Ho4) eines vierten Planetenradsatzes (RS4) verbindbar ist, wobei eine Getriebeausgangswelle (2) mit einem Planetenradträger (St4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) verbunden ist, wobei ein Planetenradträger (St1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) mit einem Planetenradträger (St2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) und mit einem Hohlrad (Ho3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbunden ist, wobei ein Hohlrad (Ho2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) über ein viertes Schaltelement (D) mit einem Gehäuse (9) verbindbar ist, wobei das Sonnenrad (So1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) über ein drittes Schaltelement (C) mit dem Gehäuse (9) verbindbar ist, und wobei ein Sonnenrad (So3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) und ein Sonnenrad (So4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) über ein sechstes Schaltelement (F) mit dem Gehäuse (9) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste elektrische Maschine (EM1) zum Realisieren weiterer hybridischer und/oder rein elektrischer Vorwärtsgänge (E1, E2) und Rückwärtsgänge (ER) vorgesehen ist, wobei die erste elektrische Maschine (EM1) mit dem Planetenradträger (St3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) und mit dem Hohlrad (Ho4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) verbunden ist.
  2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebswelle (10) der ersten elektrischen Maschine (EM1) achsparallel zu der Getriebeeingangswelle (1) angeordnet ist.
  3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (10) der ersten elektrischen Maschine (EM1) über zumindest eine Räderstufe oder einen Umschlingungstrieb mit dem Planetenradträger (St3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) und mit dem Hohlrad (Ho4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) verbunden ist.
  4. Antriebsstrang nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanische Ölpumpe (5) mit einer zweiten elektrischen Maschine (EM2) verbunden und/oder verbindbar ist, wobei die Ölpumpe (5) über die Getriebeeingangswelle (1) mit dem Verbrennungsmotor (VM) verbunden und/oder verbindbar ist.
  5. Antriebsstrang nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Maschine (EM2) über einen Freilauf mit der Ölpumpe (5) gekoppelt ist.
  6. Antriebsstrang nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (EM1) hinsichtlich ihrer Leistung größer als die zweite elektrische Maschine (EM2) dimensioniert ist.
  7. Antriebsstrang nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (A) als formschlüssige Kupplung ausgeführt ist, dass das zweite Schaltelement (B) als reibschlüssige Kupplung ausgeführt ist, dass das dritte Schaltelement (C) als reibschlüssige Bremse ausgeführt ist, dass das vierte Schaltelement (D) als reibschlüssige Bremse ausgeführt ist, dass das fünfte Schaltelement (E) als reibschlüssige Kupplung ausgeführt ist und dass das sechste Schaltelement (F) als formschlüssige Bremse ausgeführt ist.
  8. Antriebsstrang nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die neun Vorwärtsgänge (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9) und der eine Rückwärtsgang (R) sowohl rein verbrennungsmotorisch als auch zusätzlich hybridisch durch die erste elektrische Maschine (EM1) fahrbar sind.
  9. Antriebsstrang nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zumindest ein erster rein elektrischer Vorwärtsgang (E1) und ein zweiter rein elektrischer Vorwärtsgang (E2) sowie ein rein elektrischer Rückwärtsgang (ER) über die erste elektrische Maschine (EM1) realisierbar sind.
  10. Antriebsstrang nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schalten des ersten rein elektrischen Vorwärtsganges (E1) zumindest das sechste Schaltelement (F) geschlossen ist.
  11. Antriebsstrang nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schalten des zweiten rein elektrischen Vorwärtsganges (E2) das dritte Schaltelement (C) und das vierte Schaltelement (D) geschlossen sind.
  12. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schalten des rein elektrischen Rückwärtsganges (ER) zumindest das sechste Schaltelement (F) geschlossen ist und eine Drehrichtungsumkehr bei der ersten elektrischen Maschine (EM1) vorgesehen ist.
  13. Fahrzeug mit einem Antriebsstrang nach einem der vorangehenden Ansprüche.
DE102021211343.5A 2021-10-07 2021-10-07 Antriebsstrang eines Fahrzeuges Pending DE102021211343A1 (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017220626A1 (de) 2017-11-17 2019-05-23 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines Getriebes
DE102018200778A1 (de) 2018-01-18 2019-07-18 Zf Friedrichshafen Ag Steuerung eines Antriebsstrangs
DE102018220872A1 (de) 2018-12-03 2020-06-04 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges

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