DE102021213312A1 - Hybrid-Antriebsstrang in Mischbauweise - Google Patents

Hybrid-Antriebsstrang in Mischbauweise Download PDF

Info

Publication number
DE102021213312A1
DE102021213312A1 DE102021213312.6A DE102021213312A DE102021213312A1 DE 102021213312 A1 DE102021213312 A1 DE 102021213312A1 DE 102021213312 A DE102021213312 A DE 102021213312A DE 102021213312 A1 DE102021213312 A1 DE 102021213312A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
shaft
motor vehicle
planetary gear
transmission
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021213312.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Martin
Stefan Beck
Michael Wechs
Matthias Horn
Johannes Kaltenbach
Fabian Kutter
Max Bachmann
Ingo Pfannkuchen
Martin Brehmer
Christian Michel
Peter Ziemer
Mladjan Radic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102021213312.6A priority Critical patent/DE102021213312A1/de
Publication of DE102021213312A1 publication Critical patent/DE102021213312A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/448—Electrical distribution type
    • 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
    • B60K6/22—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 apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/36—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 apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
    • B60K6/365—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 apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings with the gears having orbital motion
    • 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
    • B60K6/22—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 apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/38—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 apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B60K6/387—Actuated clutches, i.e. clutches engaged or disengaged by electric, hydraulic or mechanical actuating means
    • 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
    • B60K6/22—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 apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/40—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 apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the assembly or relative disposition of components
    • 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
    • B60K6/50—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
    • 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
    • B60K6/50—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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe (18) für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) eines Kraftfahrzeugs (10), mit: einer ersten Getriebeeingangswelle (24) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine (16) des Kraftfahrzeugs; einer zweiten Getriebeeingangswelle (26) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) des Kraftfahrzeugs; einer Zwischenwelle (30), die antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist; einer Abtriebswelle (28); einem ersten Planetenradsatz (RS1) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einem Abtrieb (36), der mit der Zwischenwelle und der Abtriebswelle verbunden ist; einer Vorgelegewelle (32); in mehreren Radsatzebenen angeordneten Stirnradpaaren (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5); und mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen (A, B, C, D, E) zum Einlegen von Gangstufen, wobei ein Zahnrad eines ersten Stirnradpaars (ST1) und ein Zahnrad eines zweiten Stirnradpaars (ST2) antriebswirksam miteinander verbunden sind; und die Zwischenwelle antriebswirksam mit einem Sonnenrad oder einem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbunden ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12), ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs und ein Kraftfahrzeug (10).

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 Betreiben 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 vorzugsweise zum Teil des Getriebes.
  • Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2013 215 114 A1 ist ein Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs bekannt, der einen Verbrennungsmotor mit einer Triebwelle, eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine mit einem Rotor, ein in Vorgelegebauweise ausgeführtes automatisiertes Schaltgetriebe mit einer Eingangswelle und mindestens einer Ausgangswelle sowie ein in Planetenbauweise ausgebildetes Überlagerungsgetriebe mit zwei Eingangselementen und einem Ausgangselement aufweist. Bei diesem Hybridantrieb ist vorgesehen, dass das Überlagerungsgetriebe koaxial über einem freien Ende der Ausgangswelle angeordnet ist und dass das erste Eingangselement des Überlagerungsgetriebes drehfest mit einer koaxial über der Ausgangswelle angeordneten Hohlwelle verbunden ist, die zur Ankopplung des Verbrennungsmotors über ein Koppelschaltelement drehfest mit einem Losrad der unmittelbar axial benachbarten Stirnradstufe des Schaltgetriebes sowie zur Überbrückung des Überlagerungsgetriebes über ein Überbrückungsschaltelement drehfest mit dem zweiten Eingangselement oder dem Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes verbindbar ist. Ferner ist vorgesehen, dass das zweite Eingangselement des Überlagerungsgetriebes permanent mit dem Rotor der Elektromaschine in Triebverbindung steht und dass das Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist.
  • Vor diesem Hintergrund stellt sich einem Fachmann die Aufgabe, ein kompaktes Hybridgetriebe mit einfachem mechanischem Aufbau zu schaffen. Weiterhin soll bevorzugt eine Antriebsstrangkonfiguration realisiert werden, bei der das Hybridgetriebe koaxial zu den Abtriebswellen positioniert ist und die Verbrennungsmaschine und/oder die elektrische Antriebsmaschine achsparallel dazu angeordnet 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;
    • einer zweiten Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs;
    • einer Zwischenwelle, die antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist;
    • einer Abtriebswelle;
    • einem ersten Planetenradsatz zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einem Abtrieb, der mit der Zwischenwelle und der Abtriebswelle verbunden ist;
    • einer Vorgelegewelle;
    • in mehreren Radsatzebenen angeordneten Stirnradpaaren; und
    • mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen zum Einlegen von Gangstufen, wobei
    • ein Zahnrad eines ersten Stirnradpaars und ein Zahnrad eines zweiten Stirnradpaars antriebswirksam miteinander verbunden sind; und
    • die Zwischenwelle antriebswirksam mit einem Sonnenrad oder einem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbunden ist.
  • Die obige Aufgabe wird ferner gelöst von einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit:
    • einem Hybridgetriebe wie zuvor definiert;
    • einer Verbrennungsmaschine, die mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar ist, und
    • einer ersten 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 ersten elektrischen Antriebsmaschine und/oder einer zweiten 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 eine erste Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine und eine zweite Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine kann technisch einfach ein kompaktes Hybridgetriebe geschaffen werden. Eine Wirkverbindung kann sowohl schaltbar als auch nicht schaltbar ausgeführt sein. Insbesondere kann ein Hybridgetriebe geschaffen werden, das um eine der Fahrzeugwellen an der Vorderachse angeordnet ist, wobei die Verbrennungsmaschine und die erste elektrische Antriebsmaschine achsparallel dazu angeordnet sind. Durch einen ersten Planetenradsatz, der mit der ersten Getriebeeingangswelle, der Zwischenwelle und der Abtriebswelle verbunden ist, können technisch einfach zwei elektrodynamische Überlagerungszustände geschaffen werden, die elektrodynamisches Anfahren und elektrodynamische Schaltungen ermöglichen. Ferner können insgesamt sechs reine Elektrogangstufen, drei Hybridgangstufen, zwei reine Verbrennungsgangstufen und ein Zustand Laden-in-Neutral eingerichtet werden. Es kann ein Hybridgetriebe mit einem einfachen Aufbau, einer kompakten Bauweise sowie geringer Bauteilbelastung geschaffen werden, wobei das Hybridgetriebe geringe Getriebeverluste, einen guten Verzahnungswirkungsgrad, sowohl verbrennungsmotorisch als auch elektrisch, aufweist und lastschaltfähig ist sowie elektrodynamisches Anfahren ermöglicht. Ferner sind die Schaltelemente technisch einfach mit Aktoren erreichbar.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst ein Differential des Abtriebs eine Differentialwelle, die als Vollwelle ausgebildet ist und von der Zwischenwelle, der zweiten Getriebeeingangswelle und der Abtriebswelle, zumindest abschnittsweise umgeben ist. Eine axiale Länge der Differentialwelle ist größer als eine axiale Länge der Abtriebswelle. Die Differentialwelle durchdringt die Abtriebswelle vollständig. Hierdurch kann das Hybridgetriebe vorteilhaft um die Differentialwelle herum angeordnet werden. Es kann ein kompakter Antriebsstrang geschaffen werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Hybridgetriebe einen zweiten Planetenradsatz, der antriebswirksam mit dem ersten Planetenradsatz und einem Differential des Abtriebs verbunden ist. Vorzugsweise ist im zweiten Planetenradsatz ein Hohlrad festgesetzt, ein Planetenradträger mit dem Differential des Abtriebs und ein Sonnenrad mit einem Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes antriebswirksam verbunden. Durch einen zweiten Planetenradsatz kann technisch einfach eine Ausgangsübersetzung der vom Hybridgetriebe auf die Differentialwelle übertragenen Leistung erfolgen. Insbesondere ermöglicht eine Abtriebsübersetzung in Form eines zweiten Planetenradsatzes eine vorteilhafte kompakte Anordnung des Radsatzes zum Bilden der Abtriebsübersetzung um die Differentialwelle herum. Der Funktionsumfang des Hybridgetriebes kann erhöht werden, ohne dabei den Bauraumbedarf für das Hybridgetriebe wesentlich zu erhöhen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist an der Vorgelegewelle eine Abtriebs-Hohlwelle angeordnet. Ein Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes ist mittels eines vierten Stirnradpaares antriebswirksam mit der Abtriebs-Hohlwelle verbunden. Ergänzend ist ein Differential des Abtriebs mittels eines fünften Stirnradpaares antriebswirksam mit der Abtriebs-Hohlwelle verbunden. Hierdurch kann technisch einfach mittels des vierten Stirnradpaares und des fünften Stirnradpaares eine Abtriebsübersetzung eingerichtet werden. Ferner kann eine effiziente Lagerung der Abtriebs-Hohlwelle an der Vorgelegewelle erfolgen. Es kann auf einen zweiten Planetenradsatz zum Anbinden eines Abtriebs verzichtet werden. Das Hybridgetriebe kann in axialer Richtung kompakt ausgeführt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind das erste Stirnradpaar und das zweite Stirnradpaar mittels einer Hohlwelle miteinander verbunden und an der Vorgelegewelle angeordnet. Hierdurch können die Stirnräder des ersten Stirnradpaares und des zweiten Stirnradpaares, die an der Vorgelegewelle angeordnet sind, verbessert gelagert werden, weil durch die Hohlwelle eine breitere Lagerung erfolgt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes antriebswirksam mit dem Abtrieb verbunden, wobei das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit der Zwischenwelle antriebswirksam verbunden ist und das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle antriebswirksam verbunden ist. Alternativ ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit der Zwischenwelle antriebswirksam verbunden und das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes ist antriebswirksam mit der Abtriebswelle verbunden. Durch ein Verbinden des Sonnenrads mit der Zwischenwelle und des Hohlrads mit der Abtriebswelle kann die erste elektrische Antriebsmaschine mit geringer Ausgleichsdrehzahl bei einem elektrodynamischen Anfahren oder elektrodynamischen Schaltungen betrieben werden. Durch ein Verbinden des Hohlrads mit der Zwischenwelle und des Sonnenrads mit der Abtriebswelle muss vorzugsweise von der ersten elektrischen Antriebsmaschine nur ein geringes Stützmoment beim elektrodynamischen Anfahren und bei elektrodynamischen Schaltungen aufgebracht werden. Ferner kann die erste elektrische Antriebsmaschine bei einem elektrodynamischen Anfahren länger generatorisch betrieben werden, da mit zunehmender Fahrtgeschwindigkeit der generatorische Betrieb länger erhalten werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die zweite Getriebeeingangswelle, die Zwischenwelle und die Abtriebswelle koaxial zueinander angeordnet. Ergänzend sind die erste Getriebeeingangswelle, die zweite Getriebeeingangswelle, die Zwischenwelle und die Abtriebswelle als Hohlwellen ausgebildet. Weiterhin ergänzend umgeben die zweite Getriebeeingangswelle und die Zwischenwelle die Abtriebswelle zumindest abschnittsweise. Durch die Ausbildung der vorgenannten Wellen als Hohlwellen und die koaxiale Anordnung kann eine Kompaktheit des Hybridgetriebes weiter verbessert werden. Insbesondere ermöglichen die vorteilhafte koaxiale Anordnung und die Ausbildung der Wellen als Hohlwellen ein Anordnen des Hybridgetriebes um die Differentialwelle herum, wobei das Hybridgetriebe und die Differentialwelle koaxial zueinander angeordnet sind.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die erste Getriebeeingangswelle eine Verbrennungsmaschinenkupplung zum lösbaren antriebswirksamen Verbinden der ersten Getriebeeingangswelle mit der Verbrennungsmaschine. Es versteht sich, dass die Verbrennungsmaschinenkupplung als Klauenschaltelement oder Reibschaltelement ausgebildet sein kann. Durch eine Verbrennungsmaschinenkupplung kann die Verbrennungsmaschine vom Hybridgetriebe entkoppelt werden und so ein hocheffizienter, rein elektrischer Fahrmodus mittels des Hybridgetriebes eingerichtet werden. Eine Reibkupplung ermöglicht zudem einen sogenannten Schwungstart der Verbrennungsmaschine und kann als Anfahrelement für die Verbrennungsmaschine dienen. Durch eine Verbrennungsmaschinenkupplung kann die Variabilität und die Effizienz des Hybridgetriebes erhöht werden. Zudem kann eine Verbrennungsmaschinenkupplung aus funktionssicherheitstechnischen Gründen im Hybridgetriebe Anwendung finden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein erstes Schaltelement dazu ausgebildet, die Zwischenwelle antriebswirksam mittels des zweiten Stirnradpaars und des ersten Stirnradpaars mit der Abtriebswelle zu verbinden. Ein zweites Schaltelement ist dazu ausgebildet, den ersten Planetenradsatz zu verblocken. Ein drittes Schaltelement ist dazu ausgebildet, die zweite Getriebeeingangswelle antriebswirksam mit der Zwischenwelle zu verbinden. Ein viertes Schaltelement ist dazu ausgebildet, die erste elektrische Antriebsmaschine mittels des dritten Stirnradpaars und des ersten Stirnradpaars antriebswirksam mit der Abtriebswelle zu verbinden. Ergänzend oder alternativ ist ein fünftes Schaltelement dazu ausgebildet, die erste elektrische Antriebsmaschine mittels des zweiten Stirnradpaars und des ersten Stirnradpaars antriebswirksam mit der Abtriebswelle zu verbinden. Durch diese vorteilhafte Anordnung der Schaltelemente können mit dem Hybridgetriebe drei Hybridgangstufen, teilweise mit mehreren Varianten, sechs reine Elektrogangstufen, teilweise mit mehreren Varianten, zwei elektrodynamische Überlagerungszustände und wenigstens ein Modus Laden-in-Neutral eingerichtet werden. Es kann ein variables und kompaktes Hybridgetriebe geschaffen werden, mit dem elektrodynamisches Anfahren sowie elektrodynamische Schaltungen möglich sind.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet. Ergänzend oder alternativ sind wenigstens zwei der Schaltelemente, bevorzugt vier Schaltelemente, als Doppelschaltelement ausgebildet und von einem doppeltwirkenden Aktor betätigbar. Formschlüssige Schaltelemente ermöglichen ein hocheffizientes und kostengünstiges Hybridgetriebe. Der technische Aufbau und der Betrieb des Hybridgetriebes kann durch ein Doppelschaltelement weiter vereinfacht werden. Insbesondere kann ein Doppelschaltelement mittels eines einzigen Aktors geschaltet werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang vorzugsweise eine weitere elektrische Maschine, die mit der ersten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden ist. Die erste elektrische Antriebsmaschine und/oder vorzugsweise die weitere elektrische Maschine ist als Startergenerator zum Starten der Verbrennungsmaschine ansteuerbar. Ergänzend oder alternativ ist die erste elektrische Antriebsmaschine und/oder vorzugsweise die weitere elektrische Maschine als Ladegenerator zum Laden eines Energiespeichers ansteuerbar. Die weitere elektrische Maschine ist vorzugsweise als Hochvolt-Startergenerator ausgebildet. Hierdurch kann ein effizienter Kraftfahrzeug-Antriebsstrang geschaffen werden. Insbesondere kann der Kraftstoffverbrauch reduziert werden. Es versteht sich, dass auf einen zusätzlichen Anlasser für die Verbrennungsmaschine verzichtet werden kann, da die erste elektrische Antriebsmaschine die Verbrennungsmaschine anschleppen kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Abtrieb des Hybridgetriebes mit einer ersten Kraftfahrzeugachse antriebswirksam verbindbar, wobei eine zweite Kraftfahrzeugachse eine elektrische Achse mit einer zweiten elektrischen Antriebsmaschine umfasst. Hierdurch kann technisch einfach ein Hybrid-Antriebsstrang mit Allradantrieb geschaffen werden. Ferner kann durch den Kraftfahrzeug-Antriebsstrang ein zugkraftunterbrechungsfreies Schalten technisch einfach ermöglicht werden, da die elektrische Achse bei Schaltungen im Hybridgetriebe die Zugkraft aufrechterhalten kann. Zudem kann ein ausfallsicherer Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug geschaffen werden, da im Falle eines aufgebrauchten Energiespeichers für die zweite elektrische Antriebsmaschine ein sogenannter serieller Fahrmodus einrichtbar ist. Bei dem seriellen Fahrmodus wird vorzugsweise die elektrische Antriebsmaschine von der Verbrennungsmaschine generatorisch betrieben und die so erzeugte Energie der zweiten elektrischen Antriebsmaschine zur Verfügung gestellt. Vorzugsweise ist die erste elektrische Antriebsmaschine und/oder die weitere elektrische Maschine als Generator zum Versorgen der zweiten elektrischen Antriebsmaschine ansteuerbar, um einen seriellen Fahrmodus einzurichten. Hierdurch kann ein hoch variabler Kraftfahrzeug-Antriebsstrang geschaffen werden, bei dem insbesondere auch bei leerem Energiespeicher elektrisch gefahren und insbesondere elektrisch angefahren werden kann.
  • 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 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, insbesondere ein serielles Schalten, 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 Verbrennungsmaschinen-Drehzahl und elektrischer Antriebsmaschinen-Drehzahl 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;
    • 3a bis 3c schematisch die Schaltzustände des Hybridgetriebes gemäß der 2;
    • 4 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; und
    • 5 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 erste elektrische Antriebsmaschine 14 und eine Verbrennungsmaschine 16 auf, die mittels eines Hybridgetriebes 18 mit einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs 10 verbunden sind. Der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 umfasst in dem gezeigten Beispiel ferner eine optionale elektrische Achse mit einer zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20, die mit einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs 10 verbunden ist. Es versteht sich, dass auch eine umgekehrte Anbindung erfolgen kann, sodass das Hybridgetriebe 18 mit der Hinterachse des Kraftfahrzeugs 10 verbunden ist und die Vorderachse des Kraftfahrzeugs 10 die elektrische Achse umfasst. Mittels des Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs 12 wird Antriebsleistung der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14, der Verbrennungsmaschine 16 und/oder der optionalen zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 den Rädern des Kraftfahrzeugs 10 zugeführt. Das Kraftfahrzeug 10 weist ferner einen Energiespeicher 22 auf, um Energie zu speichern, die zum Versorgen der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 und/oder der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 dient.
  • 2 zeigt eine Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18. Das Hybridgetriebe 18 weist eine erste Getriebeeingangswelle 24 und eine zweite Getriebeeingangswelle 26 auf, die dazu ausgebildet sind, Antriebsleistung der Antriebsmaschinen 14, 16 in das Hybridgetriebe 18 zu übertragen.
  • Das Hybridgetriebe 18 weist ferner eine Abtriebswelle 28 und eine Zwischenwelle 30 auf. Die vorgenannten Getriebewellen 24, 26, 28, 30 sind als Hohlwellen ausgebildet. Das Hybridgetriebe 18 weist zudem eine Vorgelegewelle 32 auf, einen ersten Planetenradsatz RS1 sowie einen zweiten Planetenradsatz RS2. Im Hybridgetriebe 18 sind insgesamt drei Stirnradpaare angeordnet, die mit ST1 bis ST3 bezeichnet sind.
  • Das Hybridgetriebe weist fünf Schaltelemente A bis E auf.
  • Die erste Getriebeeingangswelle 24 weist einen Torsionsschwingungsdämpfer auf und ist mit einer Kurbelwelle 34 der nicht gezeigten Verbrennungsmaschine 16 über den Torsionsschwingungsdämpfer antriebswirksam verbunden. Zudem ist an der ersten Getriebeeingangswelle 24 eine Verbrennungsmaschinenkupplung K0 angeordnet, die dazu ausgebildet ist, das Hybridgetriebe 18 von der nicht gezeigten Verbrennungsmaschine 16 zu entkoppeln oder das Hybridgetriebe 18 mit der nicht gezeigten Verbrennungsmaschine 16 antriebswirksam zu verbinden.
  • Die erste Getriebeeingangswelle 24 ist antriebswirksam, vorzugsweise mittels einer Kette, mit einem an der Zwischenwelle 30 angeordneten Festrad verbunden.
  • Ein Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes RS1 ist antriebswirksam mit der Zwischenwelle 30 verbunden. Ein Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes RS1 ist antriebswirksam mit einem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden. Ein Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1 ist antriebswirksam mit der Abtriebswelle 28 verbunden. Die Anbindung des Planetenradträgers des ersten Planetenradsatzes RS1 an das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes RS2 verläuft radial außen um den ersten Planetenradsatz RS1 herum.
  • Ein Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes RS2 ist festgesetzt, also mit einem gehäusefesten Bauteil verbunden, sodass das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes RS2 keine Drehbewegung durchführen kann. Ein Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes RS2 ist antriebswirksam mit einem Differential eines Abtriebs 36 verbunden.
  • Ein erstes Stirnradpaar ST1 weist ein Festrad auf, das antriebswirksam mit der Vorgelegewelle 32 verbunden ist und an dieser angeordnet ist. Ein weiteres Festrad des ersten Stirnradpaares ST1 ist antriebswirksam mit der Abtriebswelle 28 verbunden.
  • Das zweite Stirnradpaar ST2 umfasst in dem gezeigten Beispiel ein Festrad, das an der Vorgelegewelle 32 angeordnet ist, und ein Losrad, das durch Einlegen des ersten Schaltelements A antriebswirksam mit der Zwischenwelle 30 und durch Einlegen des fünften Schaltelements E antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle 26 verbunden werden kann.
  • Das dritte Stirnradpaar ST3 umfasst ein Festrad, das an der zweiten Getriebeeingangswelle 26 angeordnet ist und in Eingriff mit einem an der Vorgelegewelle 32 angeordneten Losrad ist. Das an der Vorgelegewelle 32 angeordnete Losrad des dritten Stirnradpaars ST3 kann durch Einlegen des vierten Schaltelements D antriebswirksam mit der Vorgelegewelle 32 verbunden werden.
  • Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 ist mittels zumindest einem nicht näher dargestellten Zwischenrad antriebswirksam mit dem Festrad des dritten Stirnradpaares ST3 und folglich der zweiten Getriebeeingangswelle 26 verbunden.
  • Durch Einlegen des dritten Schaltelements C kann die zweite Getriebeeingangswelle 26 antriebswirksam mit der Zwischenwelle 30 verbunden werden.
  • Durch Einlegen des zweiten Schaltelements B kann die Zwischenwelle 30 antriebswirksam mit der Abtriebswelle 28 verbunden werden. Folglich kann durch Einlegen des zweiten Schaltelements B der erste Planetenradsatz RS1 verblockt werden. Es versteht sich, dass auch andere Verblockungsvarianten für den ersten Planetenradsatz RS1 denkbar sind, bei denen jeweils zwei der Planetenradsatzelemente des ersten Planetenradsatzes RS1 antriebswirksam miteinander verbunden werden.
  • Die Schaltelemente A bis E sind vorzugsweise als unsynchronisierte Schaltelemente, beispielsweise Klauenschaltelemente, ausgebildet. Ferner sind das erste Schaltelement A und das zweite Schaltelement B sowie das dritte Schaltelement C und das fünfte Schaltelement E jeweils zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst.
  • Von besonderem Vorteil sind bei der Getriebestruktur des offenbarten Hybridgetriebes 18 ein einfacher technischer Aufbau mit nur drei Stirnradpaaren ST1 bis ST3 und zwei Planetenradsätzen RS1, RS2. Ferner sind vorzugsweise nur drei Aktoren zur Steuerung des Hybridgetriebes 18 notwendig. Das Hybridgetriebe 18 weist eine kompakte Bauweise, eine geringe Bauteilbelastung und geringe Getriebeverluste auf. Ferner wird ein guter Verzahnungswirkungsgrad sowohl verbrennungsmotorisch als auch elektrisch sowie eine gute Übersetzungsreihe erreicht. Es sind elektrodynamische Schaltungen, elektromotorische Schaltungen sowie elektrodynamisches Anfahren und ein Laden-in-Neutral möglich. Zudem sind durch die Anordnung der Getriebebauteile die Schaltelemente A bis E vorteilhaft mit entsprechenden Aktoren erreichbar.
  • Es versteht sich, dass das Differential des Abtriebs 36 insbesondere als Kugeldifferential ausgebildet sein kann.
  • Ferner kann mit dem Hybridgetriebe 18 eine achsparallele Anbindung der Verbrennungsmaschine 16 und der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 erfolgen, wobei die achsparallele Anbindung über eine Kette oder ein oder mehrere Stirnräder erfolgen kann.
  • In den 3a bis 3c sind schematisch die Schaltzustände des Hybridgetriebes 18 gemäß der 2 in Schaltmatrizen 38 bis 42 gezeigt.
  • In 3a sind in einer Schaltmatrix 38 in einer ersten Spalte die Hybridgangstufen H1 bis H3, eine Haupt-Elektrogangstufe E, zwei elektrodynamische Überlagerungszustände ECVT1, ECVT2 sowie der Zustand Laden-in-Neutral, LiN, gezeigt. In der zweiten bis siebten Spalte sind die Schaltzustände der Verbrennungsmaschinenkupplung K0 sowie der Schaltelemente A bis E gezeigt, wobei ein „X“ bedeutet, dass das jeweilige Schaltelement bzw. die Verbrennungsmaschinenkupplung K0 geschlossen ist, also die zugeordneten Getriebebauteile antriebswirksam miteinander verbindet. Sofern kein Eintrag vorhanden ist, ist davon auszugehen, dass das entsprechende Schaltelement bzw. die entsprechende Kupplung offen ist, also keine Antriebsleistung überträgt.
  • Eine erste Variante der ersten Hybridgangstufe H1.1 kann durch Einlegen der Verbrennungsmaschinenkupplung K0, des ersten Schaltelements A und des fünften Schaltelements E eingerichtet werden.
  • Eine zweite Variante der ersten Hybridgangstufe H1.2 kann durch Einlegen der Verbrennungsmaschinenkupplung K0, des ersten Schaltelements A und des vierten Schaltelements D eingerichtet werden.
  • Ein Einlegen der Verbrennungsmaschinenkupplung K0, des zweiten Schaltelements B und des vierten Schaltelements D richtet die zweite Hybridgangstufe H2 ein.
  • Die dritte Hybridgangstufe H3 kann durch Schließen der Verbrennungsmaschinenkupplung K0, des dritten Schaltelements C und des vierten Schaltelements D eingerichtet werden.
  • Die Haupt-Elektrogangstufe E kann durch Schließen des zweiten Schaltelements B sowie des dritten Schaltelements C eingerichtet werden.
  • Der erste elektrodynamische Überlagerungszustand ECVT1 kann durch Schließen der Verbrennungsmaschinenkupplung K0 und des fünften Schaltelements E eingerichtet werden.
  • Ein Schließen der Verbrennungsmaschinenkupplung K0 und des vierten Schaltelements D richtet den zweiten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT2 ein.
  • Ein Zustand Laden-in-Neutral, LiN, kann durch Schließen der Verbrennungsmaschinenkupplung K0 und des dritten Schaltelements C eingerichtet werden.
  • In 3b sind in einer Schaltmatrix 40 in analoger Weise zur Schaltmatrix 38 der 3a die Schaltzustände für die Elektrogangstufen E1 bis E6 dargestellt.
  • Zum Einrichten der ersten Elektrogangstufe E1 sind das zweite Schaltelement B und das fünfte Schaltelement E zu schließen.
  • Eine erste Variante der zweiten Elektrogangstufe E2.1 kann durch Schließen des dritten Schaltelements C und des ersten Schaltelements A eingerichtet werden.
  • Ein Schließen des ersten Schaltelements A und des fünften Schaltelements E richtet eine zweite Variante der zweiten Elektrogangstufe E2.2 ein.
  • Eine dritte Variante der zweiten Elektrogangstufe E2.3 kann durch Schließen des dritten Schaltelements C und des fünften Schaltelements E eingerichtet werden.
  • Die Haupt-Elektrogangstufe E, die in dieser Reihenfolge einer dritten Elektrogangstufe E3 entsprechen würde, kann, wie bereits oben beschrieben, durch Schließen des zweiten Schaltelements B und des dritten Schaltelements C eingerichtet werden.
  • Ein Schließen des dritten Schaltelements C und des vierten Schaltelements D richtet die vierte Elektrogangstufe E4 ein.
  • Die fünfte Elektrogangstufe E5 kann durch Schließen des zweiten Schaltelements B und des vierten Schaltelements D eingerichtet werden.
  • Ein Schließen des ersten Schaltelements A und des vierten Schaltelements D richtet die sechste Elektrogangstufe E6 ein.
  • In der 3c sind in analoger Weise zu den 3a und 3b in einer Schaltmatrix 42 Schaltzustände für reine Verbrennungsgangstufen V1, V2 gezeigt.
  • Die erste Verbrennungsgangstufe V1 kann durch Schließen der Verbrennungsmaschinenkupplung K0 und des ersten Schaltelements A eingerichtet werden.
  • Ein Schließen der Verbrennungsmaschinenkupplung K0 und des zweiten Schaltelements B richtet die zweite Verbrennungsgangstufe V2 ein.
  • Zum rein verbrennungsmotorischen Fahren stehen zwei reine verbrennungsmotorische Gangstufen V1, V2 zur Verfügung, wobei zu der geschlossenen Verbrennungsmaschinenkupplung K0 für die erste Verbrennungsgangstufe V1 zusätzlich das erste Schaltelement A zu schließen ist. Die erste Verbrennungsgangstufe umfasst eine Windung über das zweite Stirnradpaar ST2 und das erste Stirnradpaar ST1. Für die zweite Verbrennungsgangstufe V2 ist das zweite Schaltelement B zu schließen.
  • Bei geöffneter Verbrennungsmaschinenkupplung K0 kann rein elektrisch gefahren werden. Hierfür stehen mehrere Elektrofahrgänge E1 bis E6 zur Verfügung, wobei durch ein Schließen des dritten Schaltelements C und des zweiten Schaltelements B der Haupt-E-Fahrgang, bzw. die Haupt-Elektrogangstufe E, gebildet wird. Aus diesem Schaltzustand ist die Verbrennungsmaschine 16 in der zweiten Hybridgangstufe H2 direkt zustartbar.
  • Ist das fünfte Schaltelement E geschlossen, entsteht ein EDA-Zustand am ersten Planetenradsatz RS1. Die Verbrennungsmaschine 16 ist dabei mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden, wobei die erste elektrische Antriebsmaschine 14 am Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1 das Drehmoment der Verbrennungsmaschine 16 abstützt. Der Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes RS1 ist über einen zweiten Planetenradsatz RS2 mit dem Abtrieb 36 antriebswirksam verbunden. Hierdurch ist ein EDA-Anfahren vorwärts möglich. Aus diesem EDA-Modus kann für die Verbrennungsmaschine 16 in die erste Variante der ersten Hybridgangstufe H1.1 geschaltet werden, indem neben der bereits geschlossenen Verbrennungsmaschinenkupplung K0 und dem fünften Schaltelement E noch das erste Schaltelement A, vorzugsweise bei Synchronlauf, geschlossen wird.
  • Nach einem Anfahren über den zweiten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT2, bei dem die Verbrennungsmaschinenkupplung K0 und das vierte Schaltelement D geschlossen sind, kann direkt in die zweite Variante der ersten Hybridgangstufe H1.2 geschaltet werden, indem zusätzlich zur bereits geschlossenen Verbrennungsmaschinenkupplung K0 und dem geschlossenen vierten Schaltelement D noch das erste Schaltelement A, vorzugsweise bei Synchronlauf, geschlossen wird.
  • Eine Lastschaltung von der ersten Variante der ersten Hybridgangstufe H1.1 in die zweite Variante der ersten Hybridgangstufe H1.2 und schließlich in die zweite Hybridgangstufe H2 kann beispielsweise wie folgt erfolgen. Das erste Schaltelement A und das fünfte Schaltelement E sind geschlossen. Das fünfte Schaltelement E wird geöffnet, sodass die erste reine Verbrennungsgangstufe V1 geschaltet ist. Bei Synchronlauf wird das vierte Schaltelement D geschlossen, sodass in die zweite Variante der ersten Hybridgangstufe H1.2 geschaltet wird. Sodann wird das erste Schaltelement A geöffnet, um in den zweiten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT2 zu gelangen. Hierbei wird die Verbrennungsmaschinendrehzahl abgesenkt, bis die Zwischenwelle 30 und die Abtriebswelle 28 synchron laufen. Bei einem Synchronlauf wird das zweite Schaltelement B geschlossen und der erste Planetenradsatz RS1 verblockt. Sodann ist die zweite Hybridgangstufe H2 eingelegt.
  • Sind nur die Verbrennungsmaschinenkupplung K0 und das dritte Schaltelement C geschlossen, kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 mit der Verbrennungsmaschine 16 unabhängig vom Abtrieb 36 verbunden werden. Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 und die Verbrennungsmaschine 16 drehen dann in einem festen Drehzahlverhältnis zueinander. Hierdurch ist einerseits ein Start der Verbrennungsmaschine 16 mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 möglich, andererseits kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 von der Verbrennungsmaschine 16 als Generator betrieben werden und den elektrischen Energiespeicher 22 laden oder elektrische Verbraucher versorgen. Ein Verbraucher kann auch eine zweite elektrische Antriebsmaschine 20 sein, wie beispielsweise in 1 dargestellt, die an einer anderen Fahrzeugachse das Kraftfahrzeug 10 antreibt. Derartige Antriebstechniken werden mithin als elektrische Hinterachse bezeichnet.
  • Alle reinen Verbrennungsgangstufen V1, V2 sind über den Zustand Laden-in-Neutral offen seriell schaltbar.
  • Ein Übergang vom Zustand Laden-in-Neutral LiN in die erste Variante der ersten Hybridgangstufe H1.1 ist möglich, wenn zunächst das dritte Schaltelement C geöffnet wird und nach einem Synchronisieren das fünfte Schaltelement E geschlossen wird. Hierbei wird über den ersten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT1 der Synchronlauf vom ersten Schaltelement A erzeugt, das anschließend geschlossen wird.
  • Ist, wie beispielsweise in 1 gezeigt, eine elektrische Hinterachse vorhanden, kann mithilfe dieser Kombination ein Allrad-Antriebssystem geschaffen werden. Beispielsweise kann ein DHT-Getriebe, also eine Dedicated Hybrid Transmission, mit der Verbrennungsmaschine 16 und der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 als reiner Frontantrieb konzipiert sein und ein zusätzlicher Hinterachsantrieb mit der separaten zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 erfolgen. Die elektrodynamischen Überlagerungszustände ECVT1, ECVT2 sind leistungsverzweigte Fahrbereiche für die Verbrennungsmaschine 16, bei denen auch ein batterieneutraler Betrieb möglich ist.
  • Hierdurch kann beispielsweise eine Zugkraftstützung mittels der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 erfolgen. Die zweite elektrische Antriebsmaschine 20 kann an der Hinterachse die Zugkraft stützen, wenn im Hybridgetriebe 18 Umschaltungen notwendig sind, bei denen der Abtrieb 36 des Hybridgetriebes 18 lastfrei wird. Ein Beispiel für einen solchen Übergang ist, wenn erst rein elektrisch mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 und/oder der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 gefahren wird und dann ein Start der Verbrennungsmaschine 16 in Neutral mittels der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 erfolgen soll.
  • In 4 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Ausführungsform umfasst das dritte Stirnradpaar ST3 zwei Festräder. Ferner sind das an der Vorgelegewelle 32 angeordnete Festrad des zweiten Stirnradpaares ST2 sowie das an der Vorgelegewelle 32 angeordnete Festrad des ersten Stirnradpaares ST1 durch eine an der Vorgelegewelle 32 angeordnete Hohlwelle 44 antriebswirksam miteinander verbunden. Die Hohlwelle 44 kann durch Einlegen des vierten Schaltelements D antriebswirksam mit der Vorgelegewelle 32 verbunden werden.
  • In 5 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 4 gezeigten Ausführungsform umfasst das Hybridgetriebe 18 gemäß der 5 keinen zweiten Planetenradsatz RS2. Zudem ist an der Vorgelegewelle 32 eine Abtriebs-Hohlwelle 46 angeordnet. Ein Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes RS1 ist mittels eines vierten Stirnradpaares ST4 antriebswirksam mit der Abtriebs-Hohlwelle 46 verbunden. Ferner ist ein Differential des Abtriebs 36 mittels eines fünften Stirnradpaares ST5 antriebswirksam mit der Abtriebs-Hohlwelle 46 verbunden.
  • Hierdurch kann auf einen Planetenradsatz verzichtet werden, wobei eine Abtriebsübersetzung mittels des vierten Stirnradpaares ST4 und des fünften Stirnradpaares ST5 eingerichtet werden kann. Ferner kann hierdurch eine axiale Länge des Hybridgetriebes 18 verringert werden.
  • Nicht in den Figuren gezeigt, aber denkbar ist auch eine alternative Anbindung des ersten Planetenradsatzes RS1. Bei der alternativen Anbindung werden die Anbindungen an Sonnen- und Hohlrad getauscht. Der Abtrieb 36 bleibt mit dem Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden. Die Verbrennungsmaschine 16 wird über die Zwischenwelle 30 am Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1 angebunden und die erste elektrische Antriebsmaschine 14 wird über Stirnradstufen und/oder Schaltelemente mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden. Hierdurch kann eine kleinere erste elektrische Antriebsmaschine 14 Anwendung finden, da bei elektrodynamischem Anfahren und elektrodynamischen Schaltungen ein geringeres Stützmoment von der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 aufgebracht werden muss. Insbesondere kann bei einem elektrodynamischen Anfahren die erste elektrische Antriebsmaschine 14 länger generatorisch betrieben werden, da mit zunehmender Fahrtgeschwindigkeit der generatorische Betrieb später verlassen wird.
  • Ferner kann die Trennkupplung K0 als formschlüssiges oder als reibschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein. Es versteht sich, dass an der ersten Getriebeeingangswelle 24 eine weitere elektrische Maschine, insbesondere in Form eines Hochvolt-Startergenerators, angeordnet werden kann. Bevorzugt kann der Hochvolt-Startergenerator über eine Zahnradkette antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle 24 verbunden werden.
  • 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. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen. Ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs 12 kann beispielsweise in Form eines Computerprogramms realisiert werden, das auf einem Steuergerät für den Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 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.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kraftfahrzeug
    12
    Kraftfahrzeug-Antriebsstrang
    14
    erste elektrische Antriebsmaschine
    16
    Verbrennungsmaschine
    18
    Hybridgetriebe
    20
    zweite elektrische Antriebsmaschine
    22
    Energiespeicher
    24
    erste Getriebeeingangswelle
    26
    zweite Getriebeeingangswelle
    28
    Abtriebswelle
    30
    Zwischenwelle
    32
    Vorgelegewelle
    34
    Kurbelwelle
    36
    Abtrieb
    38
    Schaltmatrix
    40
    Schaltmatrix
    42
    Schaltmatrix
    44
    Hohlwelle
    46
    Abtriebs-Hohlwelle
    A-E
    Schaltelemente
    K0
    Verbrennungsmaschinenkupplung
    RS1
    erster Planetenradsatz
    RS2
    zweiter Planetenradsatz
    ST1-ST5
    Stirnradpaare
  • 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 102013215114 A1 [0006]

Claims (15)

  1. Hybridgetriebe (18) für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) eines Kraftfahrzeugs (10), mit: einer ersten Getriebeeingangswelle (24) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine (16) des Kraftfahrzeugs; einer zweiten Getriebeeingangswelle (26) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) des Kraftfahrzeugs; einer Zwischenwelle (30), die antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist; einer Abtriebswelle (28); einem ersten Planetenradsatz (RS1) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einem Abtrieb (36), der mit der Zwischenwelle und der Abtriebswelle verbunden ist; einer Vorgelegewelle (32); in mehreren Radsatzebenen angeordneten Stirnradpaaren (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5); und mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen (A, B, C, D, E) zum Einlegen von Gangstufen, wobei ein Zahnrad eines ersten Stirnradpaars (ST1) und ein Zahnrad eines zweiten Stirnradpaars (ST2) antriebswirksam miteinander verbunden sind; und die Zwischenwelle antriebswirksam mit einem Sonnenrad oder einem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbunden ist.
  2. Hybridgetriebe (18) nach Anspruch 1, wobei ein Differential des Abtriebs (36) eine Differentialwelle umfasst, die als Vollwelle ausgebildet ist und von der Zwischenwelle (30), der zweiten Getriebeeingangswelle (26) und der Abtriebswelle (28) zumindest abschnittsweise umgeben ist; und eine axiale Länge der Differentialwelle größer ist als eine axiale Länge der Abtriebswelle und die Differentialwelle die Abtriebswelle vollständig durchdringt.
  3. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Hybridgetriebe einen zweiten Planetenradsatz (RS2) umfasst, der antriebswirksam mit dem ersten Planetenradsatz (RS1) und einem Differential des Abtriebs (36) verbunden ist; und vorzugsweise im zweiten Planetenradsatz ein Hohlrad festgesetzt ist, ein Planetenradträger mit dem Differential des Abtriebs verbunden ist und ein Sonnenrad mit einem Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes (RS1) antriebwirksam verbunden ist.
  4. Hybridgetriebe (18) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei an der Vorgelegewelle (32) eine Abtriebs-Hohlwelle (46) angeordnet ist; ein Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes (RS1) mittels eines vierten Stirnradpaars antriebwirksam mit der Abtriebs-Hohlwelle verbunden ist; und ein Differential des Abtriebs mittels eines fünften Stirnradpaars antriebwirksam mit der Abtriebs-Hohlwelle verbunden ist.
  5. Hybridgetriebe (18) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das erste Stirnradpaar (ST1) und das zweite Stirnradpaar (ST2) mittels einer Hohlwelle miteinander verbunden und an der Vorgelegewelle (32) angeordnet sind.
  6. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes (RS1) antriebswirksam mit dem Abtrieb verbunden ist; das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit der Zwischenwelle (30) antriebswirksam verbunden ist und das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle (28) antriebswirksam verbunden ist; oder das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit der Zwischenwelle (30) antriebswirksam verbunden ist und das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle (28) antriebswirksam verbunden ist.
  7. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Getriebeeingangswelle (26), die Zwischenwelle (30) und die Abtriebswelle (28) koaxial zueinander angeordnet sind; die erste Getriebeeingangswelle (24), die zweite Getriebeeingangswelle, die Zwischenwelle und die Abtriebswelle als Hohlwellen ausgebildet sind; und die zweite Getriebeeingangswelle und die Zwischenwelle die Abtriebswelle zumindest abschnittsweise umgeben.
  8. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Getriebeeingangswelle (24) eine Verbrennungsmaschinenkupplung (K0) zum lösbaren antriebswirksamen Verbinden der ersten Getriebeeingangswelle mit der Verbrennungsmaschine (16) umfasst.
  9. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein erstes Schaltelement (A) dazu ausgebildet ist, die Zwischenwelle (30) mittels des zweiten Stirnradpaars und des ersten Stirnradpaars antriebswirksam mit der Abtriebswelle (28) zu verbinden; ein zweites Schaltelement (B) dazu ausgebildet ist, den ersten Planetenradsatz zu verblocken; ein drittes Schaltelement (C) dazu ausgebildet ist, die zweite Getriebeeingangswelle (26) antriebswirksam mit der Zwischenwelle zu verbinden; ein viertes Schaltelement (D) dazu ausgebildet ist, die erste elektrische Antriebsmaschine (14) mittels des dritten Stirnradpaars und des ersten Stirnradpaars antriebswirksam mit der Abtriebswelle (28) zu verbinden; und/oder ein fünftes Schaltelement (E) dazu ausgebildet ist, die erste elektrische Antriebsmaschine (14) mittels des zweiten Stirnradpaars und des ersten Stirnradpaars antriebswirksam mit der Abtriebswelle (28) zu verbinden.
  10. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schaltelemente (A, B, C, D, E) als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet sind; und/oder wenigstens zwei der Schaltelemente, bevorzugt vier Schaltelemente, als Doppelschaltelement ausgebildet sind und von einem doppeltwirkenden Aktor betätigbar sind.
  11. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) für ein Kraftfahrzeug (10), mit: einem Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche; einer Verbrennungsmaschine (16), die mit der ersten Getriebeeingangswelle (24) verbindbar ist; und einer ersten elektrischen Antriebsmaschine (14), die mit der zweiten Getriebeeingangswelle (26) antriebswirksam verbunden ist.
  12. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach Anspruch 11, wobei der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang vorzugsweise eine weitere elektrische Maschine umfasst, die mit der ersten Getriebeeingangswelle (24) antriebswirksam verbunden ist und die erste elektrische Antriebsmaschine (14) und/oder vorzugsweise die weitere elektrische Maschine als Startergenerator zum Starten der Verbrennungsmaschine (16) ansteuerbar ist; und/oder als Ladegenerator zum Laden eines Energiespeichers (22) ansteuerbar ist.
  13. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach Anspruch 11 oder 12, wobei ein Abtrieb (36) des Hybridgetriebes (18) mit einer ersten Kraftfahrzeugachse antriebswirksam verbindbar ist und eine zweite Kraftfahrzeugachse eine elektrische Achse mit einer zweiten elektrischen Antriebsmaschine (20) umfasst; und vorzugsweise die erste elektrische Antriebsmaschine (14) und/oder die weitere elektrische Maschine als Generator zum Versorgen der zweiten elektrischen Antriebsmaschine (20) ansteuerbar ist, um einen seriellen Fahrmodus einzurichten.
  14. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs (12) nach einem der Ansprüche 11 bis 13.
  15. Kraftfahrzeug (10) mit: einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach einem der Ansprüche 11 bis 13; und einem Energiespeicher (22) zum Speichern von Energie zum Versorgen der ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) und/oder der zweiten elektrischen Antriebsmaschine (20).
DE102021213312.6A 2021-11-26 2021-11-26 Hybrid-Antriebsstrang in Mischbauweise Pending DE102021213312A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021213312.6A DE102021213312A1 (de) 2021-11-26 2021-11-26 Hybrid-Antriebsstrang in Mischbauweise

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021213312.6A DE102021213312A1 (de) 2021-11-26 2021-11-26 Hybrid-Antriebsstrang in Mischbauweise

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021213312A1 true DE102021213312A1 (de) 2023-06-01

Family

ID=86317279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021213312.6A Pending DE102021213312A1 (de) 2021-11-26 2021-11-26 Hybrid-Antriebsstrang in Mischbauweise

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102021213312A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012218367A1 (de) 2012-10-09 2014-04-24 Zf Friedrichshafen Ag Gruppengetriebevorrichtung mit einer elektrischen Maschine
DE102013215114A1 (de) 2013-08-01 2015-02-05 Zf Friedrichshafen Ag Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs
WO2021093930A1 (de) 2019-11-11 2021-05-20 Gkn Automotive Limited Getriebeanordnung für hybridantrieb und verfahren zum steuern eines hybridantriebs
DE102020104791A1 (de) 2020-02-24 2021-08-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Getriebebaugruppe und Antriebseinheit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012218367A1 (de) 2012-10-09 2014-04-24 Zf Friedrichshafen Ag Gruppengetriebevorrichtung mit einer elektrischen Maschine
DE102013215114A1 (de) 2013-08-01 2015-02-05 Zf Friedrichshafen Ag Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs
WO2021093930A1 (de) 2019-11-11 2021-05-20 Gkn Automotive Limited Getriebeanordnung für hybridantrieb und verfahren zum steuern eines hybridantriebs
DE102020104791A1 (de) 2020-02-24 2021-08-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Getriebebaugruppe und Antriebseinheit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102021213669A1 (de) Schleppverlustarmes Hybridgetriebe in Mischbauweise
DE102021213660A1 (de) Kompaktes Hybridgetriebe in Mischbauweise
DE102021205344A1 (de) Gangvorwahlfrei lastschaltbares Hybridgetriebe
DE102021203414A1 (de) Gangvorwahlfrei lastschaltbares Hybridgetriebe
DE102021211237B4 (de) Dreigang-Hybridgetriebe in Planetenbauweise
DE102021211236B4 (de) Kompaktes Hybridgetriebe in Planetenbauweise
DE102021211239B4 (de) Dreigang-Hybridgetriebe
DE102021211238B4 (de) Mehrgängiges Hybridgetriebe in Planetenbauweise
DE102021213312A1 (de) Hybrid-Antriebsstrang in Mischbauweise
DE102022201810B4 (de) Kompaktes Hybridgetriebe in Planetenbauweise, Kraftfahrzeug-Antriebsstrang sowie Verfahren
DE102021206260B4 (de) Gangvorwahlfrei lastschaltbares Hybridgetriebe mit generatorischer Stützung
DE102021206520B4 (de) Gangvorwahlfrei lastschaltbares Hybridgetriebe mit einfachem Aufbau
DE102021213652A1 (de) Viergang-Hybridgetriebe
DE102021213667A1 (de) Viergang-Hybridgetriebe in Mischbauweise
DE102021213678A1 (de) Kompaktes Viergang-Hybridgetriebe
DE102021205343A1 (de) Lastschaltbares Hybridgetriebe
DE102021208101A1 (de) Hybrid-Antriebsstrang mit achsparallelen Antriebsmaschinen
DE102022201151A1 (de) Kompaktes Hybridgetriebe
DE102021205333A1 (de) Hybrid-Antriebsstrang mit achsparallelen Antriebsmaschinen
DE102022201154A1 (de) Dreigang-Hybridgetriebe
DE102022202920A1 (de) Hybridgetriebe
DE102022202919A1 (de) Kompaktes Hybridgetriebe
DE102022202924A1 (de) Hybridgetriebe
DE102022203688A1 (de) Kompaktes Hybridgetriebe
DE102021214535A1 (de) Elektromotorisch und elektrodynamisch schaltbares Hybridgetriebe

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: HENTRICH PATENT- & RECHTSANWALTSPARTNERSCHAFT , DE