DE102021214535A1 - Elektromotorisch und elektrodynamisch schaltbares Hybridgetriebe - Google Patents

Elektromotorisch und elektrodynamisch schaltbares Hybridgetriebe Download PDF

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hybrid
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English (en)
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Thomas Martin
Stefan Beck
Michael Wechs
Matthias Horn
Johannes Kaltenbach
Fabian Kutter
Max Bachmann
Ingo Pfannkuchen
Martin Brehmer
Christian Michel
Peter Ziemer
Mladjan Radic
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    • 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
    • B60K2006/541—Transmission for changing ratio without reverse ratio using instead electric reversing

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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 Abtriebswelle (28) zum Übertragen von Antriebsleistung aus dem Hybridgetriebe zu einem Abtrieb (36); einer ersten Zwischenwelle (30), die als Vollwelle ausgebildet ist und achsparallel zur Abtriebswelle angeordnet ist; einer zweiten Zwischenwelle (32), die antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist und koaxial zur Abtriebswelle angeordnet ist; in mehreren Radsatzebenen angeordneten Stirnradpaaren (ST1, ST2, ST3) zum Bilden von Gangstufen; mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen (A, B, C, D, L) zum Einlegen der Gangstufen; und einem Planetenradsatz (RS), der mit der zweiten Getriebeeingangswelle und der Abtriebswelle verbunden ist; wobei die erste Getriebeeingangswelle unabhängig vom Abtrieb mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindbar 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 zum Teil des Getriebes.
  • Die Offenlegungsschrift DE 10 2011 005 562 A1 betrifft ein Schaltgetriebe eines Hybridantriebs für ein Kraftfahrzeug, mit zwei Eingangswellen und einer gemeinsamen Ausgangswelle. Die erste Eingangswelle ist über eine steuerbare Trennkupplung mit der Triebwelle eines Verbrennungsmotors verbindbar und über eine erste Gruppe selektiv schaltbarer Gangradsätze mit der Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar. Die zweite Eingangswelle steht über ein als Planetengetriebe ausgebildetes Überlagerungsgetriebe mit dem Rotor einer als Motor und als Generator betreibbaren Elektromaschine sowie mit der ersten Eingangswelle in Triebverbindung und ist über eine zweite Gruppe selektiv schaltbarer Gangradsätze mit der Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar. Beide Eingangswellen sind über eine schaltbare Koppelvorrichtung miteinander in Triebverbindung bringbar. Zur kostengünstigen Herstellung ist vorgesehen, dass das Schaltgetriebe aus einem Doppelkupplungsgetriebe mit zwei koaxialen Eingangswellen abgeleitet ist, dessen erste Eingangswelle zentral angeordnet ist, dessen zweite Eingangswelle als eine Hohlwelle ausgebildet und koaxial über der ersten Eingangswelle angeordnet ist und dessen Koppelvorrichtung eine Getriebestufe und/oder eine schaltbare Kupplung umfasst, die anstelle desjenigen Gangradsatzes und seiner zugeordneten Gangkupplung vorgesehen sind, der in dem zugrunde liegenden Doppelkupplungsgetriebe der ersten Eingangswelle zugeordnet und axial benachbart zu dem getriebeseitigen Ende der zweiten Eingangswelle angeordnet ist.
  • Vor diesem Hintergrund stellt sich einem Fachmann die Aufgabe, ein Hybridgetriebe mit einfachem mechanischem Aufbau und drei oder vier Gangstufen zu schaffen.
  • Insbesondere soll ein Hybridgetriebe geschaffen werden, mit dem elektrodynamisches Anfahren und elektrodynamische sowie elektromotorische Schaltungen möglich sind. Weiterhin soll bevorzugt eine Antriebstrangkonfiguration realisiert werden, bei der das Hauptgetriebe koaxial zu den Abtriebswellen positioniert ist, und die Verbrennungsmaschine 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 Abtriebswelle zum Übertragen von Antriebsleistung aus dem Hybridgetriebe zu einem Abtrieb;
    • einer ersten Zwischenwelle, die als Vollwelle ausgebildet ist und achsparallel zur Abtriebswelle angeordnet ist;
    • einer zweiten Zwischenwelle, die antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist und koaxial zur Abtriebswelle angeordnet ist;
    • in mehreren Radsatzebenen angeordneten Stirnradpaaren zum Bilden von Gangstufen;
    • mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen zum Einlegen der Gangstufen; und
    • einem Planetenradsatz, der mit der zweiten Getriebeeingangswelle und der Abtriebswelle verbunden ist; wobei
    • die erste Getriebeeingangswelle unabhängig vom Abtrieb mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindbar ist.
  • Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit:
    • einem Hybridgetriebe wie zuvor definiert;
    • einer Verbrennungsmaschine, die mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar ist; und
    • einer ersten elektrischen Antriebsmaschine, die mit der zweiten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbindbar 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 der 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 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 bzw. ein Kraftfahrzeug-Antriebsstrang für eine Front-Queranordnung einer Verbrennungsmaschine, das auf einer Radachse angeordnet ist, geschaffen werden. Durch einen Planetenradsatz, der mit der zweiten Getriebeeingangswelle und der Abtriebswelle verbunden ist und der vorzugsweise über zwei Übersetzungen mit der Verbrennungsmaschine verbindbar ist, können zwei elektrodynamische Überlagerungszustände technisch einfach eingerichtet werden, die elektrodynamisches Anfahren und elektrodynamische Schaltungen ermöglichen. Mit dem Hybridgetriebe kann bevorzugt eine achsparallele Anbindung der ersten elektrischen Antriebsmaschine sowie der Verbrennungsmaschine erfolgen.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung sind das erste Stirnradpaar und das zweite Stirnradpaar der Stirnradpaare zum Bilden der Gangstufen mittels der an der Abtriebswelle angeordneten und als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Zwischenwelle antriebswirksam miteinander verbunden. Hierdurch kann technisch einfach bei einer hohen Kompaktheit des Hybridgetriebes eine vorteilhafte Übersetzung der Antriebsleistung der Verbrennungsmaschine über die entsprechend drehfest verbundenen Zahnräder der Stirnradpaare erfolgen. Ferner können diese Stirnradpaare weiter zur Einrichtung von Gangstufen verwendet werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Hybridgetriebe eine Getriebeantriebswelle auf, die mit der ersten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden und achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Ergänzend oder alternativ ist die Abtriebswelle antriebswirksam mit einem Differential des Abtriebs wirkverbunden, wobei das Differential eine Differentialwelle zum Übertragen von Antriebsleistung aus dem Hybridgetriebe zu Rädern des Kraftfahrzeugs umfasst, die achsparallel zur Abtriebswelle und koaxial zur ersten elektrischen Antriebsmaschine angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Getriebeantriebswelle mittels einer Kette oder einer Zahnradkette antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden. Durch die vorteilhafte oben beschriebene Anordnung kann eine achsparallele Anbindung der Verbrennungsmaschine zu einer Getriebeachse des Hybridgetriebes erfolgen. Es versteht sich, dass an der Getriebeantriebswelle zusätzlich ein Tilger oder Dämpferelement angeordnet sein kann. Durch die koaxiale Anordnung der ersten elektrischen Antriebsmaschine zu einer Getriebewelle kann eine hocheffiziente und platzsparende Anordnung der ersten elektrischen Antriebsmaschine im Antriebsstrang erfolgen. Eine Kompaktheit des Hybridgetriebes kann weiter verbessert werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Planetenradträger des Planetenradsatzes antriebswirksam mit der Abtriebswelle verbunden und das Sonnenrad des Planetenradsatzes mit der zweiten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden, wobei das Hohlrad des Planetenradsatzes mit der ersten Getriebeeingangswelle oder der ersten Zwischenwelle antriebswirksam verbindbar ist. Alternativ ist der Planetenradträger des Planetenradsatzes antriebswirksam mit der Abtriebswelle verbunden und das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit der zweiten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden, wobei das Sonnenrad des Planetenradsatzes mit der ersten Getriebeeingangswelle oder der ersten Zwischenwelle antriebswirksam verbindbar ist. Durch die beiden oben genannten alternativen Anbindungen kann die erste elektrische Antriebsmaschine entweder mit geringer Ausgleichsdrehzahl bei einem elektrodynamischen Anfahren oder elektrodynamischen Schaltungen betrieben werden oder nur ein geringes Stützmoment beim elektrodynamischen Anfahren und bei elektrodynamischen Schaltungen aufbringen. Ferner kann durch die beiden alternativen Anbindungen eine Dauer des generatorischen Betriebs beim elektrodynamischen Anfahren höher oder geringer ausfallen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die erste Getriebeeingangswelle und die zweite Getriebeeingangswelle als Hohlwellen ausgebildet und an der ersten Zwischenwelle angeordnet. Ergänzend ist die Abtriebswelle achsparallel zu der ersten Getriebeeingangswelle und der zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet. Durch die Ausbildung der vorgenannten Wellen als Hohlwellen und die achsparallele Anordnung kann eine Kompaktheit des Hybridgetriebes und des Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs weiter verbessert werden. Insbesondere ermöglichen die vorteilhafte achsparallele Anordnung und die Ausbildung der Wellen als Hohlwellen ein Anordnen des Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs bzw. der ersten elektrischen Antriebsmaschine um die Differentialwelle herum, wobei das Hybridgetriebe und die Differentialwelle achsparallel angeordnet sind.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Abtrieb des Hybridgetriebes ein Abtriebszahnrad, das mit einem Differential des Abtriebs in einer Radsatzebene angeordnet ist und vorzugsweise mit einem Differentialkorb des Differentials kämmt, wobei besonders bevorzugt der Planetenradsatz in derselben Radsatzebene wie das Differential des Abtriebs angeordnet ist. Hierdurch kann eine axiale und/oder radiale Kompaktheit des Hybridgetriebes weiter verbessert werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Hybridgetriebe eine Verbrennungsmaschinenkupplung zum lösbaren antriebswirksamen Verbinden der ersten Getriebeeingangswelle mit der Verbrennungsmaschine. Vorzugsweise ist die Verbrennungsmaschinenkupplung an der Getriebeantriebswelle angeordnet. Es versteht sich, dass die Verbrennungsmaschinenkupplung als Klauenschaltelement oder Reibschaltelement ausgebildet sein kann. Eine Verbrennungsmaschinenkupplung ermöglicht das Entkoppeln der Verbrennungsmaschine vom Hybridgetriebe. Hierdurch kann ein hocheffizienter, rein elektrischer Fahrmodus eingerichtet werden. Durch eine Verbrennungsmaschinenkupplung in Form eines Reibschaltelements oder einer Reibkupplung kann ein sogenannter Schwungstart der Verbrennungsmaschine erfolgen. Zudem kann die Verbrennungsmaschinenkupplung in diesem Fall als Anfahrelement für die Verbrennungsmaschine dienen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein erstes Schaltelement dazu ausgebildet, die erste Zwischenwelle antriebswirksam mit dem Planetenradsatz zu verbinden. Ergänzend oder alternativ ist ein zweites Schaltelement dazu ausgebildet, die zweite Zwischenwelle antriebswirksam mit der Abtriebswelle zu verbinden. Weiterhin ergänzend oder alternativ ist ein drittes Schaltelement dazu ausgebildet, die erste Getriebeeingangswelle antriebswirksam mit dem Planetenradsatz zu verbinden. Weiterhin ergänzend oder alternativ ist ein viertes Schaltelement dazu ausgebildet, den Planetenradsatz zu verblocken. Ergänzend oder alternativ ist ein fünftes Schaltelement dazu ausgebildet, mittels eines ersten Stirnradpaars und eines zweiten Stirnradpaars der Stirnradpaare zum Bilden der Gangstufen die erste Getriebeeingangswelle antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle zu verbinden. Durch diese vorteilhafte Anordnung der Schaltelemente können mit dem Hybridgetriebe vier mechanische Gangstufen geschaffen werden, die drei Hybridgangstufen mit mehreren Varianten sowie eine reine Elektrogangstufe ermöglichen. Es kann ein variables und kompaktes Hybridgetriebe geschaffen werden, mit dem elek-trodynamisches Anfahren insbesondere in zwei verschieden übersetzten EDA-Modi, also elektrodynamischen Überlagerungszuständen, sowie elektrodynamische Schaltungen möglich sind.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Hybridgetriebe genau drei Stirnradpaare, genau einen Planetenradsatz und genau fünf Schaltelemente zum Bilden von drei hybriden Gangstufen. Hierdurch kann eine hohe Funktionalität und Variabilität bei einer hohen Kompaktheit des Hybridgetriebes erreicht werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet. Ergänzend oder alternativ sind wenigstens zwei der Schaltelemente als Doppelschaltelemente ausgebildet und von einem doppeltwirkenden Aktor betätigbar. Weiterhin ergänzend oder alternativ ist ein Doppelschaltelement umfassend das erste Schaltelement und das dritte Schaltelement in derselben Radsatzebene angeordnet wie das zweite Schaltelement. Durch formschlüssige Schaltelemente kann ein hocheffizientes und kostengünstiges Hybridgetriebe geschaffen werden. Durch wenigstens ein Doppelschaltelement kann der Aufbau und der Betrieb des Hybridgetriebes vereinfacht sein. 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 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 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.
  • Bei einer sogenannten elektromotorischen oder abtriebsgestützten Schaltung erfolgt eine Zugkrafterhaltung vorzugweise über eine insbesondere mittels einer Gangstufe des Hybridgetriebes mit dem Abtrieb verbundene elektrische Antriebsmaschine. Hierdurch kann ein Teil der Gangstufen und Schaltelemente des Hybridgetriebes lastfrei werden, sodass ein Schaltelement für eine Zielgangstufe ohne Zugkraftverlust eingelegt werden kann. Nach dem Schließen des Schaltelements erfolgt die Lastaufteilung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Antriebsmaschine beliebig je nach Hybrid-Betriebsstrategie. Folglich ist eine elektrische Antriebsmaschine mit einer festen Übersetzung zum Abtrieb hin verbunden und stützt die Zugkraft alleine elektromotorisch, während die Verbrennungsmaschine im Hintergrund eine lastfreie Schaltung wie bei einem automatisierten Schaltgetriebe ausführt.
  • 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 einer Variante eines erfindungsgemä-ßen Hybridgetriebes;
    • 3 schematisch die Schaltzustände des Hybridgetriebes gemäß der 2;
    • 4 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 5 schematisch weitere Schaltzustände des Hybridgetriebes gemäß der 4;
    • 6 schematisch weitere Schaltzustände des Hybridgetriebes gemäß der 4;
    • 7 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 8 schematisch weitere Schaltzustände des Hybridgetriebes gemäß der 7;
    • 9 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; und
    • 10 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, eine Verbrennungsmaschine 16 und ein Hybridgetriebe 18 auf. Das Hybridgetriebe 18 ist über ein schematisch dargestelltes und nicht näher bezeichnetes Differential mit einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs 10 verbunden. 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, also dass das Hybridgetriebe 18 mit der Hinterachse des Kraftfahrzeugs 10 verbunden ist und die Vorderachse des Kraftfahrzeugs die elektrische Achse umfasst. Mittels des Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs 12 wird Antriebsleistung der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14, der Verbrennungsmaschine 16 und/oder der 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 in einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12. Das Hybridgetriebe 18 weist eine erste Getriebeeingangswelle 24 und eine zweite Getriebeeingangswelle 26 auf, die dazu ausgebildet sind, Antriebsleistung der Antriebsmaschinen in das Hybridgetriebe 18 zu übertragen. Das Hybridgetriebe 18 weist ferner eine Abtriebswelle 28, eine erste Zwischenwelle 30 und eine zweite Zwischenwelle 32 auf.
  • Das Hybridgetriebe 18 umfasst ferner einen Planetenradsatz RS sowie insgesamt drei gangbildende Stirnradpaare, die mit ST1 bis ST3 bezeichnet sind.
  • Eine Getriebeantriebswelle 34 des Hybridgetriebes 18 weist einen Torsionsschwingungsdämpfer auf und ist mit einer Kurbelwelle der Verbrennungsmaschine 16 über den Torsionsschwingungsdämpfer antriebswirksam verbunden.
  • Die zweite Getriebeeingangswelle 26 ist über ein Festrad und eine Zahnradkette umfassend drei Zahnräder antriebswirksam mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 verbunden.
  • Die erste Getriebeeingangswelle 24 ist antriebswirksam, vorzugsweise mittels einer Kette, mit einem an der Getriebeantriebswelle 34 angeordneten Festrad verbunden.
  • Ferner umfasst das Hybridgetriebe 18 in dem gezeigten Beispiel fünf Schaltelemente A bis D und L.
  • Ein Sonnenrad des Planetenradsatzes RS ist antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle 26 verbunden. Ein Planetenradträger des Planetenradsatzes RS ist antriebswirksam mit einem Stirnrad des dritten Stirnradpaars ST3 verbunden, wobei das weitere Zahnrad des Stirnradpaars ST3 als Festrad ausgebildet ist und der Abtriebswelle 28 zugeordnet ist.
  • Ein Hohlrad des Planetenradsatzes RS ist antriebswirksam mit der ersten Zwischenwelle 30 oder der ersten Getriebeeingangswelle 24 verbindbar.
  • Ein erstes Stirnradpaar ST1 weist ein Festrad auf, das antriebswirksam an der ersten Getriebeeingangswelle 24 angeordnet ist. Ein weiteres Festrad des ersten Stirnradpaars ST1 ist an der zweiten Zwischenwelle 32 angeordnet.
  • Ein Zahnrad des zweiten Stirnradpaars ST2 ist ebenfalls an der zweiten Zwischenwelle 32 angeordnet. Das zweite Stirnradpaar ST2 umfasst ferner ein Festrad, das an der ersten Zwischenwelle 30 angeordnet ist.
  • Durch Einlegen eines ersten Schaltelements A kann die erste Zwischenwelle 30 antriebwirksam mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes RS verbunden werden.
  • Die zweite Zwischenwelle 32 kann durch Einlegen eines zweiten Schaltelements B antriebswirksam mit der Abtriebswelle 28 verbunden werden.
  • Die erste Getriebeeingangswelle 24 kann durch Einlegen eines dritten Schaltelements C antriebswirksam mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes RS verbunden werden.
  • Durch Einlegen eines vierten Schaltelements D kann der Planetenradsatz RS verblockt werden, indem ein Planetenradträger des Planetenradsatzes RS antriebswirksam mit dem Sonnenrad des Planetenradsatzes RS verbunden wird.
  • Die Schaltelemente A bis D und L sind vorzugsweise als unsynchronisierte, beispielsweise Klauenschaltelemente ausgebildet. Ferner sind das erste Schaltelement A und das dritte Schaltelement C sowie das vierte Schaltelement D und das fünfte Schaltelement L zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst.
  • An der Abtriebswelle 28 ist ferner ein viertes Abtriebsstirnradpaar ST4 angeordnet, das Antriebsleistung aus dem Radsatz des Hybridgetriebes 18 zu einem Abtrieb 36 des Hybridgetriebes 18 überträgt.
  • Der Abtrieb 36 umfasst vorzugsweise ein Differential mit einer Differentialwelle, wobei die Differentialwelle als Vollwelle ausgebildet ist. Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 kann an der Differentialwelle gelagert sein und ist koaxial zu dieser angeordnet. Mit anderen Worten kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 um die Differentialwelle herum angeordnet werden. Das Differential weist folglich eine Differentialwelle auf, die eine Rotorwelle der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 durchdringt. Das Differential des Abtriebs 36 kann beispielsweise als Kugeldifferential, Stirnraddifferential oder Planetenraddifferential ausgebildet sein.
  • Vorzugsweise wird der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 folglich um eine Differentialwelle herum an einer Vorderachse angeordnet, wobei die Verbrennungsmaschine 16 sowie das Hybridgetriebe 18 achsparallel zur Differentialwelle angeordnet sind.
  • Die erste Zwischenwelle 30 und die Abtriebswelle 28 sind jeweils als Vollwelle ausgebildet. Die erste Getriebeeingangswelle 24 und die zweite Getriebeeingangswelle 26 sind als Hohlwellen ausgebildet und an der ersten Zwischenwelle 30 angeordnet bzw. umgeben diese zumindest abschnittsweise. Die zweite Zwischenwelle 32 ist als Hohlwelle ausgebildet und an der Abtriebswelle 28 angeordnet bzw. umgibt diese zumindest abschnittsweise.
  • Mit dem Hybridgetriebe 18 kann 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 3 sind schematisch die Schaltzustände des Hybridgetriebes 18 gemäß der 2 in einer Schaltmatrix 38 gezeigt. In einer ersten Spalte der Schaltmatrix 38 sind die Hybridgangstufen H1 bis H3, eine Elektrogangstufe E1, zwei elektrodynamische Überlagerungszustände ECVT1, ECVT2 und der Zustand Laden-in-Neutral LiN gezeigt. In der zweiten bis sechsten Spalte sind die Schaltzustände der Schaltelemente A bis D, L gezeigt, wobei ein „X“ bedeutet, dass das jeweilige Schaltelement geschlossen ist, also die zugeordneten Getriebebauteile antriebswirksam miteinander verbindet. Sofern kein Eintrag vorhanden ist, ist davon auszugehen, dass das entsprechende Schaltelement offen ist, also keine Antriebsleistung überträgt.
  • Zum Einrichten der ersten Hybridgangstufe EDS1 H1 sind das erste Schaltelement A und das fünfte Schaltelement L zu schließen.
  • Eine erste Variante der zweiten Hybridgangstufe EDS1 H2.1 kann durch Schließen des ersten Schaltelements A und des zweiten Schaltelements B eingerichtet werden.
  • Eine zweite Variante der zweiten Hybridgangstufe EDS1 H2.2 kann durch Schließen des zweiten Schaltelements B und des fünften Schaltelements L eingerichtet werden.
  • Eine dritte Variante der zweiten Hybridgangstufe EDS1 H2.3 kann durch Schließen des zweiten Schaltelements B und des dritten Schaltelements C eingerichtet werden.
  • Ein Schließen des dritten Schaltelements C und des fünften Schaltelements L richtet eine erste Variante der dritten Hybridgangstufe EDS1 H3.1 ein.
  • Eine zweite Variante der dritten Hybridgangstufe EDS1 H3.2 kann durch Schließen des dritten Schaltelements C und des vierten Schaltelements D eingerichtet werden.
  • Die Elektrogangstufe E1 wird durch Schließen des vierten Schaltelements D eingerichtet.
  • Ein erster elektrodynamischer Überlagerungszustand ECVT1 kann durch Schließen des ersten Schaltelements A eingerichtet werden.
  • Ein zweiter elektrodynamischer Überlagerungszustand ECVT2 kann durch Schließen des dritten Schaltelements C eingerichtet werden.
  • Ein Zustand Laden-in-Neutral, bei dem die Verbrennungsmaschine 16 antriebswirksam mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine verbunden ist, kann durch Schlie-ßen des fünften Schaltelements L eingerichtet werden.
  • Zum Einrichten der zweiten Hybridgangstufe EDS1 H2 ist folglich das zweite Schaltelement B zu schließen, wobei die alternativen Varianten durch das Schließen weiterer Schaltelemente definierte Drehzahlen an den Getriebewellen und insbesondere der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 einrichten.
  • In der in 2 gezeigten Ausführungsvariante wird vorzugsweise elektrodynamisch geschaltet. Dies ist in der Schaltmatrix 38 durch ein vorgestelltes EDS1 vor den Gangstufen angedeutet. Alternative elektrodynamische Schaltzustände sind in 6 gezeigt und werden durch ein vorgestelltes EDS2 vor den Gangstufen angedeutet. Elektromotorische Schaltzustände sind in 5 gezeigt und werden durch ein vorgestelltes EMS vor den Gangstufen angedeutet. Elektromotorisch wird vorzugsweise geschaltet, wenn die Verbrennungsmaschine 16 antriebswirksam mit einer weiteren elektrischen Antriebsmaschine verbunden ist. Wird nur das zweite Schaltelement B geschlossen, ist die erste elektrische Antriebsmaschine abgekoppelt.
  • Die erste, zweite und dritte Variante der zweiten Hybridgangstufe EDS1 H2.1, EDS1 H2.2, EDS1 H2.3 richten alle die gleiche Übersetzung für die Verbrennungsmaschine 16 ein.
  • Die erste und zweite Variante der dritten Hybridgangstufe EDS1 H3.1 und EDS1 H3.2 unterscheiden sich hingegen geringfügig in ihrer Übersetzung für die Verbrennungsmaschine 16.
  • Es stehen insgesamt vier mechanische Gangstufen für die Verbrennungsmaschine 16 zur Verfügung:
    • Eine erste mechanische Gangstufe umfasst die ersten Hybridgangstufen EDS1 H1, EMS H1, EDS2 H1, diese weisen alle die gleiche Übersetzung auf.
  • Eine zweite mechanische Gangstufe umfasst die zweiten Hybridgangstufen EDS1 H2.1, EDS1 H2.2, EDS1 H2.3, EMS H2.2, EDS2 H2.1, EDS2 H2.2, EDS2 H2.3.
  • Eine dritte mechanische Gangstufe umfasst die erste Variante der dritten Hybridgangstufe EDS1 H3.1 und findet vorzugsweise als Zusatzgangstufe, insbesondere als temporäre Gangstufe nach einem Ankoppeln der Verbrennungsmaschine aus dem Zustand Laden in Neutral LiN Anwendung. Danach erfolgt vorzugsweise eine EDS Schaltung in die zweite Variante der dritten Hybridgangstufe EDS1 H3.2.
  • Eine vierte mechanische Gangstufe umfasst die zweiten Varianten der dritten Hybridgangstufen EDS1 H3.2, EMS H3.2, EDS2 H3.2, diese finden vorzugsweise als Hauptfahrgang Anwendung.
  • Zum verbrennungsmotorischen bzw. hybriden Fahren stehen drei Hauptfahrgänge für die Verbrennungsmaschine 16 zur Verfügung.
  • In der ersten Hybridgangstufe H1 sind das erste Schaltelement A und das fünfte Schaltelement L geschlossen. Die Verbrennungsmaschine 16 wird folglich über das erste Stirnradpaar ST1, das zweite Stirnradpaar ST2, den durch das erste Schaltelement A und das fünfte Schaltelement L verblockten Planetenradsatz RS, das dritte Stirnradpaar ST3 und das Abtriebsstirnradpaar ST4 mit dem Abtrieb 36 und insbesondere einem Differential des Abtriebs 36 verbunden.
  • Die zweite Hybridgangstufe H2 wird durch ein geschlossenes zweites Schaltelement B über das erste Stirnradpaar ST1 und das Abtriebsstirnradpaar ST4 erzeugt. Durch zusätzliches Schließen des ersten Schaltelements A, des fünften Schaltelements L oder des dritten Schaltelements C kann eine Schaltung vorbereitet werden oder das Drehzahlniveau der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 verändert werden.
  • Die erste Variante der dritten Hybridgangstufe H3.1 ist eine leistungsverzweigte Gangstufe, bei der der Planetenradsatz RS als Summationsgetriebe fungiert. Hierbei sind das dritte Schaltelement C und das fünfte Schaltelement L geschlossen.
  • In der zweiten Variante der dritten Hybridgangstufe H3.2 ist die Verbrennungsmaschine 16 über den verblockten Planetenradsatz RS, das dritte Stirnradpaar ST3 und das Abtriebsstirnradpaar ST4 mit dem Abtrieb 36 und insbesondere einem Differential des Abtriebs 36 verbunden.
  • Zum elektrischen Fahren steht die Elektrogangstufe E1 zur Verfügung, in der das vierte Schaltelement D geschlossen ist. Der Planetenradsatz RS ist somit verblockt. Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 verwendet damit eine eigene Vorübersetzung, die bei der Anbindung an die zweite Getriebeeingangswelle 26 eingerichtet wird, sowie das dritte Stirnradpaar ST3 und das Abtriebsstirnradpaar ST4. Eine Verbindung zur Verbrennungsmaschine 16 ist vorzugsweise im Hybridgetriebe 18 in Neutralstellung geschaltet, also das erste Schaltelement A, das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C sind offen. Sofern eine Verbrennungsmaschinenkupplung vorhanden ist, kann diese geöffnet oder geschlossen sein.
  • Ist das erste Schaltelement A geschlossen, entsteht ein erster elektrodynamischer Überlagerungszustand ECVT1 am Planetenradsatz RS. Die Verbrennungsmaschine 16 ist dann über das erste Stirnradpaar ST1 und das zweite Stirnradpaar ST2 mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes RS verbunden. Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 stützt am Sonnenrad des Planetenradsatzes RS das Drehmoment der Verbrennungsmaschine 16 ab, wobei der Planetenradträger des Planetenradsatzes RS über das dritte Stirnradpaar ST3 und das Abtriebsstirnradpaar ST4 mit dem Abtrieb 36 verbunden ist. In diesem Zustand ist ein EDA-Anfahren vorwärts möglich. Aus dem ersten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT1 kann die Verbrennungsmaschine 16 in die ersten Hybridgangstufen EMS H1, EDS1 H1, EDS2 H1 und die ersten Varianten der zweiten Hybridgangstufen EDS1 H2.1, EDS2 H2.1 geschaltet werden, weil das erste Schaltelement A in diesen Gangstufen jeweils geschlossen ist.
  • Ein weiterer, zweiter elektrodynamischer Überlagerungszustand, ECVT2, entsteht durch Schließen des dritten Schaltelements C. Die Verbrennungsmaschine 16 ist dann direkt mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes RS verbunden, die erste elektrische Antriebsmaschine 14 stützt am Sonnenrad das Moment der Verbrennungsmaschine 16 ab, wobei der Planetenradträger des Planetenradsatzes RS über das dritte Stirnradpaar ST3 und das Abtriebsstirnradpaar ST4 mit dem Abtrieb 36 verbunden ist. Hierdurch ist ein weiterer EDA-Zustand, der vorwärtsgerichtet ist, möglich. Aus dem zweiten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT2 können für die Verbrennungsmaschine 16 die dritten Varianten der zweiten Hybridgangstufe EDS1 H2.3, EDS2 H2.3, die erste Variante der dritten Hybridgangstufe EDS1 H3.1 und die zweiten Varianten der dritten Hybridgangstufe EMS H3.2, EDS1 H3.2, EDS2 H3.2 geschaltet werden, weil das dritte Schaltelement C in diesen Gangstufen jeweils geschlossen ist.
  • Folglich sind die folgenden elektrodynamischen Lastschaltungen möglich. Eine Schaltung von der ersten mechanischen Gangstufe in die zweite mechanische Gangstufe kann elektrodynamisch durch die erste elektrische Antriebsmaschine 14 erfolgen, wobei das erste Schaltelement A geschlossen bleibt und von der ersten Hybridgangstufe EDS1 H1 in die erste Variante der zweiten Hybridgangstufe EDS1 H2.1 gewechselt wird.
  • Eine Schaltung von der zweiten in die dritte Gangstufe kann ebenfalls elektrodynamisch durch die erste elektrische Antriebsmaschine 14 erfolgen, wobei das dritte Schaltelement C geschlossen bleibt. Hierbei kann von der dritten Variante der zweiten Hybridgangstufe EDS1 H2.3 in die zweite Variante der dritten Hybridgangstufe EDS1 H3.2 gewechselt werden.
  • Eine optionale Schaltung von der zweiten in die dritte Gangstufe ist ebenfalls elektrodynamisch durch die erste elektrische Antriebsmaschine 14 möglich, wobei das dritte Schaltelement C geschlossen bleibt. Ein Übergang von der dritten Variante der zweiten Hybridgangstufe EDS1 H2.3 in die erste Variante der dritten Hybridgangstufe EDS1 H3.1 ist hierdurch möglich.
  • Der erste elektrodynamische Überlagerungszustand ECVT1 wird folglich zum Anfahren und für die Lastschaltungen von der ersten Hybridgangstufe EDS1 H1 in die erste Variante der zweiten Hybridgangstufe EDS1 H2.1 genutzt. Der zweite elektrodynamische Überlagerungszustand ECVT2 wird folglich für die Lastschaltung von der dritten Variante der zweiten Hybridgangstufe EDS1 H2.3 in die zweite Variante der dritten Hybridgangstufe EDS1 H3.2 und optional von der dritten Variante der zweiten Hybridgangstufe EDS1 H2.3 in die erste Variante der dritten Hybridgangstufe EDS1 H3.1 genutzt.
  • In der zweiten Gangstufe findet zum Weiterschalten eine Vorwahlschaltung von der ersten Variante der zweiten Hybridgangstufe EDS1 H2.1 in die dritte Variante der zweiten Hybridgangstufe EDS1 H2.3 statt. Die zweite Variante der zweiten Hybridgangstufe EDS1 H2.2 wird als Fahrgangstufe verwendet, da in dieser Gangstufe das beste Drehzahlniveau und auch der beste Wirkungsgrad für die erste elektrische Antriebsmaschine 14 erreicht wird.
  • Eine Schaltung von der ersten Hybridgangstufe EDS1 H1 in die erste Variante der zweiten Hybridgangstufe EDS1 H2.1 kann beispielsweise wie folgt erfolgen. Im Ausgangszustand der ersten Hybridgangstufe EDS1 H1 sind das erste Schaltelement A und das fünfte Schaltelement L geschlossen. Die Momente der Verbrennungsmaschine 16 und der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 werden so eingestellt, dass einerseits das gewünschte Abtriebsmoment bereitgestellt wird und andererseits das auszulegende fünfte Schaltelement L lastfrei wird. Es versteht sich, dass das fünfte Schaltelement L vorzugsweise als Klauenschaltelement ausgebildet ist. Sodann wird das fünfte Schaltelement L geöffnet. Die Momente der Verbrennungsmaschine 16 und der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 werden so eingestellt, dass einerseits das gewünschte Abtriebsmoment bereitgestellt wird und andererseits die Drehzahl der Verbrennungsmaschine 16 absinkt. Ist das einzulegende zweite Schaltelement B synchron, wird es geschlossen. Dadurch ist die erste Variante der zweiten Hybridgangstufe EDS1 H2.1 für die Verbrennungsmaschine 16 mechanisch geschaltet, also das erste Schaltelement A und das zweite Schaltelement B sind geschlossen.
  • Rückschaltungen erfolgen analog zu den Hochschaltungen, nur in umgekehrter Ablauffolge. Es versteht sich, dass auch Schubschaltungen möglich sind, da die erste elektrische Antriebsmaschine auch Moment am Planetenradsatz RS bremsend abstützen kann.
  • Ist nur das fünfte Schaltelement L geschlossen, kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 unabhängig vom Abtrieb 36 mit der Verbrennungsmaschine 16 verbunden werden. Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 und die Verbrennungsmaschine 16 drehen dann in einem festen Verhältnis zueinander. Hierdurch kann einerseits ein Start der Verbrennungsmaschine 16 mittels der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 erfolgen. Andererseits kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 auch als Generator betrieben werden und einen elektrischen Energiespeicher 22 laden oder elektrische Verbraucher versorgen.
  • Es versteht sich, dass der Verbraucher auch eine zweite elektrische Antriebsmaschine 20 sein kann, die beispielsweise die andere Fahrzeugachse antreibt, es kann also eine elektrische Achse betrieben werden. Ein Übergang vom Zustand Laden-in-Neutral LiN ist in die erste Hybridgangstufe EDS1 H1, die zweite Variante der zweiten Hybridgangstufe EDS1 H2.2 und die erste Variante der dritten Hybridgangstufe EDS1 H3.1 möglich, weil in diesen Schaltzuständen das fünfte Schaltelement L jeweils geschlossen ist.
  • Hierbei kann ein elektrischer Energiespeicher bei Bedarf mit hoher Leistung geladen werden, insbesondere kann diese Ladeleistung höher sein als eine mittels einer weiteren elektrischen Antriebsmaschine, vorzugsweise in Form eines Hochvolt-Startergenerators, erreichbare Ladeleistung.
  • Besonders bei niedrigen Temperaturen ist für den Start der Verbrennungsmaschine 16 ein hohes Drehmoment erforderlich. Zum Kaltstart der Verbrennungsmaschine 16 kann eine große erste elektrische Antriebsmaschine 14 verwendet werden. Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 kann deutlich mehr Startmoment aufbringen als ein Hochvolt-Startergenerator. Der Hochvolt-Startergenerator kann kleiner dimensioniert werden, da der Hochvolt-Startergenerator nicht auf Sonderfälle, wie besonders niedrige Temperaturen ausgelegt werden muss.
  • Ist im Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 eine elektrische Achse vorhanden, kann ein Allrad Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 geschaffen werden.
  • Ferner kann ein serielles Fahren erfolgen, bei dem das Hybridgetriebe 18 in den Zustand Laden-in-Neutral LiN geschaltet wird. In diesem Zustand kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 generatorisch von der Verbrennungsmaschine 16 betrieben werden und die so erzeugte Energie der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 zur Verfügung gestellt werden.
  • Mittels der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 kann eine Zugkraftunterstützung erfolgen. Die zweite elektrische Antriebsmaschine 20 kann die Zugkraft stützen, wenn im Hybridgetriebe 18 Umschaltungen notwendig sind, bei denen der Abtrieb 36 des Hybridgetriebes 18 lastfrei wird. Beispiele für solche Übergänge sind, wenn zuerst rein elektrisch mittels der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 gefahren wird und ein Start der Verbrennungsmaschine 16 mittels der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 erfolgen soll, wobei das Hybridgetriebe 18 vorzugsweise in Neutral geschaltet ist.
  • Ein weiteres Beispiel ist ein serielles Schalten. Bei einem geschlossenen fünften Schaltelement L erfolgt ein beliebiger Wechsel zwischen der ersten Hybridgangstufe ESD1 H1, der zweiten Variante der zweiten Hybridgangstufe ESD1H2.2 und der ersten Variante der dritten Hybridgangstufe ESD1 H3.1. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die erste elektrische Antriebsmaschine 14 unterbrechungsfrei generatorisch arbeiten kann und so sowohl das Bordnetz als auch die zweite elektrische Antriebsmaschine 20 mit elektrischer Leistung versorgen kann.
  • Mittels der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 kann eine Stützung der Zugkraft bei Schaltungen für die Verbrennungsmaschine 16 erfolgen. Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 kann über ihren Fahrgang, also Elektrogangstufe E1, bei der das vierte Schaltelement D geschlossen ist, die Zugkraft aufrechterhalten, wenn ein Wechsel beim ersten Schaltelement A, zweiten Schaltelement B und/oder dritten Schaltelement C erfolgt.
  • Beispielsweise kann eine elektromotorische Lastschaltung von der ersten Hybridgangstufe EMS H1 in die zweite Variante der zweiten Hybridgangstufe EMS H2.2 im Hybridgetriebe 18 wie folgt erfolgen. Es versteht sich, dass dieser Ablauf auch für Varianten ohne Verbrennungsmaschinenkupplung K0 gilt. In der ersten Hybridgangstufe EMS H1 ist, sofern vorhanden, die Verbrennungsmaschinenkupplung K0 geschlossen. Zudem sind das erste Schaltelement A und das vierte Schaltelement D geschlossen. Es erfolgt ein Lastabbau am ersten Schaltelement A und ein gleichzeitiger Lastaufbau an der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14. Der Lastabbau kann erfolgen, indem die Verbrennungsmaschine 16 und eine optionale mit der Verbrennungsmaschine 16 antriebswirksam verbundene weitere elektrische Maschine das Moment abbauen oder wenn die weitere elektrische Maschine das Moment der Verbrennungsmaschine 16 generatorisch ausgleicht, sodass die Summe der Momente der Verbrennungsmaschine 16 und der weiteren elektrischen Maschine im Wesentlichen Null ist. Das erste Schaltelement A wird geöffnet. Die Drehzahl der Verbrennungsmaschine 16 und der weiteren elektrischen Maschine wird abgesenkt, sodass das zweite Schaltelement B synchron wird. Hierzu kann beispielsweise die weitere elektrische Maschine generatorisch arbeiten, was bevorzugt ist. Alternativ kann die Verbrennungsmaschine 16 in den Schubbetrieb gehen. Sodann kann das zweite Schaltelement B eingelegt werden. Das zweite Schaltelement B und das vierte Schaltelement D sind geschlossen, die zweite Variante der zweiten Hybridgangstufe EMS H2.2 ist eingelegt.
  • In 4 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt, wobei im Unterschied zu der in 2 gezeigten Ausführungsform eine weitere elektrische Maschine 40 an der Getriebeantriebswelle 34 angeordnet ist. Die weitere elektrische Maschine 40 kann insbesondere als Hochvolt-Startergenerator ausgebildet sein. Im Übrigen entspricht das Hybridgetriebe 18 gemäß der 4 dem Hybridgetriebe 18 gemäß der 2.
  • Mit der weiteren elektrischen Maschine 40 können insbesondere die folgenden Funktionen abgedeckt werden. Es kann ein Start der Verbrennungsmaschine 16 aus rein elektrischer Fahrt erfolgen. Eine Bordnetzversorgung kann gewährleistet werden. Es kann ein serielles Kriechen und Fahren sowohl vorwärts als auch rückwärts ermöglicht werden. Es kann eine Unterstützung der Drehzahlregelung der Verbrennungsmaschine 16 beim Ankoppeln und bei Schaltungen erfolgen. Die Verbrennungsmaschine 16 kann elektromotorisch in die erste Hybridgangstufe EMS H1, die zweite Variante der zweiten Hybridgangstufe EMS H2.2 und die zweite Variante der dritten Hybridgangstufe EMS H3.2 angekoppelt werden, wenn die erste elektrische Antriebsmaschine 14 in der Elektrogangstufe E1 fährt. Die weitere elektrische Maschine 40 kann beim Entlasten des ersten Schaltelements A, des zweiten Schaltelements B und des dritten Schaltelements C unterstützen, indem die weitere elektrische Maschine 40 generatorisch arbeitet. Die so erzeugte Energie kann von der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 zur Zugkraftunterstützung genutzt werden.
  • In 5 sind in einer Schaltmatrix 42 analog zu der in 3 gezeigten Schaltmatrix 38 die Schaltzustände des Hybridgetriebes 18 gemäß der 4 gezeigt. Im Unterschied zu der entsprechenden Schaltmatrix 38 der 2 sind elektromotorische Schaltzustände gezeigt. Dabei Schalten sich die Elektrogangstufe E1, die zwei elektrodynamische Überlagerungszustände ECVT1, ECVT2 und der Zustand Laden-in-Neutral LiN analog zu der in 3 gezeigten Schaltmatrix 38.
  • Zum Einrichten der ersten Hybridgangstufe EMS H1 sind das erste Schaltelement A und das vierte Schaltelement D zu schließen.
  • Eine zweite Variante der zweiten Hybridgangstufe EMS H2.2 kann durch Schließen des zweiten Schaltelements B und des vierten Schaltelements D eingerichtet werden.
  • Eine zweite Variante der dritten Hybridgangstufe EMS H3.2 kann durch Schließen des dritten Schaltelements C und des vierten Schaltelements D eingerichtet werden.
  • In 6 sind in einer Schaltmatrix 44 analog zu der in 3 gezeigten Schaltmatrix 38 die Schaltzustände des Hybridgetriebes 18 gemäß der 4 gezeigt. Im Unterschied zu der entsprechenden Schaltmatrix 38 der 2 sind alternative elektrodynamische Schaltzustände gezeigt. Die Elektrogangstufe E1, die zwei elektrodynamische Überlagerungszustände ECVT1, ECVT2 und der Zustand Laden-in-Neutral LiN analog zu der in 5 gezeigten Schaltmatrix 42.
  • Eine erste Variante der zweiten Hybridgangstufe EDS2 H2.1 kann durch Schließen des ersten Schaltelements A und des zweiten Schaltelements B eingerichtet werden.
  • Eine dritte Variante der zweiten Hybridgangstufe EDS2 H2.3 kann durch Schließen des zweiten Schaltelements B und des dritten Schaltelements C eingerichtet werden.
  • Die übrigen Schaltzustände schalten sich analog zu der in 5 gezeigten Schaltmatrix 42 und sind aus Gründen der Übersicht in der Schaltmatrix 44 mit vorangestelltem EDS2 statt EMS aufgenommen.
  • In 7 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt, wobei im Unterschied zu der in 4 gezeigten Ausführungsform eine Verbrennungsmaschinenkupplung K0 an der Getriebeantriebswelle 2 angeordnet ist. In der gezeigten Ausführungsform ist die Verbrennungsmaschinenkupplung K0 als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet.
  • Es versteht sich, dass das Hybridgetriebe 18 prinzipiell auch ohne Verbrennungsmaschinenkupplung K0 betrieben werden kann. Jedoch kann eine Verbrennungsmaschinenkupplung K0 aus funktionssicherheitstechnischen Gründen notwendig sein.
  • In 8 sind in einer Schaltmatrix 46 die Schaltzustände des Hybridgetriebes 18 gemäß der 7 gezeigt. Im Unterschied zu der entsprechenden Schaltmatrix 42 der 5 sind die Schaltzustände der Verbrennungsmaschinenkupplung K0 jeweils mitaufgenommen. Mit Ausnahme der Elektrogangstufe E1 ist die Verbrennungsmaschinenkupplung K0 in allen Schaltzuständen zu schließen. Die übrigen Schaltelemente werden analog zu der Schaltmatrix 42 gemäß der 5 geschaltet. In der Elektrogangstufe E1 kann die Verbrennungsmaschinenkupplung K0 ebenfalls geschlossen werden, beispielsweise um die Verbrennungsmaschine 16 zu starten, das ist in den Fig. Durch ein in Klammern gesetztes „X“ dargestellt.
  • In 9 ist eine weitere Variante eines Hybridgetriebe 18 gezeigt. Im Unterscheid zu der in 7 gezeigten Ausführungsform ist die Verbrennungsmaschinenkupplung K0 als Reibschaltelement ausgebildet. Hierdurch kann insbesondere ein sogenannter Schlepp- oder Schwungstart der Verbrennungsmaschine 16 erfolgen, bei dem die Verbrennungsmaschinenkupplung K0 schlupfend betrieben wird und so die Verbrennungsmaschine 16 ankurbeln kann.
  • In der 10 ist eine weitere Variante eines Hybridgetriebe 18 gezeigt. Im Unterscheid zu der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die Anbindung des Planetenradsatzes RS geändert. Insbesondere sind die Bindungen am Sonnenrad und Hohlrad des Planetenradsatzes RS getauscht. Der Planetenradsatz-Abtrieb, also das dritte Stirnradpaar ST3, bleibt dem Planetenradträger des Planetenradsatzes RS zugeordnet.
  • In der in 10 dargestellten Ausführungsform ist die erste elektrische Antriebsmaschine 14 am Hohlrad des Planetenradsatzes RS angebunden, wobei die erste Zwischenwelle 30 oder die erste Getriebeeingangswelle 24 am Sonnenrad des Planetenradsatzes RS angebunden werden können. Hierdurch kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 am Hohlrad das Planetenradsatzes RS mit geringerer Ausgleichsdrehzahl bei einem elektrodynamischen Anfahren oder elektrodynamischen Schaltungen betrieben werden. Das führt zu einem hohen Stützmoment der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 am Hohlrad bei einem elektrodynamischen Anfahren oder elektrodynamischen Schaltungen. Ferner kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 beim elektrodynamischen Anfahren weniger lang generatorisch betrieben werden, da mit zunehmender Fahrtgeschwindigkeit der generatorische Betrieb früher verlassen wird.
  • Es versteht sich, dass in den oben gezeigten Ausführungsformen von Hybridgetrieben 18 die weitere elektrische Maschine 40 sowie die Verbrennungsmaschinenkupplung K0 als optional anzusehen sind. Alle gezeigten Ausführungsformen können folglich ohne die oben genannten Bauteile geschaffen werden, wobei mit einem entsprechend verringerten Funktionsumfang zu rechnen ist.
  • Die Anbindung der Verbrennungsmaschine 16 zum Hybridgetriebe 18 kann beispielhaft über eine Kette oder über eine Räderkette erfolgen. Ebenso kann die Anbindung der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 über eine Kette oder eine Räderkette erfolgen.
  • Das vierte Schaltelement D dient zur Verblockung des Planetenradsatzes RS. Zur Verblockung können zwei beliebige Wellen des Planetenradsatzes RS drehfest miteinander verbunden werden, sodass die gesamte Planetenradsatzeinheit mit derselben Drehzahl dreht. Neben den dargestellten Varianten, bei denen das vierte Schaltelement D den Planetenradträger und das Hohlrad des Planetenradsatzes antriebswirksam verbindet, kann das vierte Schaltelement D auch das Hohlrad und das Sonnenrad oder den Planetenradträger und das Sonnenrad des Planetenradsatzes RS verbinden.
  • Die Erfindung wurde anhand der Zeichnungen und der Beschreibung umfassend beschrieben und erklärt. Die Beschreibung und Erklärung sind als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Offenbarung und der nachfolgenden Patentansprüche.
  • In den Patentansprüchen schließen die Wörter „umfassen“ und „mit“ nicht das Vorhandensein weiterer Elemente oder Schritte aus. Der undefinierte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl aus. Ein einzelnes Element oder eine einzelne Einheit kann die Funktionen mehrerer der in den Patentansprüchen genannten Einheiten ausführen. Die bloße Nennung einiger Maßnahmen in mehreren verschiedenen abhängigen Patentansprüchen ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht ebenfalls vorteilhaft verwendet werden kann. Ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs 12 kann beispielsweise in Form eines Computerprogramms realisiert werden, das auf einem Steuergerät für den Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs 12 ausgeführt wird. Ein Computerprogramm kann auf einem nichtflüchtigen Datenträger gespeichert/vertrieben werden, beispielsweise auf einem optischen Speicher oder auf einem Halbleiterlaufwerk (SSD). Ein Computerprogramm kann zusammen mit Hardware und/oder als Teil einer Hardware vertrieben werden, beispielsweise mittels des Internets oder mittels drahtgebundener oder drahtloser Kommunikationssysteme. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kraftfahrzeug
    12
    Kraftfahrzeug-Antriebsstrang
    14
    erste elektrische Antriebsmaschine
    16
    Verbrennungsmaschine
    18
    Hybridgetriebe
    20
    zweite elektrische Antriebsmaschine
    22
    Energiespeicher
    24
    erste Getriebeeingangswelle
    26
    zweite Getriebeeingangswelle
    28
    Abtriebswelle
    30
    erste Zwischenwelle
    32
    zweite Zwischenwelle
    34
    Getriebeantriebswelle
    36
    Abtrieb
    38
    Schaltmatrix
    40
    weitere elektrische Maschine
    42
    Schaltmatrix
    44
    Schaltmatrix
    46
    Schaltmatrix
    A bis D, L
    Schaltelemente
    K0
    Verbrennungsmaschinenkupplung
    ST1-ST3
    Stirnradpaare
    ST4
    Abtriebsstirnradpaar
  • 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 102011005562 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 Abtriebswelle (28) zum Übertragen von Antriebsleistung aus dem Hybridgetriebe zu einem Abtrieb (36); einer ersten Zwischenwelle (30), die als Vollwelle ausgebildet ist und achsparallel zur Abtriebswelle angeordnet ist; einer zweiten Zwischenwelle (32), die antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist und koaxial zur Abtriebswelle angeordnet ist; in mehreren Radsatzebenen angeordneten Stirnradpaaren (ST1, ST2, ST3) zum Bilden von Gangstufen; mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen (A, B, C, D, L) zum Einlegen der Gangstufen; und einem Planetenradsatz (RS), der mit der zweiten Getriebeeingangswelle und der Abtriebswelle verbunden ist; wobei die erste Getriebeeingangswelle unabhängig vom Abtrieb mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindbar ist.
  2. Hybridgetriebe (18) nach Anspruch 1, wobei das erste Stirnradpaar (ST1) und das zweite Stirnradpaar (ST2) der Stirnradpaare zum Bilden der Gangstufen mittels der an der Abtriebswelle (28) angeordneten und als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Zwischenwelle (32) antriebswirksam miteinander verbunden sind.
  3. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Hybridgetriebe eine Getriebeantriebswelle (34) aufweist, die mit der ersten Getriebeeingangswelle (24) antriebswirksam verbunden und achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle angeordnet ist, und/oder die Abtriebswelle (28) antriebswirksam mit einem Differential des Abtriebs (36) wirkverbunden ist, wobei das Differential eine Differentialwelle zum Übertragen von Antriebsleistung aus dem Hybridgetriebe zu Rädern des Kraftfahrzeugs (10) umfasst, die achsparallel zur Abtriebswelle und koaxial zur ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) angeordnet ist.
  4. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Planetenradträger des Planetenradsatzes (RS) antriebswirksam mit der Abtriebswelle (28) verbunden ist; und das Sonnenrad des Planetenradsatzes mit der zweiten Getriebeeingangswelle (26) antriebswirksam verbunden ist und das Hohlrad des Planetenradsatzes mit der ersten Getriebeeingangswelle (24) oder der ersten Zwischenwelle (30) antriebswirksam verbindbar ist; oder das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit der zweiten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden ist und das Sonnenrad des Planetenradsatzes mit der ersten Getriebeeingangswelle oder der ersten Zwischenwelle antriebswirksam verbindbar ist.
  5. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Getriebeeingangswelle (24) und die zweite Getriebeeingangswelle (26) als Hohlwellen ausgebildet und an der ersten Zwischenwelle (30) angeordnet sind; und die Abtriebswelle (28) achsparallel zu der ersten Getriebeeingangswelle und der zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet ist.
  6. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Abtrieb (36) des Hybridgetriebes ein Abtriebszahnrad umfasst, das mit einem Differential des Abtriebs in einer Radsatzebene angeordnet ist und das vorzugsweise in einer Getriebemitte des Hybridgetriebes angeordnet ist und mit einem Differentialkorb des Differentials kämmt, wobei besonders bevorzugt der Planetenradsatz in derselben Radsatzebene wie das Differential des Abtriebs angeordnet ist.
  7. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Verbrennungsmaschinenkupplung (K0) zum lösbaren antriebswirksamen Verbinden der ersten Getriebeeingangswelle (24) mit der Verbrennungsmaschine (16), wobei die Verbrennungsmaschinenkupplung vorzugsweise an der Getriebeantriebswelle (34) angeordnet ist.
  8. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein erstes Schaltelement (A) dazu ausgebildet ist, die erste Zwischenwelle (30) antriebswirksam mit dem Planetenradsatz (RS) zu verbinden; ein zweites Schaltelement (B) dazu ausgebildet ist, die zweite Zwischenwelle (32) antriebswirksam mit der Abtriebswelle (28) zu verbinden; ein drittes Schaltelement (C) dazu ausgebildet ist, die erste Getriebeeingangswelle (24) antriebswirksam mit dem Planetenradsatz zu verbinden; ein viertes Schaltelement (D) dazu ausgebildet ist, den Planetenradsatz zu verblocken; und/oder ein fünftes Schaltelement (L) dazu ausgebildet ist, mittels eines ersten Stirnradpaars (ST1) und eines zweiten Stirnradpaars (ST2) der Stirnradpaare zum Bilden der Gangstufen die erste Getriebeeingangswelle (24) antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle zu verbinden.
  9. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Hybridgetriebe genau drei Stirnradpaare (ST1, ST2, ST3), genau einen Planetenradsatz (RS) und genau fünf Schaltelemente (A, B, C, D, L) zum Bilden von drei hybriden Gangstufen aufweist.
  10. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schaltelemente (A, B, C, D, L) als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet sind; wenigstens zwei der Schaltelemente, bevorzugt vier Schaltelemente, als Doppelschaltelement ausgebildet sind und von einem doppeltwirkenden Aktor betätigbar sind; und/oder ein Doppelschaltelement umfassend das erste Schaltelement und das dritte Schaltelement in derselben Radsatzebene angeordnet ist wie das zweite Schaltelement.
  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 (40) 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 die erste elektrische Antriebsmaschine (14) und/oder vorzugsweise die weitere elektrische Maschine (40) 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).
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WO2021093930A1 (de) 2019-11-11 2021-05-20 Gkn Automotive Limited Getriebeanordnung für hybridantrieb und verfahren zum steuern eines hybridantriebs

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