DE102022201154A1 - Three-speed hybrid transmission - Google Patents

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DE102022201154A1
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Germany
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shaft
transmission
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motor vehicle
transmission input
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Application number
DE102022201154.6A
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German (de)
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Fabian Kutter
Martin Brehmer
Matthias Horn
Johannes Kaltenbach
Thomas Martin
Michael Wechs
Max Bachmann
Peter Ziemer
Ingo Pfannkuchen
Stefan Beck
Mladjan Radic
Christian Michel
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/04—Combinations of toothed gearings only
    • F16H37/042—Combinations of toothed gearings only change gear transmissions in group arrangement
    • F16H37/046—Combinations of toothed gearings only change gear transmissions in group arrangement with an additional planetary gear train, e.g. creep gear, overdrive
    • 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
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    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4816—Electric machine connected or connectable to gearbox internal shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4833—Step up or reduction gearing driving generator, e.g. to operate generator in most efficient speed range

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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 ersten Zwischenwelle (30), die antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist; einer zweiten Zwischenwelle (32); einer Abtriebswelle (28) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einem Abtrieb (40); einem ersten Planetenradsatz (RS1), der mit der zweiten Zwischenwelle, der zweiten Getriebeeingangswelle und der Abtriebswelle verbunden ist; einer Vorgelegewelle (34); in mehreren Radsatzebenen angeordneten Stirnradpaaren (ST1, ST2, ST3) zum Bilden von Gangstufen; und mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen (A, B, C, D, E) zum Einlegen von Gangstufen, wobei die Vorgelegewelle mittels eines ersten Stirnradpaars antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindbar ist; das zweite Stirnradpaar antriebswirksam mit dem dritten Stirnradpaar verbunden ist; und die erste elektrische Antriebsmaschine an einer dem Abtrieb gegenüberliegenden Seite mit dem Hybridgetriebe antriebswirksam verbindbar ist.The present invention relates to a hybrid transmission (18) for a motor vehicle drive train (12) of a motor vehicle (10), having: a first transmission input shaft (24) for operatively connecting the hybrid transmission to an internal combustion engine (16) of the motor vehicle; a second transmission input shaft (26) for operatively connecting the hybrid transmission to a first electric drive machine (14) of the motor vehicle; a first intermediate shaft (30) drivingly connected to the first transmission input shaft; a second intermediate shaft (32); an output shaft (28) for operatively connecting the hybrid transmission to an output (40); a first planetary gear set (RS1), which is connected to the second intermediate shaft, the second transmission input shaft and the output shaft; a countershaft (34); Spur gear pairs (ST1, ST2, ST3) arranged in several wheel set planes for forming gear stages; and a plurality of gear shifting devices with shifting elements (A, B, C, D, E) for engaging gears, wherein the countershaft can be drive-connected to the second transmission input shaft by means of a first pair of spur gears; the second pair of spur gears is drivingly connected to the third pair of spur gears; and the first electric drive machine can be drivingly connected to the hybrid transmission on a side opposite the output.

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.The present invention relates to a hybrid transmission, a motor vehicle drive train with such a hybrid transmission, a motor vehicle with such a motor vehicle drive train and a method for operating such a motor vehicle drive train.

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.Vehicles are increasingly being equipped with hybrid drives, ie with at least two different drive sources. Hybrid drives can help reduce fuel consumption and pollutant emissions. Drive trains with an internal combustion engine and one or more electric motors as parallel hybrids or as mixed hybrids have largely become established. Such hybrid drives have a substantially parallel arrangement of the internal combustion engine and the electric drive in the power flow. Here, both a superimposition of the drive torques and a control with a purely internal combustion engine drive or a purely electric motor drive can be made possible. Since the drive torques of the electric drive and the internal combustion engine can add up depending on the activation, a comparatively smaller design of the internal combustion engine and/or its temporary shutdown is possible. As a result, a significant reduction in CO 2 emissions can be achieved without significant losses in performance or comfort. The possibilities and advantages of an electric drive can thus be combined with the range, performance and cost advantages of internal combustion engines.

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.A disadvantage of the hybrid drives mentioned above is their generally more complex structure, since both drive sources preferably transmit drive power to a drive shaft with only one transmission. As a result, such transmissions are usually complicated and expensive to produce. A reduction in complexity in the design of a hybrid transmission usually goes hand in hand with a loss of variability.

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.This disadvantage can be at least partially overcome by means of dedicated hybrid transmissions or "Dedicated Hybrid Transmissions" (DHT), in which an electric machine is integrated into the transmission to provide the full range of functions. For example, the mechanical transmission part in particular can be simplified in the transmission, for example by eliminating the reverse gear, with at least one electric machine being used instead.

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.Dedicated hybrid transmissions can be derived from known transmission concepts, i.e. double-clutch transmissions, converter planetary transmissions, continuously variable transmissions (CVT) or automated manual transmissions. The electrical machine is preferably part of the transmission.

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.The disclosure document DE 10 2011 005 562 A1 relates to a manual transmission of a hybrid drive for a motor vehicle, with two input shafts and a common output shaft. The first input shaft can be connected to the drive shaft of an internal combustion engine via a controllable separating clutch and can be brought into drive connection with the output shaft via a first group of selectively switchable gear wheel sets. The second input shaft is drive-connected to the rotor of an electric machine that can be operated as a motor and generator and to the first input shaft via a superposition gear designed as a planetary gear, and can be drive-connected to the output shaft via a second group of selectively shiftable gear sets. Both input shafts can be brought into drive connection with one another via a switchable coupling device. For cost-effective production, it is provided that the manual transmission is derived from a double-clutch transmission with two coaxial input shafts, the first input shaft of which is arranged centrally, the second input shaft of which is designed as a hollow shaft and arranged coaxially above the first input shaft, and the coupling device of which has a gear stage and/or a includes switchable clutch, which are provided in place of that gear wheel set and its associated gear clutch, which is associated with the first input shaft in the underlying dual clutch transmission and arranged axially adjacent to the transmission-side end of the second input shaft.

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. Insbesondere soll ein Getriebe geschaffen werden, mit dem Laden-in-Neutral, elektrodynamisches Anfahren, EDA, sowie elektrodynamische Schaltungen, EDS, möglich sind.Against this background, a person skilled in the art is faced with the task of creating a compact hybrid transmission with a simple mechanical design. Furthermore, a drive train configuration should preferably be implemented in which the hybrid transmission is positioned coaxially to the output shafts and the internal combustion engine and/or the electric drive machine can be arranged axially parallel thereto. In particular, a transmission is to be created with which charging-in-neutral, electrodynamic starting, EDA, and electrodynamic shifting, EDS, are possible.

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 ersten Zwischenwelle, die antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist;
  • einer zweiten Zwischenwelle;
  • einer Abtriebswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einem Abtrieb;
  • einem ersten Planetenradsatz, der mit der zweiten Zwischenwelle, der zweiten Getriebeeingangswelle und der Abtriebswelle verbunden ist;
  • einer Vorgelegewelle;
  • in mehreren Radsatzebenen angeordneten Stirnradpaaren zum Bilden von Gangstufen; und
  • mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen zum Einlegen von Gangstufen, wobei
  • die Vorgelegewelle mittels eines ersten Stirnradpaars antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindbar ist;
  • das zweite Stirnradpaar antriebswirksam mit dem dritten Stirnradpaar verbunden ist; und
  • die erste elektrische Antriebsmaschine an einer dem Abtrieb gegenüberliegenden Seite mit dem Hybridgetriebe antriebswirksam verbindbar ist.
This problem is solved by a hybrid transmission for a motor vehicle drive train of a motor vehicle, with:
  • a first transmission input shaft for operatively connecting the hybrid transmission to an internal combustion engine of the motor vehicle;
  • a second transmission input shaft for operatively connecting the hybrid transmission to a first electric drive machine of the motor vehicle;
  • a first intermediate shaft drivingly connected to the first transmission input shaft;
  • a second intermediate shaft;
  • an output shaft for operatively connecting the hybrid transmission to an output;
  • a first planetary gear set connected to the second intermediate shaft, the second transmission input shaft and the output shaft;
  • a countershaft;
  • Spur gear pairs arranged in several wheelset planes to form gear steps; and
  • several gear shifting devices with switching elements for engaging gears, wherein
  • the countershaft can be drivingly connected to the second transmission input shaft by means of a first pair of spur gears;
  • the second pair of spur gears is drivingly connected to the third pair of spur gears; and
  • the first electric drive machine can be connected in a drivingly effective manner to the hybrid transmission on a side opposite the output.

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 verbindbar ist.
The above object is also achieved by a motor vehicle drive train for a motor vehicle, with:
  • a hybrid transmission as previously defined;
  • an internal combustion engine connectable to the first transmission input shaft; and
  • a first electric drive machine which can be connected to the second transmission input shaft in a drivingly effective manner.

Die obige Aufgabe wird zudem gelöst von einem Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs wie zuvor definiert.The above object is also achieved by a method for operating a motor vehicle drive train as defined above.

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.
The above task is finally solved by a motor vehicle with:
  • an automotive powertrain as previously defined; and
  • an energy store for storing energy for supplying the first electric drive machine and/or a second electric drive machine.

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.Preferred developments of the invention are described in the dependent claims. It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention. In particular, the motor vehicle drive train, the motor vehicle and the method can be designed in accordance with the configurations described for the hybrid transmission in the dependent claims.

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 die vorteilhafte Anbindung des ersten Planetenradsatzes können insgesamt drei Hybridgangstufen, eine reine Elektrogangstufe, zwei elektrodynamische Überlagerungszustände und ein Zustand Laden-in-Neutral eingerichtet werden. Durch die Verbindung des zweiten Stirnradpaares und des dritten Stirnradpaares kann ein kompaktes Hybridgetriebe geschaffen werden, das insbesondere zum Einlegen der verschiedenen Gangstufen nur fünf Schaltelemente aufweist. Es kann ein kompaktes Hybridgetriebe mit geringen Getriebeverlusten und einem guten Verzahnungswirkgrad sowohl verbrennungsmotorisch als auch elektrisch geschaffen werden. Das Getriebe weist eine vorteilhafte Übersetzungsreihe auf und ist zum Durchführen elektrodynamischer Schaltungen und eines elektrodynamischen Anfahrens geeignet.A compact hybrid transmission can be created in a technically simple manner by a first transmission input shaft for operatively connecting the hybrid transmission to an internal combustion engine and a second transmission input shaft for operatively connecting the hybrid transmission to a first electric drive machine. An active connection can be designed to be both switchable and non-switchable. In particular, a hybrid transmission can be created which is arranged around one of the vehicle shafts on the front axle, with the internal combustion engine and the first electric drive machine being arranged axis-parallel thereto. Due to the advantageous connection of the first planetary gear set, a total of three hybrid gears, one pure electric gear, two electrodynamic superimposition states and one state charging-in-neutral can be set up. By connecting the second pair of spur gears and the third pair of spur gears, a compact hybrid transmission can be created which, in particular, has only five shifting elements for engaging the various gears. A compact hybrid transmission with low transmission losses and good gearing efficiency can be created both as an internal combustion engine and electrically. The transmission has an advantageous range of gear ratios and is suitable for carrying out electrodynamic shifts and electrodynamic starting.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst ein Differential des Abtriebs eine Differentialwelle, die als Vollwelle ausgebildet ist und von der ersten Zwischenwelle, der zweiten Zwischenwelle, der zweiten Getriebeeingangswelle und der Abtriebswelle zumindest abschnittsweise umgeben ist. Ergänzend ist eine axiale Länge der Differentialwelle größer als eine axiale Länge der zweiten Getriebeeingangswelle, wobei die Differentialwelle die zweite Getriebeeingangswelle vorzugsweise vollständig durchdringt. Hierdurch kann das Hybridgetriebe vorteilhaft um die Differentialwelle herum angeordnet werden. Es kann ein kompakter Antriebsstrang geschaffen werden. Vorzugsweise erfolgt eine achsparallele Anbindung des Verbrennungsmotors und eine achsparallele Anbindung der ersten elektrischen Antriebsmaschine. Besonders bevorzugt ist das Hybridgetriebe dazu ausgebildet, um eine Vorderachse eines Kraftfahrzeugs angeordnet zu werden.In a preferred embodiment, a differential of the output comprises a differential shaft which is designed as a solid shaft and is surrounded at least in sections by the first intermediate shaft, the second intermediate shaft, the second transmission input shaft and the output shaft. In addition, an axial length of the differential shaft is greater than an axial length of the second transmission input shaft, the differential shaft preferably penetrating the second transmission input shaft completely. As a result, the hybrid transmission can be advantageously arranged around the differential shaft. A compact drive train can be created. Preferably, the internal combustion engine is connected parallel to the axis and the first electric drive machine is connected parallel to the axis. Is particularly preferred the hybrid transmission is designed to be arranged around a front axle of a motor vehicle.

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 verbunden und ein Sonnenrad mit einem Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes antriebswirksam besonders bevorzugt mittels der Abtriebswelle 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 vorteilhaft kompakte Anordnung des Radsatzes zum Bilden der Abtriebsübersetzung um die Differentialwelle herum. Es versteht sich, dass anstatt des Planetenradsatzes auch eine Stirnradstufe als Abtriebsradsatz Anwendung finden kann. Insbesondere ist es denkbar, eine Abtriebshohlwelle vorzusehen, die über zwei kämmende Stirnradpaare mit dem ersten Planetenradsatz und dem Differential des Abtriebs in Wirkverbindung steht und beispielsweise an der Vorgelegewelle gelagert ist.In a further advantageous embodiment, the hybrid transmission includes a second planetary gear set, which is drivingly connected to the first planetary gear set and a differential of the output. A ring gear is preferably fixed in the second planetary gear set, a planetary gear carrier is connected to the differential of the output and a sun gear is connected to a planetary gear carrier of the first planetary gear set in a drivingly effective manner, particularly preferably by means of the output shaft. A second planetary gear set makes it technically easy to achieve an output ratio of the power transmitted from the hybrid transmission to the differential shaft. In particular, an output transmission in the form of a second planetary gear set enables an advantageously compact arrangement of the gear set for forming the output transmission around the differential shaft. It goes without saying that instead of the planetary gear set, a spur gear stage can also be used as the output gear set. In particular, it is conceivable to provide a hollow output shaft which is operatively connected to the first planetary gear set and the differential of the output via two meshing pairs of spur gears and is mounted, for example, on the countershaft.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist an der Vorgelegewelle eine Vorgelege-Hohlwelle angeordnet. Ergänzend sind das zweite Stirnradpaar und das dritte Stirnradpaar mittels der Vorgelege-Hohlwelle miteinander verbunden. Besonders bevorzugt ist die Vorgelege-Hohlwelle mittels eines Schaltelements antriebswirksam mit der Vorgelegewelle verbindbar. Alternativ ist es denkbar, dass das zweite Stirnradpaar und das dritte Stirnradpaar mittels der Vorgelegewelle miteinander verbunden sind, wobei das an der Vorgelegewelle angeordnete Zahnrad des ersten Stirnradpaars als Losrad ausgebildet ist. Weiterhin ergänzend könnte die Vorgelegewelle auch eine erste Teilwelle und eine zweite Teilwelle umfassen, die jeweils als Vollwelle ausgebildet sind, wobei die beiden Teilwellen durch Einlegen eines Schaltelements antriebswirksam miteinander verbunden sind. Hierbei wären bevorzugt das zweite Stirnradpaar und das dritte Stirnradpaar auf der ersten Teilwelle angeordnet und das erste Stirnradpaar auf der zweiten Teilwelle angeordnet. Durch die Vorgelege-Hohlwelle kann technisch einfach eine Windung durch Einlegen eines einzigen Schaltelements eingerichtet werden. Insbesondere kann eine verbesserte Lagerung der beiden Stirnradpaare erfolgen, da die Vorgelege-Hohlwelle vorteilhaft an der Vorgelegewelle gelagert werden kann.In a further advantageous embodiment, a hollow countershaft is arranged on the countershaft. In addition, the second pair of spur gears and the third pair of spur gears are connected to one another by means of the hollow countershaft. Particularly preferably, the hollow countershaft can be connected in a drivingly effective manner to the countershaft by means of a shifting element. Alternatively, it is conceivable that the second pair of spur gears and the third pair of spur gears are connected to one another by means of the countershaft, with the gear wheel of the first pair of spur gears arranged on the countershaft being designed as a loose wheel. Furthermore, in addition, the countershaft could also include a first part-shaft and a second part-shaft, which are each designed as a solid shaft, the two part-shafts being drivingly connected to one another by inserting a shifting element. In this case, the second pair of spur gears and the third pair of spur gears would preferably be arranged on the first partial shaft and the first pair of spur gears would be arranged on the second partial shaft. The hollow countershaft makes it technically easy to set up a winding by inserting a single switching element. In particular, the two pairs of spur gears can be supported in an improved manner, since the hollow countershaft can advantageously be supported on the countershaft.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Stirnradpaar dazu ausgebildet, mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine verbunden zu werden. Hierdurch kann eine bauteilsparende Anbindung der ersten elektrischen Antriebsmaschine an das Hybridgetriebe erfolgen. Es versteht sich, dass auch eine Anbindung über ein weiteres an der zweiten Getriebeeingangswelle angeordnetes Zahnrad erfolgen kann.In a further advantageous embodiment, the first pair of spur gears is designed to be connected to the first electric drive machine. As a result, the first electric drive machine can be connected to the hybrid transmission in a way that saves on components. It goes without saying that a connection can also be made via a further gear wheel arranged on the second transmission input shaft.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes antriebswirksam mit der zweiten Zwischenwelle verbunden und das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden. Alternativ ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes antriebswirksam mit der zweiten Zwischenwelle verbunden und das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden. Durch die beiden obengenannten 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 a further advantageous embodiment, the sun gear of the first planetary gear set is drivingly connected to the second intermediate shaft and the ring gear of the first planetary gear set is drivingly connected to the second transmission input shaft. Alternatively, the ring gear of the first planetary gear set is drivingly connected to the second intermediate shaft and the sun gear of the first planetary gear set is drivingly connected to the second transmission input shaft. With the two alternative connections mentioned above, the first electric drive machine can either be operated with a low compensation speed for electrodynamic starting or electrodynamic shifting, or it can apply only a small support torque for electrodynamic starting and electrodynamic shifting. Furthermore, due to the two alternative connections, the duration of generator operation during electrodynamic starting can be longer or shorter.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die zweite Getriebeeingangswelle, die erste Zwischenwelle, die zweite Zwischenwelle und die Abtriebswelle koaxial zueinander angeordnet. Ergänzend sind die erste Getriebeeingangswelle, die zweite Getriebeeingangswelle, die erste Zwischenwelle, die zweite Zwischenwelle und die Abtriebswelle als Hohlwellen ausgebildet. Weiterhin ergänzend umgeben die erste Zwischenwelle und die zweite Zwischenwelle die zweite Getriebeeingangswelle zumindest abschnittsweise. Es versteht sich, dass auch die Abtriebswelle die zweite Getriebeeingangswelle zumindest abschnittsweise umgeben kann. Durch die Ausbildung der vorgenannten Wellen als Hohlwellen und die koaxiale Anordnung eines Teils der vorgenannten Wellen 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 a further advantageous embodiment, the second transmission input shaft, the first intermediate shaft, the second intermediate shaft and the output shaft are arranged coaxially with one another. In addition, the first transmission input shaft, the second transmission input shaft, the first intermediate shaft, the second intermediate shaft and the output shaft are designed as hollow shafts. Furthermore, the first intermediate shaft and the second intermediate shaft additionally surround the second transmission input shaft at least in sections. It goes without saying that the output shaft can also surround the second transmission input shaft at least in sections. The compactness of the hybrid transmission can be further improved by the design of the aforementioned shafts as hollow shafts and the coaxial arrangement of a part of the aforementioned shafts. In particular, the advantageous coaxial arrangement and the design of the shafts as hollow shafts allow the hybrid transmission to be arranged around the differential shaft, with the hybrid transmission and the differential shaft being arranged coaxially with one another.

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 als 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. Ferner kann eine Verbrennungsmaschinenkupplung aus funktionssicherheitstechnischen Gründen Anwendung in einem Hybridgetriebe finden.In a further advantageous embodiment, the first transmission input shaft comprises an internal combustion engine clutch for detachably drivingly connecting the first transmission input shaft with the internal combustion engine. It goes without saying that the internal combustion engine clutch can be designed as a claw shift element or as a friction shift element. The combustion engine can be decoupled from the hybrid transmission by means of a combustion engine clutch, and a highly efficient, purely electric driving mode can thus be set up using the hybrid transmission. A friction clutch also enables a so-called momentum start of the internal combustion engine and can serve as a starting element for the internal combustion engine. The variability and efficiency of the hybrid transmission can be increased by an internal combustion engine clutch. Furthermore, an internal combustion engine clutch can be used in a hybrid transmission for functional safety reasons.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein erstes Schaltelement dazu ausgebildet, die erste Zwischenwelle mittels des zweiten Stirnradpaars und des dritten Stirnradpaars antriebswirksam mit der zweiten Zwischenwelle zu verbinden. Ergänzend oder alternativ ist ein zweites Schaltelement dazu ausgebildet, die Vorgelege-Hohlwelle antriebswirksam mit der Vorgelegewelle zu verbinden. Insbesondere ist das zweite Schaltelement dazu ausgebildet, alle an der Vorgelegewelle angeordneten Stirnradpaare antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle zu verbinden. Ergänzend oder alternativ ist ein drittes Schaltelement dazu ausgebildet, die erste Zwischenwelle antriebswirksam mit der zweiten Zwischenwelle zu verbinden. Insbesondere kann durch das dritte Schaltelement die Verbrennungsmaschine antriebswirksam mit dem Hohlrad oder dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbunden werden. Ergänzend oder alternativ ist ein viertes Schaltelement dazu ausgebildet, die erste Zwischenwelle mittels des zweiten Stirnradpaars und des dritten Stirnradpaars antriebswirksam mit der Abtriebswelle zu verbinden. Weiterhin ergänzend oder alternativ ist ein fünftes Schaltelement dazu ausgebildet, den ersten Planetenradsatz zu verblocken. Durch diese vorteilhafte Anordnung der Schaltelemente können mit dem Hybridgetriebe drei Hybridgangstufen, teilweise mit mehreren Varianten, zwei elektrodynamische Überlagerungszustände, eine Elektrogangstufe und 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 a further advantageous embodiment, a first shifting element is designed to connect the first intermediate shaft to the second intermediate shaft in a drivingly effective manner by means of the second pair of spur gears and the third pair of spur gears. In addition or as an alternative, a second shifting element is designed to connect the hollow countershaft to the countershaft in a drivingly effective manner. In particular, the second shifting element is designed to drive-effectively connect all pairs of spur gears arranged on the countershaft to the second transmission input shaft. In addition or as an alternative, a third shifting element is designed to connect the first intermediate shaft to the second intermediate shaft in a drivingly effective manner. In particular, the third switching element can be used to drive the internal combustion engine with the ring gear or the sun gear of the first planetary gear set. In addition or as an alternative, a fourth shifting element is designed to connect the first intermediate shaft to the output shaft in a drivingly effective manner by means of the second pair of spur gears and the third pair of spur gears. Furthermore, additionally or alternatively, a fifth shifting element is designed to block the first planetary gear set. This advantageous arrangement of the switching elements means that the hybrid transmission can be used to set up three hybrid gears, some with several variants, two electrodynamic superimposition states, an electric gear and a charging-in-neutral mode. A variable and compact hybrid transmission can be created with which electrodynamic starting and electrodynamic shifting are possible.

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 a further advantageous embodiment, the switching elements are designed as form-fitting switching elements. Additionally or alternatively, at least two of the switching elements, preferably four switching elements, are designed as a double switching element and can be actuated by a double-acting actuator. Positive-locking shifting elements enable a highly efficient and cost-effective hybrid transmission. The technical structure and the operation of the hybrid transmission can be further simplified by a double shift element. In particular, a double switching element can be switched by means of a single actuator.

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 und/oder der Hochvolt-Startergenerator die Verbrennungsmaschine anschleppen kann.In a further advantageous refinement, the motor vehicle drive train preferably comprises a further electric machine which is connected in a drivingly effective manner to the first transmission input shaft. The first electric drive machine and/or preferably the further electric machine can be controlled as a starter generator for starting the internal combustion engine. In addition or as an alternative, the first electric drive machine and/or preferably the further electric machine can be controlled as a charging generator for charging an energy store. The additional electrical machine is preferably designed as a high-voltage starter generator. As a result, an efficient motor vehicle drive train can be created. In particular, fuel consumption can be reduced. It goes without saying that an additional starter for the internal combustion engine can be dispensed with, since the first electric drive machine and/or the high-voltage starter generator can tow the internal combustion engine.

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. In a further advantageous refinement, an output of the hybrid transmission can be connected in a drivingly effective manner to a first motor vehicle axle, with a second motor vehicle axle comprising an electric axle with a second electric drive motor. In this way, a hybrid drive train with all-wheel drive can be created in a technically simple manner. Furthermore, the motor vehicle drive train can enable shifting without interruption of tractive force in a technically simple manner, since the electric axle can maintain the tractive force during shifts in the hybrid transmission. In addition, a fail-safe drive train for a motor vehicle can be created, since a so-called serial driving mode can be set up for the second electric drive machine if the energy store is used up. In the serial driving mode, the electric drive machine is preferably operated as a generator by the internal combustion engine and the energy thus generated is made available to the second electric drive machine.

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.The first electric drive machine and/or the further electric machine can preferably be controlled as a generator for supplying the second electric drive machine in order to set up a serial driving mode. This allows a highly variable motor vehicle drive train be created in which, in particular, even when the energy storage device is empty, it is possible to drive electrically and, in particular, to start up electrically.

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.A locking of an element of a planetary gear set is to be understood in particular as a blocking of a rotation of the element about its axis of rotation. The element is preferably connected in a rotationally fixed manner to a static component such as a frame and/or a transmission housing by means of a switching element. It is also conceivable to brake the element to a standstill.

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.Blocking a planetary gearset includes drivingly connecting two gearwheels and/or the planetary gear carrier and one gearwheel of the planetary gearset, so that they rotate together at the same number of revolutions around the same point, preferably the center point of the planetary gearset. When two gear wheels and/or a planetary gear carrier and a gear wheel of the planetary gear set are locked together, the planetary gear set preferably acts like a shaft; in particular, there is no transmission in the planetary gear set.

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.In this context, “connected in a drivingly effective manner” is to be understood in particular as meaning a non-switchable connection between two components, which is provided for permanent transmission of a speed, a torque and/or drive power. The connection can be made either directly or via a fixed transmission. The connection can be made, for example, via a fixed shaft, a tooth system, in particular a spur gear tooth system, and/or a belt mechanism, in particular a traction mechanism.

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.In this context, "can be connected in a drive-effective manner", "can be connected in a drive-effective manner" or "is designed for drive-effective connection" in particular to mean a switchable connection between two components which, in a closed state, results in a temporary transmission of a speed, a torque and/or or a drive power is provided. In an open state, the switchable connection preferably temporarily transmits essentially no speed, no torque and/or no drive power.

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.Stationary charging or charging in neutral is to be understood in particular as the operation of the electric drive machine as a generator, preferably when the engine is at a standstill with the internal combustion engine running, in order to fill an energy store and/or feed on-board electronics.

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.In the present case, an actuator is in particular a component that converts an electrical signal into a mechanical movement. Preferably, actuators used with double switching elements perform movements in two opposite directions in order to switch one switching element of the double switching element in the first direction and to switch the other switching element in the second direction.

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.A gear stage change, in particular a serial shifting, takes place in particular by switching off a shifting element and/or a clutch and simultaneously engaging the shifting element and/or the clutch for the next higher or lower gear stage. The second shifting element and/or the second clutch thus gradually takes over the torque from the first shifting element and/or the first clutch until, at the end of the gear stage change, the entire torque is taken over by the second shifting element and/or the second clutch. With prior synchronization, a gear change can take place more quickly, and positive-locking shifting elements can preferably be used in this case.

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.An internal combustion engine can be, in particular, any machine that can generate a rotary motion by burning a drive medium, such as gasoline, diesel, kerosene, ethanol, liquid gas, LPG, etc. An internal combustion engine can be, for example, an Otto engine, a diesel engine, a Wankel engine or a two-stroke engine.

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.When driving or crawling in series, an electric drive machine of a motor vehicle is operated as a generator by an internal combustion engine of the motor vehicle. The energy generated in this way is then made available to a further electric drive machine of the motor vehicle in order to provide drive power.

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.An electric vehicle axle, or electric axle for short, is preferably a non-main drive axle of a motor vehicle, in which drive power can be transmitted to the wheels of the motor vehicle by means of an electric drive machine. It goes without saying that the electric drive machine can also be connected by means of a transmission. A traction force can be maintained in whole or in part by means of an electric axle when a gear change takes place in the transmission for a main drive axle. Furthermore, an all-wheel drive functionality can be set up at least partially by means of an electric axle.

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.An electrodynamic starting element (EDA) causes a speed overlay of Ver internal combustion engine speed and electric drive engine speed takes place, so that starting a motor vehicle from a standstill with the internal combustion engine running, preferably without a friction clutch, is possible. In this case, the electric drive machine supports a torque. Preferably, the internal combustion engine can no longer be separated from the transmission by a starting clutch or the like. By using an EDA, the starter, generator and starting clutch or hydrodynamic converter can preferably be omitted. In particular, an EDA is so compact that all components can be accommodated in the standard clutch housing without extending the transmission. The electrodynamic starting element can be firmly connected to an internal combustion engine and in particular to a flywheel of an internal combustion engine, for example via a softly tuned torsional damper. Thus, the electric drive machine and the internal combustion engine can be operated either simultaneously or alternatively. If the motor vehicle stops, the electric drive motor and internal combustion engine can be switched off. Due to the good controllability of the electric drive machine, a very high starting quality is achieved, which can correspond to that of a drive with a converter clutch.

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.In a so-called electrodynamic shift (EDS), as with EDA starting, a speed superimposition of the speed of the internal combustion engine and the speed of the electric drive machine takes place via one or more planetary gear sets. At the start of shifting, the torques of the electric drive motor and the internal combustion engine are adjusted so that the shifting element to be designed is load-free. After opening this switching element, the speed is adjusted while maintaining the traction, so that the switching element to be engaged becomes synchronous. After the switching element is closed, the load is shared between the internal combustion engine and the electric drive unit as required, depending on the hybrid operating strategy. The advantage of the electrodynamic shifting method is that the shifting element of the target gear to be shifted is synchronized by the interaction of the electric drive motor and the internal combustion engine, with the electric drive motor preferably being precisely controllable. Another advantage of the EDL shifting process is that a high level of traction can be achieved, since the torques of the internal combustion engine and the electric machine add up in the hybrid transmission.

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; und
  • 3 schematisch die Schaltzustände des Hybridgetriebes gemäß der 2.
The invention is described and explained in more detail below using a few selected exemplary embodiments in connection with the accompanying drawings. Show it:
  • 1 a schematic plan view of a motor vehicle with a motor vehicle drive train according to the invention;
  • 2 a schematic representation of the hybrid transmission according to the invention; and
  • 3 schematically the switching states of the hybrid transmission according to the 2 .

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.In 1 a motor vehicle 10 with a motor vehicle drive train 12 is shown schematically. The motor vehicle drive train 12 has a first electric drive motor 14 and an internal combustion engine 16 which are connected to a front axle of the motor vehicle 10 by means of a hybrid transmission 18 . In the example shown, the motor vehicle drive train 12 also includes an optional electric axle with a second electric drive machine 20 which is connected to a rear axle of the motor vehicle 10 . It goes without saying that the reverse connection can also take place, so that the hybrid transmission 18 is connected to the rear axle of the motor vehicle 10 and the front axle of the motor vehicle 10 comprises the electric axle. Drive power of the first electric drive machine 14, the internal combustion engine 16 and/or the optional second electric drive machine 20 is supplied to the wheels of the motor vehicle 10 by means of the motor vehicle drive train 12. Motor vehicle 10 also has an energy store 22 to store energy that is used to supply first electric drive machine 14 and/or second electric drive machine 20 .

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. 2 shows a variant of a hybrid transmission 18 according to the invention.

Das Hybridgetriebe 18 weist eine Abtriebswelle 28, eine erste Zwischenwelle 30 und eine zweite Zwischenwelle 32 auf. Die vorgenannten Getriebewellen 24, 26, 28, 30, 32 sind als Hohlwellen ausgebildet. Das Hybridgetriebe 18 weist zudem eine Vorgelegewelle 34 mit einer Vorgelege-Hohlwelle 36 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.The hybrid transmission 18 has an output shaft 28 , a first intermediate shaft 30 and a second intermediate shaft 32 . The aforementioned gear shafts 24, 26, 28, 30, 32 are designed as hollow shafts. The hybrid transmission 18 also has a countershaft 34 with a hollow countershaft 36, a first planetary gear set RS1 and a second planetary gear set RS2. A total of three pairs of spur gears are arranged in the hybrid transmission 18, which are denoted by ST1 to ST3.

Das Hybridgetriebe weist fünf Schaltelemente A bis E auf.The hybrid transmission has five shifting elements A to E.

Die erste Getriebeeingangswelle 24 weist einen Torsionsschwingungsdämpfer auf und ist mit einer Kurbelwelle 38 der nicht gezeigten Verbrennungsmaschine 16 über den Torsionsschwingungsdämpfer antriebswirksam verbunden. Es versteht sich, dass anstelle des Torsionsschwingungsdämpfers auch ein anderes Element zur Drehschwingungsentkopplung Anwendung finden kann.The first transmission input shaft 24 has a torsional vibration damper and is connected to a crankshaft 38 of the combustion engine, not shown tion machine 16 drivingly connected via the torsional vibration damper. It goes without saying that instead of the torsional vibration damper, another element for torsional vibration decoupling can also be used.

Nicht gezeigt, aber denkbar ist, dass an der ersten Getriebeeingangswelle 24 eine Verbrennungsmaschinenkupplung angeordnet wird, 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 Verbrennungsmaschinenkupplung kann als formschlüssiges oder als reibschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein und insbesondere aus Gründen der Funktionssicherheit Anwendung finden.Not shown, but conceivable that an internal combustion engine clutch is arranged on the first transmission input shaft 24, which is designed to decouple the hybrid transmission 18 from the internal combustion engine 16, not shown, or to drive the hybrid transmission 18 to the internal combustion engine 16, not shown. The internal combustion engine clutch can be designed as a form-fitting or friction-fit shifting element and can be used in particular for reasons of functional reliability.

Die erste Getriebeeingangswelle 24 ist antriebswirksam, vorzugsweise mittels einer Kette, mit einem an der ersten Zwischenwelle 30 angeordneten Festrad verbunden.The first transmission input shaft 24 is drivingly connected, preferably by means of a chain, to a fixed wheel arranged on the first intermediate shaft 30 .

Ein Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes RS1 ist antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle 26 verbunden. Die zweite Getriebeeingangswelle 26 ist mittels des ersten Stirnradpaars ST1 antriebswirksam mit der Vorgelegewelle 34 verbunden, wobei das erste Stirnradpaar ST1 zwei Festräder aufweist.A sun gear of the first planetary gear set RS1 is drivingly connected to the second transmission input shaft 26 . The second transmission input shaft 26 is drivingly connected to the countershaft 34 by means of the first pair of spur gears ST1, with the first pair of spur gears ST1 having two fixed gears.

Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 ist antriebswirksam beispielsweise über eine Kette oder eine Zahnradkette oder direkten Eingriff antriebswirksam mit dem an der zweiten Getriebeeingangswelle 26 angeordneten Festrad des ersten Stirnradpaars ST1 verbunden.The first electric drive machine 14 is drivingly connected, for example via a chain or a gear chain or direct engagement, to the fixed gear of the first pair of spur gears ST1 arranged on the second transmission input shaft 26 .

Ein Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1 ist antriebswirksam mit der zweiten Zwischenwelle 32 verbunden. Die zweite Zwischenwelle 32 kann antriebswirksam mit der ersten Zwischenwelle 30 und dem dritten Stirnradpaar ST3 verbunden werden.A ring gear of the first planetary gear set RS1 is drivingly connected to the second intermediate shaft 32 . The second intermediate shaft 32 can be drivingly connected to the first intermediate shaft 30 and the third pair of spur gears ST3.

Ein Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes RS1 ist antriebswirksam mittels der Abtriebswelle 28 mit einem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden.A planet carrier of the first planetary gear set RS1 is drivingly connected by means of the output shaft 28 to a sun gear of the second planetary gear set RS2.

Im zweiten Planetenradsatz RS2 ist ein Hohlrad festgesetzt, also mit einem gehäusefesten oder drehfesten Bauteil antriebswirksam verbunden. Ferner ist ein Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes RS2 antriebswirksam mit einem Differential des Abtriebs 40 verbunden. Die Abtriebswelle 28 kann antriebswirksam mit der zweiten Zwischenwelle 32 verbunden werden und so den ersten Planetenradsatz RS1 verblocken. Ferner kann die Abtriebswelle 28 mit dem dritten Stirnradpaar ST3 oder dem zweiten Stirnradpaar ST2 antriebswirksam verbunden werden.A ring gear is fixed in the second planetary gear set RS2, ie connected to a housing-fixed or non-rotatable component in a drivingly effective manner. Furthermore, a planetary gear carrier of the second planetary gear set RS2 is connected in a drivingly effective manner to a differential of the output 40 . The output shaft 28 can be drivingly connected to the second intermediate shaft 32 and thus block the first planetary gear set RS1. Furthermore, the output shaft 28 can be drivingly connected to the third pair of spur gears ST3 or the second pair of spur gears ST2.

Das zweite Stirnradpaar ST2 ist in dem gezeigten Beispiel über die Vorgelege-Hohlwelle 36 antriebswirksam mit dem dritten Stirnradpaar ST3 verbunden und weist ein an der Vorgelege-Hohlwelle 36 angeordnetes Festrad auf, das in Eingriff mit einem an der ersten Zwischenwelle 30 angeordneten Festrad ist.In the example shown, the second pair of spur gears ST2 is drivingly connected to the third pair of spur gears ST3 via the hollow countershaft 36 and has a fixed wheel arranged on the hollow countershaft 36, which meshes with a fixed wheel arranged on the first intermediate shaft 30.

Das dritte Stirnradpaar ST3 weist ein an der Vorgelege-Hohlwelle 36 angeordnetes Festrad auf, das in Eingriff mit einem Losrad ist. Das Losrad kann durch Einlegen eines Schaltelements antriebswirksam mit der Abtriebswelle 28 verbunden werden und ferner durch Einlegen eines anderen Schaltelements antriebswirksam mit der zweiten Zwischenwelle 32 verbunden werden.The third pair of spur gears ST3 has a fixed gear which is arranged on the hollow countershaft 36 and which meshes with an idler gear. By inserting a shifting element, the loose wheel can be drive-connected to the output shaft 28 and can also be drive-connected to the second intermediate shaft 32 by inserting another shifting element.

Das Hybridgetriebe 18 umfasst folglich einen ersten Planetenradsatz RS1 zur Realisierung eines EDA-Modus, mehrere Stirnradpaare ST1 bis ST3 zur Einrichtung von drei Gangstufen für die Verbrennungsmaschine 16 sowie eine nachgeschaltete Festübersetzung in Form des zweiten Planetenradsatzes RS2. Ferner umfasst das Hybridgetriebe 18 ein Differential zur Summierung der beiden Antriebsleistungen aus Verbrennungsmaschine 16 und erster elektrischer Antriebsmaschine 14 zu einem Abtriebsmoment.The hybrid transmission 18 consequently includes a first planetary gear set RS1 to implement an EDA mode, several spur gear pairs ST1 to ST3 to set up three gear stages for the internal combustion engine 16 and a downstream fixed ratio in the form of the second planetary gear set RS2. Furthermore, the hybrid transmission 18 includes a differential for summing the two drive powers from the internal combustion engine 16 and the first electric drive machine 14 to form an output torque.

Ein erstes Schaltelement A verbindet in geschlossenem Zustand die Windung aus dem zweiten Stirnradpaar ST2 und dem dritten Stirnradpaar ST3 mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1.In the closed state, a first switching element A connects the winding from the second pair of spur gears ST2 and the third pair of spur gears ST3 to the ring gear of the first planetary gear set RS1.

Das zweite Schaltelement B verbindet im geschlossenen Zustand die erste elektrische Antriebsmaschine 14 mit der Verbrennungsmaschine 16. Hierbei verbindet das zweite Schaltelement B das mit dem zweiten Stirnradpaar ST2 gekoppelte dritte Stirnradpaar ST3 mit dem ersten Stirnradpaar ST1. In dem gezeigten Beispiel ist das Schaltelement B auf der Vorgelegewelle 34 angeordnet. Hierbei kann insbesondere ein Zustand Laden-in-Neutral eingerichtet werden.In the closed state, the second switching element B connects the first electric drive machine 14 to the internal combustion engine 16. The second switching element B connects the third spur gear pair ST3, which is coupled to the second spur gear pair ST2, to the first spur gear pair ST1. In the example shown, the shifting element B is arranged on the countershaft 34 . In this case, in particular, a charge-in-neutral state can be set up.

Das dritte Schaltelement C verbindet im geschlossenen Zustand die erste Zwischenwelle 30 antriebswirksam mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1.In the closed state, the third switching element C connects the first intermediate shaft 30 in a drivingly effective manner to the ring gear of the first planetary gear set RS1.

Das vierte Schaltelement D verbindet im geschlossenen Zustand die erste Zwischenwelle 30 über die Windung des zweiten Stirnradpaars ST2 und des dritten Stirnradpaars ST3 mit dem Ausgang des ersten Planetenradsatzes RS1 bzw. mit der Abtriebswelle 28.In the closed state, the fourth switching element D connects the first intermediate shaft 30 to the output via the winding of the second pair of spur gears ST2 and the third pair of spur gears ST3 of the first planetary gear set RS1 or with the output shaft 28.

Das fünfte Schaltelement E verblockt im geschlossenen Zustand durch Verbinden von zwei der drei Planetenradsatz-Elemente des ersten Planetenradsatzes RS1 den ersten Planetenradsatz RS1. Der erste Planetenradsatz RS1 fungiert als Differential für zwei elektrodynamische Überlagerungszustände ECVT1, ECVT2.The fifth shifting element E blocks the first planetary gearset RS1 in the closed state by connecting two of the three planetary gearset elements of the first planetary gearset RS1. The first planetary gear set RS1 acts as a differential for two electrodynamic superposition states ECVT1, ECVT2.

Als Differential sind neben Kugeldifferentialen auch Stirnraddifferentiale oder prinzipiell im Stand der Technik bekannte weitere Differentialtypen möglich.In addition to ball differentials, spur gear differentials or other differential types known in principle from the prior art are also possible as differentials.

Die Schaltelemente A bis E sind vorzugsweise als formschlüssige Schaltelemente, insbesondere als Klauenschaltelemente, ausgebildet.The shifting elements A to E are preferably designed as form-fitting shifting elements, in particular as claw shifting elements.

Das erste Schaltelement A ist mit dem dritten Schaltelement C und das vierte Schaltelement D ist mit dem fünften Schaltelement E jeweils zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst.The first shifting element A is combined with the third shifting element C and the fourth shifting element D is combined with the fifth shifting element E in each case to form a double shifting element.

In 3 sind in einer Schaltmatrix 42 in einer ersten Spalte die Hybridgangstufen H1 bis H3, eine Elektrogangstufe E1, zwei elektrodynamische Überlagerungszustände ECVT1, ECVT2 sowie ein Zustand Laden-in-Neutral, LiN, gezeigt. In der zweiten bis sechsten Spalte sind die Schaltzustände der Schaltelemente A bis E 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.In 3 the hybrid gears H1 to H3, an electric gear stage E1, two electrodynamic superimposition states ECVT1, ECVT2 and a charge-in-neutral state, LiN, are shown in a switching matrix 42 in a first column. In the second to sixth columns, the shifting states of the shifting elements A to E are shown, with an "X" meaning that the respective shifting element is closed, ie the associated transmission components are connected to one another in a drivingly effective manner. If there is no entry, it can be assumed that the corresponding switching element is open, ie is not transmitting any drive power.

Eine erste Hybridgangstufe H1 kann durch Einlegen des ersten Schaltelements A und des vierten Schaltelements D eingerichtet werden.A first hybrid gear stage H1 can be set up by engaging the first shifting element A and the fourth shifting element D.

Eine weitere Variante der ersten Hybridgangstufe H1.1 kann durch Einlegen des dritten Schaltelements C und des vierten Schaltelements D eingerichtet werden.A further variant of the first hybrid gear stage H1.1 can be set up by engaging the third shifting element C and the fourth shifting element D.

Ein Einlegen des zweiten Schaltelements B und des dritten Schaltelements C richtet eine zweite Hybridgangstufe H2 ein.Engaging the second shifting element B and the third shifting element C establishes a second hybrid gear stage H2.

Eine dritte Hybridgangstufe H3 kann durch Einlegen des dritten Schaltelements C und des fünften Schaltelements E eingerichtet werden.A third hybrid gear stage H3 can be set up by engaging the third switching element C and the fifth switching element E.

Eine Elektrogangstufe E1 kann durch Einlegen des fünften Schaltelements E eingerichtet werden.An electric gear stage E1 can be set up by engaging the fifth switching element E.

Ein erster elektrodynamischer Überlagerungszustand ECVT1 kann durch Einlegen des ersten Schaltelements A eingerichtet werden.A first electrodynamic superimposition state ECVT1 can be set up by engaging the first switching element A.

Ein Einlegen des dritten Schaltelements C richtet einen zweiten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT2 ein.Engaging the third switching element C establishes a second electrodynamic superimposition state ECVT2.

Ein Zustand Laden-in-Neutral, LiN, kann durch Einlegen des zweiten Schaltelements B eingerichtet werden.A charge-in-neutral, LiN, state can be established by engaging the second switching element B.

Zum verbrennungsmotorischen bzw. hybriden Fahren stehen drei mechanische Hauptfahrgänge für die Verbrennungsmaschine 16 zur Verfügung. Die erste Hybridgangstufe H1 wird über die Windung des zweiten Stirnradpaars ST2 und des dritten Stirnradpaars ST3 erzeugt. Unter Windung ist insbesondere zu verstehen, dass durch die drehfeste Verbindung der beiden Stirnradpaare ST2, ST3 die jeweils nicht drehfest verbundenen Zahnräder der Stirnradpaare mit Antriebsleistung beaufschlagt werden können und hierdurch Antriebsleistung übersetzt bzw. untersetzt werden kann.Three mechanical main driving gears are available for the internal combustion engine 16 for internal combustion engine or hybrid driving. The first hybrid gear stage H1 is generated via the winding of the second pair of spur gears ST2 and the third pair of spur gears ST3. Winding means in particular that the non-rotatably connected gears of the spur gear pairs can be supplied with drive power through the non-rotatable connection of the two spur gear pairs ST2, ST3 and thereby drive power can be increased or reduced.

Die zweite Hybridgangstufe H2 wird über verschiedene Kopplungen des Sonnenrads und Hohlrads am ersten Planetenradsatz RS1 gebildet. Die dritte Hybridgangstufe verläuft über den verblockten ersten Planetenradsatz RS1 direkt zum Abtrieb 40. Insoweit kann die dritte Hybridgangstufe H3 als Direktgangstufe angesehen werden.The second hybrid gear stage H2 is formed via different couplings of the sun gear and ring gear on the first planetary gear set RS1. The third hybrid gear stage runs directly to the output 40 via the blocked first planetary gear set RS1. In this respect, the third hybrid gear stage H3 can be regarded as a direct gear stage.

In der Elektrogangstufe E1 ist das fünfte Schaltelement E geschlossen. Der erste Planetenradsatz RS1 ist folglich verblockt. Antriebsleistung der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 kann dann über die Übersetzung der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14, also die Anbindung an die zweite Getriebeeingangswelle 26, und mittels der Übersetzung des zweiten Planetenradsatzes RS2 zum Abtrieb 40 hin übersetzt werden. Es versteht sich, dass vom Begriff „Übersetzung“ sowohl eine Übersetzung als auch eine Untersetzung der Antriebsleistung umfasst ist.In the electric gear stage E1, the fifth switching element E is closed. The first planetary gear set RS1 is consequently blocked. Drive power of the first electric drive machine 14 can then be translated to the output 40 via the translation of the first electric drive machine 14, ie the connection to the second transmission input shaft 26, and by means of the translation of the second planetary gearset RS2. It goes without saying that the term "transmission" includes both a translation and a reduction of the drive power.

Ist das erste Schaltelement A geschlossen, entsteht ein erster elektrodynamischer Überlagerungszustand ECVT1 am ersten Planetenradsatz RS1. Die Verbrennungsmaschine 16 ist dann über die Windung des zweiten Stirnradpaars ST2 und des dritten Stirnradpaars ST3 mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden. Hierbei stützt die erste elektrische Antriebsmaschine 14 am Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes RS1 das Drehmoment der Verbrennungsmaschine 16. Der Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes RS1 ist über den zweiten Planetenradsatz RS2 mit dem Abtrieb 40 verbunden. In diesem Zustand ist ein EDA-Anfahren vorwärts möglich.If the first shifting element A is closed, a first electrodynamic superimposition state ECVT1 occurs on the first planetary gear set RS1. The internal combustion engine 16 is then connected to the ring gear of the first planetary gear set RS1 via the winding of the second pair of spur gears ST2 and the third pair of spur gears ST3. The first electric drive machine 14 supports the torque of the internal combustion engine 16 on the sun gear of the first planetary gear set RS1. The planetary gear carrier of the first planetary gear set RS1 is connected to the output 40 via the second planetary gear set RS2. In this state, an EDA approach forward is possible.

Die erste Hybridgangstufe H1 wird über eine Verblockung des ersten Planetenradsatzes RS1 gebildet. Aus der ersten Hybridgangstufe H1 kann in den zweiten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT2 umgeschaltet werden. Aus dem zweiten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT2 können alle Gangstufen geschaltet werden, wobei die dritte Hybridgangstufe H3 wiederum über eine Verblockung des ersten Planetenradsatzes RS1 entsteht.The first hybrid gear stage H1 is formed by blocking the first planetary gear set RS1. It is possible to switch from the first hybrid gear stage H1 to the second electrodynamic superimposition state ECVT2. All gears can be shifted from the second electrodynamic superimposition state ECVT2, with the third hybrid gear H3 in turn being created by locking the first planetary gear set RS1.

Mit dem offenbarten Hybridgetriebe 18 sind elektrodynamische Lastschaltungen, sogenannte EDS-Schaltungen, möglich. Eine Schaltung von der ersten Gangstufe in die zweite Gangstufe kann elektrodynamisch durch die erste elektrische Antriebsmaschine 14 beispielsweise wie folgt erfolgen. In der ersten Hybridgangstufe H1 wird zunächst eine Anbindung der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 an das Differential durch eine Umschaltung des ersten Schaltelements A in das dritte Schaltelement C vorgenommen. Dabei wird in die weitere Variante der ersten Hybridgangstufe H1.1 gewechselt. Unter Umschaltung ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass das erste Schaltelement A ausgelegt und das dritte Schaltelement C eingelegt wird. Während dieser vorgenannten Vorwahlschaltung vom ersten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT1 in den zweiten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT2 bleibt die Last bzw. das Antriebsmoment der Verbrennungsmaschine 16 über das vierte Schaltelement D erhalten. Sodann erfolgt eine Lastübernahme am Differential durch eine Stützlast der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 im zweiten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT2. Anschließend erfolgt ein Einstellen der Anschlussdrehzahl der Verbrennungsmaschine 16 im zweiten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT2 durch Kompensation mittels der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14. Anschließend kann ein lastfreies Umschalten des vierten Schaltelements D und des zweiten Schaltelements B erfolgen, wobei das vierte Schaltelement D ausgelegt und das zweite Schaltelement B eingelegt wird. Sobald eine Gangstufe geschaltet ist, kann die Verbrennungsmaschine 16 die volle Last bzw. das volle Antriebsmoment über diesen Pfad abgeben.Electrodynamic power shifts, so-called EDS shifts, are possible with the disclosed hybrid transmission 18 . A shift from the first gear to the second gear can take place electrodynamically by the first electric drive machine 14, for example, as follows. In the first hybrid gear stage H1, the first electric drive machine 14 is initially connected to the differential by switching the first shifting element A to the third shifting element C. It is switched to the other variant of the first hybrid gear H1.1. Switching is to be understood in this context that the first switching element A is disengaged and the third switching element C is engaged. During this aforementioned preselection shift from the first electrodynamic superimposition state ECVT1 to the second electrodynamic superimposition state ECVT2, the load or the drive torque of the internal combustion engine 16 via the fourth shifting element D is maintained. The load is then taken over at the differential by a vertical load of the first electric drive machine 14 in the second electrodynamic superimposition state ECVT2. The connection speed of the internal combustion engine 16 is then set in the second electrodynamic superimposition state ECVT2 by means of compensation by means of the first electric drive machine 14. The fourth shifting element D and the second shifting element B can then be shifted without a load, with the fourth shifting element D being disengaged and the second shifting element B is inserted. As soon as a gear is shifted, the internal combustion engine 16 can deliver the full load or the full drive torque via this path.

Eine Schaltung von der zweiten Gangstufe in die dritte Gangstufe erfolgt ebenfalls elektrodynamisch durch die erste elektrische Antriebsmaschine in analoger Weise zur Schaltung von der ersten Gangstufe in die zweite Gangstufe. Folglich wird der zweite elektrodynamische Überlagerungszustand ECVT2 ebenso für eine Lastschaltung von der zweiten Hybridgangstufe H2 in die dritte Hybridgangstufe H3 genutzt.A shift from the second gear to the third gear also takes place electrodynamically by the first electric drive machine in a manner analogous to the shift from the first gear to the second gear. Consequently, the second electrodynamic superimposition state ECVT2 is also used for a power shift from the second hybrid gear stage H2 to the third hybrid gear stage H3.

Eine beispielhafte Schaltung von der zweiten Hybridgangstufe H2 in die dritte Hybridgangstufe H3 kann wie folgt ablaufen. Im zweiten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT2 sind die erste elektrische Antriebsmaschine 14 und die Verbrennungsmaschine 16 über ein Differential, insbesondere den ersten Planetenradsatz RS1, aufgeschaltet. Ein Absenken der Antriebsdrehzahl der Verbrennungsmaschine 16 kann durch Erhöhung der Drehzahl der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 kompensiert werden. Das findet vorzugsweise unter Lastausgleich beider Antriebe, also beider Antriebsmaschinen 14,16, statt. Bei einer entsprechenden Anschlussdrehzahl kann eine Hochschaltung ausgeführt werden. In der geschalteten Gangstufe sind beide Antriebe gekoppelt. Auf die erforderliche Stützleistung bzw. auf das erforderliche Moment der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 ist bei der Lastschaltung zu achten.An exemplary shift from the second hybrid gear stage H2 to the third hybrid gear stage H3 can take place as follows. In the second electrodynamic superimposition state ECVT2, the first electric drive machine 14 and the internal combustion engine 16 are connected via a differential, in particular the first planetary gear set RS1. A reduction in the drive speed of internal combustion engine 16 can be compensated for by increasing the speed of first electric drive machine 14 . This preferably takes place with the load balancing of both drives, ie both drive machines 14,16. An upshift can be carried out at a corresponding connection speed. Both drives are coupled in the shifted gear. The required support power or the required torque of the first electric drive machine 14 must be taken into account when shifting under load.

Rückschaltungen erfolgen analog zu Hochschaltungen, nur in umgekehrter Ablauffolge.Downshifts take place in the same way as upshifts, only in reverse sequence.

Bei sogenannten Schubschaltungen stützt die erste elektrische Antriebsmaschine 14 generatorisch bzw. bremsend. Diese Lastschaltungen sind wegen des im Vergleich zum Antriebsmoment niedrigeren Schleppmoments der Verbrennungsmaschine 16 vorzugsweise eingeschränkt. Insbesondere können hier eine Motorbremse oder eine Betriebsbremse Anwendung finden.In the case of so-called overrun shifts, the first electric drive machine 14 provides support in the form of a generator or braking. These load shifts are preferably limited because of the lower drag torque of internal combustion engine 16 compared to the drive torque. In particular, an engine brake or a service brake can be used here.

Ist nur das zweite Schaltelement B geschlossen, kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 mit der Verbrennungsmaschine 16 unabhängig vom Abtrieb 40 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 von der Verbrennungsmaschine 16 als Generator betrieben werden, in dem sogenannten Zustand Laden-in-Neutral, LiN, und insbesondere den elektrischen Energiespeicher 22 laden oder elektrische Verbraucher versorgen. Ein Verbraucher kann auch eine zweite elektrische Antriebsmaschine 20 beispielsweise für eine elektrische Hinterachse, wie in 1 gezeigt, sein.If only the second switching element B is closed, the first electric drive machine 14 can be connected to the internal combustion engine 16 independently of the output 40 . The first electric drive machine 14 and the internal combustion engine 16 then rotate in a fixed ratio to one another. As a result, on the one hand, the internal combustion engine 16 can be started by means of the first electric drive machine 14 . On the other hand, the first electric drive machine 14 can be operated by the internal combustion engine 16 as a generator, in what is known as the charge-in-neutral state, LiN, and in particular can charge the electrical energy store 22 or supply electrical consumers. A consumer can also use a second electric drive motor 20, for example for an electric rear axle, as in 1 shown to be.

Ein Übergang vom Zustand Laden-in-Neutral, LiN, ist in die erste Hybridgangstufe H1, die zweite Hybridgangstufe H2 und die dritte Hybridgangstufe H3 möglich. Das kann bei geschlossenem zweitem Schaltelement B erfolgen. Es kann auch direkt in den ersten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT1 oder den zweiten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT2 geschaltet werden. Eine Schaltung in den zweiten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT2 ist besonders vorteilhaft, da diese ohnehin vor den Gangwechseln erfolgen sollte.A transition from the charge-to-neutral, LiN, state is possible into the first hybrid gear H1, the second hybrid gear H2 and the third hybrid gear H3. This can be done when the second switching element B is closed. It is also possible to switch directly to the first electrodynamic superimposition state ECVT1 or the second electrodynamic superimposition state ECVT2. A circuit in the second elektrodyna Mix superimposition state ECVT2 is particularly advantageous since this should take place before the gear changes anyway.

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.Is, as for example in 1 shown, has an electric rear axle, this combination can be used to create an all-wheel drive system. For example, a DHT transmission, ie a dedicated hybrid transmission, can be designed with the internal combustion engine 16 and the first electric drive machine 14 as a pure front-wheel drive and an additional rear-axle drive with the separate second electric drive machine 20 can take place.

Die elektrodynamischen Überlagerungszustände ECVT1, ECVT2 sind leistungsverzweigte Fahrbereiche für die Verbrennungsmaschine 16. Der erste elektrodynamische Überlagerungszustand ECVT1 wird, wenn elektrodynamisch angefahren wird, als Fahrbereich genutzt. Hierbei fungiert die erste elektrische Antriebsmaschine 14 im Anfahrpunkt vorzugsweise immer generatorisch und geht mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit in den motorischen Betrieb über, wo dann meist im Blockumlauf am Differential, also am ersten Planetenradsatz RS1, die erste Hybridgangstufe H1 gekoppelt wird.The electrodynamic superimposition states ECVT1, ECVT2 are power-split driving ranges for the internal combustion engine 16. The first electrodynamic superimposition state ECVT1 is used as the driving range when the vehicle is started electrodynamically. Here, the first electric drive machine 14 preferably always acts as a generator at the starting point and switches to motor operation with increasing driving speed, where the first hybrid gear stage H1 is then usually coupled in block circulation on the differential, i.e. on the first planetary gear set RS1.

Der zweite elektrodynamische Überlagerungszustand ECVT2 wird zum lastschaltbaren Gangwechsel genutzt. Dabei ändert sich der Abtrieb entsprechend der Fahrzeugträgheit nur unwesentlich. Stattdessen kann die Verbrennungsmaschine 16 auf eine Anschlussdrehzahl für die zu koppelnde Gangstufe beschleunigt werden, vorzugsweise mit dem Ziel, das Kraftfahrzeug Gangstufe für Gangstufe mittels der Verbrennungsmaschine 16 zu beschleunigen.The second electrodynamic superimposition state ECVT2 is used for power-shiftable gear changes. The downforce changes only insignificantly in accordance with the vehicle's inertia. Instead, the internal combustion engine 16 can be accelerated to a connection speed for the gear to be coupled, preferably with the aim of accelerating the motor vehicle gear by gear by means of the internal combustion engine 16 .

Ein serielles Fahren ist möglich, indem das Hybridgetriebe 18 in den Zustand Laden-in-Neutral, LiN, geschaltet wird, also das zweite Schaltelement B geschlossen wird. Hierbei kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 durch die Verbrennungsmaschine 16 generatorisch betrieben werden und so Strom für die zweite elektrische Antriebsmaschine 20 erzeugen.Serial driving is possible in that the hybrid transmission 18 is switched to the load-in-neutral, LiN, state, that is to say the second switching element B is closed. In this case, the first electric drive machine 14 can be operated as a generator by the internal combustion engine 16 and can thus generate electricity for the second electric drive machine 20 .

Ferner kann eine Zugkraftstützung mittels der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 erfolgen. Die zweite elektrische Antriebsmaschine 20 kann die Zugkraft stützen, während beispielsweise im Frontantrieb bestimmte Funktionen ausgeführt werden, bei denen der Abtrieb 40 des Hybridgetriebes 18 lastfrei wird. Ein Beispiel für solche Übergänge ist, wenn zunächst mit der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 gefahren wird und dann ein Start der Verbrennungsmaschine 16 in Neutral mittels der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 erfolgen soll.Furthermore, the traction force can be supported by means of the second electric drive machine 20 . The second electric drive machine 20 can support the tractive force, while certain functions are carried out, for example in the front-wheel drive, in which the output 40 of the hybrid transmission 18 is load-free. An example of such transitions is when the second electric drive machine 20 is used first and then the internal combustion engine 16 is to be started in neutral using the first electric drive machine 14 .

Ein weiteres Beispiel hierfür ist ein sogenanntes serielles Schalten. Bei einem geschlossenen zweiten Schaltelement B kann ein lastfreier Wechsel vorzugsweise am Frontantrieb zwischen der ersten Hybridgangstufe H1, der zweiten Hybridgangstufe H2 und/oder der dritten Hybridgangstufe H3 erfolgen. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass die erste elektrische Antriebsmaschine 14 unterbrechungsfrei generatorisch arbeiten kann und so sowohl Bordnetz als auch die zweite elektrische Antriebsmaschine 20 mit elektrischer Leistung versorgen kann.Another example of this is what is known as serial switching. When the second switching element B is closed, a load-free change can preferably take place at the front-wheel drive between the first hybrid gear stage H1, the second hybrid gear stage H2 and/or the third hybrid gear stage H3. It is particularly advantageous here that the first electric drive machine 14 can operate as a generator without interruption and can thus supply both the vehicle electrical system and the second electric drive machine 20 with electric power.

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 40 bleibt mit dem Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden. Die Verbrennungsmaschine 16 wird am Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1 angebunden und die erste elektrische Antriebsmaschine 14 wird 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.An alternative connection of the first planetary gear set RS1 is not shown in the figures, but is also conceivable. With the alternative connection, the connections to the sun and ring gears are swapped. The output 40 remains connected to the planet carrier of the first planetary gear set RS1. The internal combustion engine 16 is connected to the ring gear of the first planetary gear set RS1 and the first electric drive machine 14 is connected to the sun gear of the first planetary gear set RS1. As a result, a smaller first electric drive machine 14 can be used, since a lower support torque has to be applied by the first electric drive machine 14 in the case of electrodynamic starting and electrodynamic shifting. In particular, when starting electrodynamically, the first electric drive machine 14 can be operated as a generator for a longer period of time, since the generator operation is abandoned later as the driving speed increases.

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 ein Zahnradpaar, eine Zahnradkette oder eine Kette antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle 24 verbunden werden.It goes without saying that a further electrical machine, in particular in the form of a high-voltage starter generator, can be arranged on the first transmission input shaft 24 . The high-voltage starter generator can preferably be connected in a drivingly effective manner to the first transmission input shaft 24 via a gear wheel pair, a gear wheel chain or a chain.

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.The invention has been comprehensively described and explained with reference to the drawings and the description. The description and explanation are intended to be exemplary and not limiting. The invention is not limited to the disclosed embodiments. Other embodiments or variations will become apparent to those skilled in the art upon use of the present invention upon a study of the drawings, the disclosure, and the claims that follow.

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.In the claims, the words "comprising" and "having" do not exclude the presence of other elements or steps. The undefined article "a" or "an" does not include the prefix presence of a plurality. A single element or unit can perform the functions of several of the units recited in the claims. The mere naming of some measures in several different dependent patent claims should not be understood to mean that a combination of these measures cannot also be used to advantage. Reference signs in the claims are not to be understood as restrictive. A method for operating a motor vehicle drive train 12 can be implemented, for example, in the form of a computer program that is executed on a control unit for motor vehicle drive train 12 . A computer program may be stored/distributed on a non-volatile medium, such as an optical memory or a solid state drive (SSD). A computer program may be distributed with and/or as part of hardware, for example via the Internet or via wired or wireless communication systems.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Kraftfahrzeugmotor vehicle
1212
Kraftfahrzeug-Antriebsstrangautomotive powertrain
1414
erste elektrische Antriebsmaschinefirst electric drive machine
1616
Verbrennungsmaschinecombustion engine
1818
Hybridgetriebehybrid transmission
2020
zweite elektrische Antriebsmaschinesecond electric drive machine
2222
Energiespeicherenergy storage
2424
erste Getriebeeingangswellefirst transmission input shaft
2626
zweite Getriebeeingangswellesecond transmission input shaft
2828
Abtriebswelleoutput shaft
3030
erste Zwischenwellefirst intermediate wave
3232
zweite Zwischenwellesecond intermediate wave
3434
Vorgelegewellecountershaft
3636
Vorgelege-HohlwelleCountershaft hollow
3838
Kurbelwellecrankshaft
4040
Abtriebdownforce
4242
Schaltmatrix switching matrix
A-EA-E
Schaltelementeswitching elements
K0K0
Verbrennungsmaschinenkupplunginternal combustion engine clutch
RS1RS1
erster Planetenradsatzfirst planetary gear set
RS2RS2
zweiter Planetenradsatzsecond planetary gear set
ST1-ST3ST1-ST3
Stirnradpaarespur gear pairs

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102011005562 A1 [0006]DE 102011005562 A1 [0006]

Claims (15)

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 ersten Zwischenwelle (30), die antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist; einer zweiten Zwischenwelle (32); einer Abtriebswelle (28) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einem Abtrieb (40); einem ersten Planetenradsatz (RS1), der mit der zweiten Zwischenwelle, der zweiten Getriebeeingangswelle und der Abtriebswelle verbunden ist; einer Vorgelegewelle (34); in mehreren Radsatzebenen angeordneten Stirnradpaaren (ST1, ST2, ST3) zum Bilden von Gangstufen; und mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen (A, B, C, D, E) zum Einlegen von Gangstufen, wobei die Vorgelegewelle mittels eines ersten Stirnradpaars antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindbar ist; das zweite Stirnradpaar antriebswirksam mit dem dritten Stirnradpaar verbunden ist; und die erste elektrische Antriebsmaschine an einer dem Abtrieb gegenüberliegenden Seite mit dem Hybridgetriebe antriebswirksam verbindbar ist.Hybrid transmission (18) for a motor vehicle drive train (12) of a motor vehicle (10), with: a first transmission input shaft (24) for operatively connecting the hybrid transmission to an internal combustion engine (16) of the motor vehicle; a second transmission input shaft (26) for operatively connecting the hybrid transmission to a first electric drive machine (14) of the motor vehicle; a first intermediate shaft (30) drivingly connected to the first transmission input shaft; a second intermediate shaft (32); an output shaft (28) for operatively connecting the hybrid transmission to an output (40); a first planetary gear set (RS1), which is connected to the second intermediate shaft, the second transmission input shaft and the output shaft; a countershaft (34); Spur gear pairs (ST1, ST2, ST3) arranged in several wheel set planes for forming gear stages; and several gear shifting devices with shifting elements (A, B, C, D, E) for engaging gears, wherein the countershaft can be drivingly connected to the second transmission input shaft by means of a first pair of spur gears; the second pair of spur gears is drivingly connected to the third pair of spur gears; and the first electric drive machine can be connected in a drivingly effective manner to the hybrid transmission on a side opposite the output. Hybridgetriebe (18) nach Anspruch 1, wobei ein Differential des Abtriebs (40) eine Differentialwelle umfasst, die als Vollwelle ausgebildet ist und von der ersten Zwischenwelle (30), der zweiten Zwischenwelle (32), 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 zweiten Getriebeeingangswelle und die Differentialwelle die zweite Getriebeeingangswelle vollständig durchdringt.Hybrid transmission (18) after claim 1 , wherein a differential of the output (40) comprises a differential shaft which is designed as a solid shaft and is surrounded at least in sections by the first intermediate shaft (30), the second intermediate shaft (32), the second transmission input shaft (26) and the output shaft (28). ; and an axial length of the differential shaft is greater than an axial length of the second transmission input shaft and the differential shaft completely penetrates the second transmission input shaft. 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 (40) 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 antriebwirksam mittels der Abtriebswelle verbunden ist.Hybrid transmission (18) according to any one of the preceding claims, wherein the hybrid transmission comprises a second planetary gear set (RS2) which is drivingly connected to the first planetary gear set (RS1) and a differential of the output (40); and a ring gear is preferably fixed in the second planetary gear set, a planetary gear carrier is connected to the differential of the output and a sun gear is drivingly connected to a planetary gear carrier of the first planetary gear set by means of the output shaft. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei an der Vorgelegewelle (34) eine Vorgelege-Hohlwelle (36) angeordnet ist; und das zweite Stirnradpaar (ST2) und das dritte Stirnradpaar (ST3) mittels der Vorgelege-Hohlwelle miteinander verbunden sind.Hybrid transmission (18) according to one of the preceding claims, wherein a countershaft hollow (36) is arranged on the countershaft (34); and the second pair of spur gears (ST2) and the third pair of spur gears (ST3) are connected to one another by means of the hollow countershaft. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Stirnradpaar (ST1) dazu ausgebildet ist, mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) verbunden zu werden.Hybrid transmission (18) according to one of the preceding claims, wherein the first pair of spur gears (ST1) is designed to be connected to the first electric drive machine (14). Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes (RS1) mit der zweiten Zwischenwelle (32) antriebswirksam verbunden ist und das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit der zweiten Getriebeeingangswelle (26) antriebswirksam verbunden ist; oder das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit der zweiten Zwischenwelle antriebswirksam verbunden ist und das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit der zweiten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden ist.Hybrid transmission (18) according to any one of the preceding claims, wherein the sun gear of the first planetary gear set (RS1) is drivingly connected to the second intermediate shaft (32) and the ring gear of the first planetary gear set is drivingly connected to the second transmission input shaft (26); or the ring gear of the first planetary gear set is drivingly connected to the second intermediate shaft and the sun gear of the first planetary gear set is drivingly connected to the second transmission input shaft. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Getriebeeingangswelle (26), die erste Zwischenwelle (30), die zweite Zwischenwelle (32) und die Abtriebswelle (28) koaxial zueinander angeordnet sind; die erste Getriebeeingangswelle (24), die zweite Getriebeeingangswelle, die erste Zwischenwelle, die zweite Zwischenwelle und die Abtriebswelle als Hohlwellen ausgebildet sind; und die erste Zwischenwelle und die zweite Zwischenwelle die zweite Getriebeeingangswelle zumindest abschnittsweise umgeben.Hybrid transmission (18) according to any one of the preceding claims, wherein the second transmission input shaft (26), the first intermediate shaft (30), the second intermediate shaft (32) and the output shaft (28) are arranged coaxially with one another; the first transmission input shaft (24), the second transmission input shaft, the first intermediate shaft, the second intermediate shaft and the output shaft are designed as hollow shafts; and the first intermediate shaft and the second intermediate shaft surround the second transmission input shaft at least in sections. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Getriebeeingangswelle (24) eine Verbrennungsmaschinenkupplung zum lösbaren antriebswirksamen Verbinden der ersten Getriebeeingangswelle mit der Verbrennungsmaschine (16) umfasst.Hybrid transmission (18) according to one of the preceding claims, wherein the first transmission input shaft (24) comprises an internal combustion engine clutch for releasably drivingly connecting the first transmission input shaft to the internal combustion engine (16). Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein erstes Schaltelement (A) dazu ausgebildet ist, die erste Zwischenwelle (30) mittels des zweiten Stirnradpaars (ST2) und des dritten Stirnradpaars (ST3) antriebswirksam mit der zweiten Zwischenwelle (32) zu verbinden; ein zweites Schaltelement (B) dazu ausgebildet ist, die Vorgelege-Hohlwelle (36) antriebswirksam mit der Vorgelegewelle (34) zu verbinden; ein drittes Schaltelement (C) dazu ausgebildet ist, die erste Zwischenwelle antriebswirksam mit der zweiten Zwischenwelle zu verbinden; ein viertes Schaltelement (D) dazu ausgebildet ist, die erste Zwischenwelle mittels des zweiten Stirnradpaars und des dritten Stirnradpaars antriebswirksam mit der Abtriebswelle (28) zu verbinden; und/oder ein fünftes Schaltelement (E) dazu ausgebildet ist, den ersten Planetenradsatz (RS1) zu verblocken.Hybrid transmission (18) according to one of the preceding claims, wherein a first shifting element (A) is designed to drive the first intermediate shaft (30) by means of the second pair of spur gears (ST2) and the third pair of spur gears (ST3) to the second intermediate shaft (32). connect; a second switching element (B) is designed to drivingly connect the countershaft (36) to the countershaft (34); a third switching element (C) is designed to drivingly connect the first intermediate shaft to the second intermediate shaft; a fourth switching element (D) is designed to drivingly connecting the first intermediate shaft to the output shaft (28) by means of the second pair of spur gears and the third pair of spur gears; and/or a fifth switching element (E) is designed to block the first planetary gear set (RS1). 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.Hybrid transmission (18) according to any one of the preceding claims, wherein the switching elements (A, B, C, D, E) are designed as form-fitting switching elements; and or at least two of the switching elements, preferably four switching elements, are designed as a double switching element and can be actuated by a double-acting actuator. 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 verbindbar ist.Motor vehicle drive train (12) for a motor vehicle (10), with: a hybrid transmission (18) according to any one of the preceding claims; an internal combustion engine (16) connectable to the first transmission input shaft (24); and a first electric drive machine (14) which can be connected to the second transmission input shaft (26) in a drivingly effective manner. 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.Motor vehicle drive train (12) after claim 11 , wherein the motor vehicle drive train preferably comprises a further electrical machine which is drivingly connected to the first transmission input shaft (24) and the first electrical drive machine (14) and/or preferably the further electrical machine can be controlled as a starter generator for starting the internal combustion engine (16). is; and/or can be controlled as a charging generator for charging an energy store (22). Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach Anspruch 11 oder 12, wobei ein Abtrieb (40) 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.Motor vehicle drive train (12) after claim 11 or 12 , wherein an output (40) of the hybrid transmission (18) is drivingly connected to a first motor vehicle axle and a second motor vehicle axle comprises an electric axle with a second electric drive motor (20); and preferably the first electric drive machine (14) and/or the further electric machine can be controlled as a generator for supplying power to the second electric drive machine (20) in order to set up a serial driving mode. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs (12) nach einem der Ansprüche 11 bis 13.Method for operating a motor vehicle drive train (12) according to one of Claims 11 until 13 . 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).Motor vehicle (10) comprising: a motor vehicle powertrain (12) according to any one of Claims 11 until 13 ; and an energy store (22) for storing energy to supply the first electric drive machine (14) and/or the second electric drive machine (20).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102017221775A1 (en) 2017-12-04 2019-06-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Hybrid powertrain
DE102020104791A1 (en) 2020-02-24 2021-08-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Gear assembly and drive unit

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