DE102022201810A1 - Kompaktes Hybridgetriebe in Planetenbauweise - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe (18) für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) eines Kraftfahrzeugs (10), mit: einer ersten Getriebeeingangswelle (28) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine (16) des Kraftfahrzeugs; einem Vorschaltradsatz (26) zum Erzeugen von wenigstens zwei Vorübersetzungen für die Verbrennungsmaschine; einem Hauptradsatz (30), der achsparallel zum Vorschaltradsatz angeordnet ist; einer zweiten Getriebeeingangswelle (32) zum Wirkverbinden des Hauptradsatzes mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) des Kraftfahrzeugs; einem Vierwellensystem (34) zum Verbinden des Hauptradsatz mit einem Abtrieb (40); einer ersten Abtriebswelle (36), die mit dem Vierwellensystem verbunden ist; einer zweiten Abtriebswelle (38) die mit dem Vierwellensystem verbunden ist; einem ersten Planetenradsatz (RS1), der mit der zweiten Abtriebswelle und der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist; und mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen (A, B, C, D, E, F) zum Einlegen von Gangstufen, wobei der Vorschaltradsatz mit einer Getriebeantriebswelle (24) antriebswirksam verbunden ist und mittels der ersten Getriebeeingangswelle mit dem Hauptradsatz verbindbar ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12), ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs und ein Kraftfahrzeug (10).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe, einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang mit einem solchen Hybridgetriebe, ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs.
  • Fahrzeuge werden zunehmend mit Hybridantrieben, d. h. mit wenigstens zwei verschiedenen Antriebsquellen ausgestattet. Hybridantriebe können zur Verminderung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen beitragen. Es haben sich weitgehend Antriebsstränge mit einem Verbrennungsmotor und einem oder mehreren Elektromotoren als Parallelhybrid oder als Mischhybrid durchgesetzt. Derartige Hybridantriebe weisen im Kraftfluss eine im Wesentlichen parallele Anordnung des Verbrennungsmotors und des Elektroantriebs auf. Hierbei können sowohl eine Überlagerung der Antriebsmomente als auch eine Ansteuerung mit rein verbrennungsmotorischem Antrieb oder rein elektromotorischem Antrieb ermöglicht werden. Da sich die Antriebsmomente des Elektroantriebs und des Verbrennungsmotors je nach Ansteuerung addieren können, ist eine vergleichsweise kleinere Auslegung des Verbrennungsmotors und/oder dessen zeitweise Abschaltung möglich. Hierdurch kann eine signifikante Reduzierung der CO2-Emissionen ohne nennenswerte Leistungs- bzw. Komforteinbußen erreicht werden. Die Möglichkeiten und Vorteile eines Elektroantriebs können somit mit den Reichweiten-, Leistungs- und Kostenvorteilen von Brennkraftmaschinen verbunden werden.
  • Ein Nachteil der oben genannten Hybridantriebe besteht in einem im Allgemeinen komplexeren Aufbau, da beide Antriebsquellen vorzugsweise mit nur einem Getriebe Antriebsleistung auf eine Antriebswelle übertragen. Hierdurch sind derartige Getriebe meist aufwendig und kostenintensiv in der Produktion. Eine Reduzierung der Komplexität im Aufbau eines Hybridgetriebes geht meistens mit einer Einbuße an Variabilität einher.
  • Dieser Nachteil kann zumindest teilweise mittels dedizierter Hybridgetriebe oder „Dedicated Hybrid Transmissions“ (DHT) überwunden werden, bei denen eine elektrische Maschine in das Getriebe integriert wird, um den vollen Funktionsumfang darzustellen. Beispielsweise kann im Getriebe insbesondere der mechanische Getriebeteil vereinfacht werden, etwa durch Entfall des Rückwärtsgangs, wobei stattdessen mindestens eine elektrische Maschine genutzt wird.
  • Dedizierte Hybridgetriebe können aus bekannten Getriebekonzepten hervorgehen, also aus Doppelkupplungsgetrieben, Wandler-Planetengetrieben, stufenlosen Getrieben (CVT) oder automatisierten Schaltgetrieben. Die elektrische Maschine wird dabei vorzugsweise zum Teil des Getriebes.
  • Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2013 215 114 A1 ist ein Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs bekannt, der einen Verbrennungsmotor mit einer Triebwelle, eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine mit einem Rotor, ein in Vorgelegebauweise ausgeführtes automatisiertes Schaltgetriebe mit einer Eingangswelle und mindestens einer Ausgangswelle sowie ein in Planetenbauweise ausgebildetes Überlagerungsgetriebe mit zwei Eingangselementen und einem Ausgangselement aufweist. Bei diesem Hybridantrieb ist vorgesehen, dass das Überlagerungsgetriebe koaxial über einem freien Ende der Ausgangswelle angeordnet ist und dass das erste Eingangselement des Überlagerungsgetriebes drehfest mit einer koaxial über der Ausgangswelle angeordneten Hohlwelle verbunden ist, die zur Ankopplung des Verbrennungsmotors über ein Koppelschaltelement drehfest mit einem Losrad der unmittelbar axial benachbarten Stirnradstufe des Schaltgetriebes sowie zur Überbrückung des Überlagerungsgetriebes über ein Überbrückungsschaltelement drehfest mit dem zweiten Eingangselement oder dem Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes verbindbar ist. Ferner ist vorgesehen, dass das zweite Eingangselement des Überlagerungsgetriebes permanent mit dem Rotor der Elektromaschine in Triebverbindung steht und dass das Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist.
  • Vor diesem Hintergrund stellt sich einem Fachmann die Aufgabe, ein kompaktes Hybridgetriebe mit einfachem mechanischem Aufbau zu schaffen. Weiterhin soll bevorzugt eine Antriebsstrangkonfiguration realisiert werden, bei der das Hybridgetriebe koaxial zu den Abtriebswellen positioniert ist und die Verbrennungsmaschine und/oder die elektrische Antriebsmaschine achsparallel dazu angeordnet werden kann.
  • Insbesondere soll ein Viergang-Getriebe geschaffen werden mit dem Laden in Neutral, elektrodynamisches Anfahren, EDA, sowie elektrodynamische Schaltungen, EDS, möglich sind.
  • Die obige Aufgabe wird gelöst von einem Hybridgetriebe für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit:
    • einer ersten Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine des Kraftfahrzeugs;
    • einem Vorschaltradsatz zum Erzeugen von wenigstens zwei Vorübersetzungen für die Verbrennungsmaschine;
    • einem Hauptradsatz, der achsparallel zum Vorschaltradsatz angeordnet ist;
    • einer zweiten Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hauptradsatzes mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs;
    • einem Vierwellensystem zum Verbinden des Hauptradsatz mit einem Abtrieb;
    • einer ersten Abtriebswelle, die mit dem Vierwellensystem verbunden ist;
    • einer zweiten Abtriebswelle, die mit dem Vierwellensystem verbunden ist;
    • einem ersten Planetenradsatz, der mit der zweiten Abtriebswelle und der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist; und
    • mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen zum Einlegen von Gangstufen, wobei
    • der Vorschaltradsatz mit einer Getriebeantriebswelle antriebswirksam verbunden ist und mittels der ersten Getriebeeingangswelle mit dem Hauptradsatz verbindbar ist.
  • Die obige Aufgabe wird ferner gelöst von einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit:
    • einem Hybridgetriebe wie zuvor definiert;
    • einer Verbrennungsmaschine, die mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar ist, und
    • einer ersten elektrischen Antriebsmaschine, die mit der zweiten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden ist.
  • Die obige Aufgabe wird zudem gelöst von einem Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs wie zuvor definiert.
  • Die obige Aufgabe wird schließlich gelöst von einem Kraftfahrzeug mit:
    • einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang wie zuvor definiert; und
    • einem Energiespeicher zum Speichern von Energie zum Versorgen der ersten elektrischen Antriebsmaschine und/oder einer zweiten elektrischen Antriebsmaschine.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere können der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, das Kraftfahrzeug sowie das Verfahren entsprechend den für das Hybridgetriebe in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Ausgestaltungen ausgeführt sein.
  • Durch eine erste Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine und eine zweite Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine kann technisch einfach ein kompaktes Hybridgetriebe geschaffen werden. Eine Wirkverbindung kann sowohl schaltbar als auch nicht schaltbar ausgeführt sein. Insbesondere kann ein Hybridgetriebe geschaffen werden, das um eine der Fahrzeugwellen an der Vorderachse angeordnet ist, wobei die Verbrennungsmaschine und die erste elektrische Antriebsmaschine achsparallel dazu angeordnet sind. Durch einen Vorschaltradsatz zum Erzeugen von wenigstens zwei Vorübersetzungen für die Verbrennungsmaschine kann eine hohe Variabilität für die Hybridgangstufen des Hybridgetriebes geschaffen werden. Ein Hauptradsatz, der achsparallel zum Vorschaltradsatz angeordnet ist, ermöglicht einen flexiblen Aufbau des Hybridgetriebes. Vorzugsweise ist der Vorschaltradsatz über ein Zugmittelgetriebe oder eine Zahnräderkette mit dem Hauptradsatz verbunden. Ein Vierwellensystem zum Verbinden des Hauptradsatzes mit dem Abtrieb ermöglicht technisch einfach ein Einrichten einer ersten und zweiten Abtriebsübersetzung mittels des Vierwellensystems. Durch einen Planetenradsatz, der mit der zweiten Abtriebswelle und der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist, kann technisch einfach ein effizienter elektrodynamischer Überlagerungszustand eingerichtet werden. Es werden elektrodynamische Schaltungen sowie ein elektrodynamisches Anfahren ermöglicht. Dadurch, dass der Vorschaltradsatz mittels der ersten Getriebeeingangswelle mit dem Hauptradsatz verbindbar ist, kann eine bereits vorübersetzte Antriebsleistung der Verbrennungsmaschine in den Hauptradsatz eingebracht werden. Das Hybridgetriebe ermöglicht einen einfachen Aufbau mit vorzugsweise nur drei Aktoren bei einer kompakten Bauweise. Das Hybridgetriebe weist eine geringe Bauteilbelastung, geringe Getriebeverluste sowie einen guten Verzahnungswirkungsgrad sowohl verbrennungsmotorisch als auch elektrisch auf. Ferner kann mit dem Hybridgetriebe eine vorteilhafte Übersetzungsreihe eingerichtet werden. Es werden abtriebsgestützte Schaltungen sowie elektrodynamisches Anfahren ermöglicht. Bei einer derartigen Getriebekonstruktion sind die einzelnen Schaltelemente vorteilhaft mit Aktoren erreichbar. Es versteht sich, dass die Verbrennungsmaschine vorzugsweise mittels der Getriebeantriebswelle und des Vorschaltradsatzes mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar ist.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst ein Differential des Abtriebs eine Differentialwelle, die als Vollwelle ausgebildet ist und von der zweiten Getriebeeingangswelle und den Abtriebswellen zumindest abschnittsweise umgeben ist. Ergänzend ist eine axiale Länge der Differentialwelle größer als eine axiale Länge der ersten Abtriebswelle, wobei die Differentialwelle die erste Abtriebswelle 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 der Verbrennungsmaschine und eine achsparallele Anbindung der ersten elektrischen Antriebsmaschine. Besonders bevorzugt ist das Hybridgetriebe dazu ausgebildet, um eine Vorderachse eines Kraftfahrzeugs herum angeordnet zu werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Vierwellensystem einen gestuften Planetenradsatz. Hierdurch kann technisch einfach eine erste und zweite Abtriebsübersetzung mittels der ersten und zweiten Abtriebswelle sowie des Vierwellensystems eingerichtet werden. Ferner kann ein Vierwellensystem in Form eines gestuften Planetenradsatzes ebenfalls vorteilhaft um eine Differentialwelle herum angeordnet werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist im gestuften Planetenradsatz ein Hohlrad festgesetzt, ein Planetenradträger mit dem Differential des Abtriebs verbunden und jeweils ein Sonnenrad mit einer der Abtriebswellen verbunden. Es versteht sich, dass anstatt des gestuften Planetenradsatzes auch eine Stirnradstufe als Abtriebsradsatz Anwendung finden kann. Insbesondere ist es denkbar, eine Abtriebshohlwelle vorzusehen, die über drei kämmende Stirnradpaare mit dem ersten Planetenradsatz und dem Differential des Abtriebs in Wirkverbindung steht. Durch ein Festsetzen eines Hohlrads kann technisch einfach mit einem gestuften Planetenradsatz eine erste sowie eine zweite Abtriebsübersetzung eingerichtet werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die erste Getriebeeingangswelle eine Verbrennungsmaschinenkupplung zum lösbaren antriebswirksamen Verbinden der ersten Getriebeeingangswelle mit dem Vorschaltradsatz. Es versteht sich, dass die Verbrennungsmaschinenkupplung als Klauenschaltelement oder als Reibschaltelement ausgebildet sein kann. Durch eine Verbrennungsmaschinenkupplung kann die Verbrennungsmaschine samt dem Vorschaltradsatz vom Hybridgetriebe entkoppelt werden und so ein hocheffizienter, rein elektrischer Fahrmodus mittels des Hybridgetriebes eingerichtet werden. Insbesondere kann durch eine vorteilhafte Anordnung der Verbrennungsmaschinenkupplung auch der Vorschaltradsatz entkoppelt werden, sodass dieser nicht unnötig mitgeschleppt werden muss. 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 im Hybridgetriebe finden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden und das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar. Alternativ ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden und das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar. 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 alternativ nur ein geringes Stützmoment beim elektrodynamischen Anfahren und bei elektrodynamischen Schaltungen aufbringen. Ferner kann durch die beiden alternativen Anbindungen eine Dauer des generatorischen Betriebs beim elektrodynamischen Anfahren höher oder geringer ausfallen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Vorschaltradsatz genau einen zweiten Planetenradsatz auf. Ergänzend weist der Hauptradsatz genau einen ersten Planetenradsatz auf. Weiterhin ergänzend weist das Hybridgetriebe genau ein Vierwellensystem auf. Hierdurch kann ein hochkompaktes Hybridgetriebe geschaffen werden. Insbesondere ermöglicht ein Vorschaltradsatz in Form eines Planetenradsatzes eine bauraumeffiziente Möglichkeit, eine Antriebsleistung der Verbrennungsmaschine vorzuübersetzen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein erstes Schaltelement dazu ausgebildet, mittels des Vorschaltradsatzes eine erste Übersetzung einzurichten. Ergänzend oder alternativ ist ein zweites Schaltelement dazu ausgebildet, mittels des Vorschaltradsatzes eine zweite Übersetzung einzurichten. Weiterhin ergänzend oder alternativ ist ein drittes Schaltelement dazu ausgebildet, die erste Getriebeeingangswelle antriebswirksam mit dem ersten Planetenradsatz zu verbinden. Weiterhin ergänzend oder alternativ ist ein viertes Schaltelement dazu ausgebildet, die erste Getriebeeingangswelle antriebswirksam mit der ersten Abtriebswelle zu verbinden. Weiterhin ergänzend oder alternativ ist ein fünftes Schaltelement dazu ausgebildet, den ersten Planetenradsatz zu verblocken. Schließlich ist weiterhin ergänzend oder alternativ vorzugsweise ein sechstes Schaltelement dazu ausgebildet, ein Planetenradsatzelement des ersten Planetenradsatzes festzusetzen. Durch diese vorteilhafte Anordnung der Schaltelemente können mit dem Hybridgetriebe vier Hybridgangstufen, eine, bevorzugt zwei reine Elektrogangstufen, zwei elektrodynamische Überlagerungszustände eingerichtet werden. Es kann ein variables und kompaktes Hybridgetriebe geschaffen werden, mit dem elektrodynamisches Anfahren sowie elektrodynamische Schaltungen möglich sind.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die erste Abtriebswelle und die zweite Abtriebswelle koaxial zueinander angeordnet. Ergänzend oder alternativ sind die erste Getriebeeingangswelle, die zweite Getriebeeingangswelle, die erste Abtriebswelle und die zweite Abtriebswelle als Hohlwellen ausgebildet. Durch die koaxiale Anordnung der Abtriebswellen kann ein axial und radial kompaktes Hybridgetriebe geschaffen werden. Durch die Ausbildung der Getriebeeingangswellen und der Abtriebswellen als Hohlwellen kann eine vorteilhafte Anordnung des Hybridgetriebes um eine Differentialwelle herum verbessert werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet. Ergänzend oder alternativ sind wenigstens zwei der Schaltelemente, bevorzugt vier Schaltelemente, besonders bevorzugt sechs Schaltelemente, als Doppelschaltelement ausgebildet und von einem doppeltwirkenden Aktor betätigbar. Formschlüssige Schaltelemente ermöglichen ein hocheffizientes und kostengünstiges Hybridgetriebe. Der technische Aufbau und der Betrieb des Hybridgetriebes kann durch ein Doppelschaltelement weiter vereinfacht werden. Insbesondere kann ein Doppelschaltelement mittels eines einzigen Aktors geschaltet werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang vorzugsweise eine weitere elektrische Maschine, die mit der ersten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden ist. Die erste elektrische Antriebsmaschine und/oder vorzugsweise die weitere elektrische Maschine ist als Startergenerator zum Starten der Verbrennungsmaschine ansteuerbar. Ergänzend oder alternativ ist die erste elektrische Antriebsmaschine und/oder vorzugsweise die weitere elektrische Maschine als Ladegenerator zum Laden eines Energiespeichers ansteuerbar. Die weitere elektrische Maschine ist vorzugsweise als Hochvolt-Startergenerator ausgebildet. Hierdurch kann ein effizienter Kraftfahrzeug-Antriebsstrang geschaffen werden. Insbesondere kann der Kraftstoffverbrauch reduziert werden. Es versteht sich, dass auf einen zusätzlichen Anlasser für die Verbrennungsmaschine verzichtet werden kann, da die erste elektrische Antriebsmaschine und/oder vorzugsweise der Hochvolt-Startergenerator die Verbrennungsmaschine anschleppen kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Abtrieb des Hybridgetriebes mit einer ersten Kraftfahrzeugachse antriebswirksam verbindbar, wobei eine zweite Kraftfahrzeugachse eine elektrische Achse mit einer zweiten elektrischen Antriebsmaschine umfasst. Hierdurch kann technisch einfach ein Hybrid-Antriebsstrang mit Allradantrieb geschaffen werden. Ferner kann durch den Kraftfahrzeug-Antriebsstrang ein zugkraftunterbrechungsfreies Schalten technisch einfach ermöglicht werden, da die elektrische Achse bei Schaltungen im Hybridgetriebe die Zugkraft aufrechterhalten kann. Zudem kann ein ausfallsicherer Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug geschaffen werden, da im Falle eines aufgebrauchten Energiespeichers für die zweite elektrische Antriebsmaschine ein sogenannter serieller Fahrmodus einrichtbar ist. Bei dem seriellen Fahrmodus wird vorzugsweise die weitere elektrische Maschine von der Verbrennungsmaschine generatorisch betrieben und die so erzeugte Energie der zweiten elektrischen Antriebsmaschine zur Verfügung gestellt. Vorzugsweise ist 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. Es versteht sich, dass die weitere elektrische Maschine auch zum Versorgen der ersten elektrischen Antriebsmaschine ansteuerbar ist.
  • Ein Festsetzen eines Elements eines Planetenradsatzes bzw. eines Vierwellensystems ist insbesondere als ein Blockieren einer Drehung des Elements um seine Rotationsachse zu verstehen. Vorzugsweise wird dabei das Element mittels eines Schaltelements drehfest mit einem statischen Bauteil wie einem Rahmen und/oder einem Getriebegehäuse verbunden. Es ist auch denkbar, das Element bis zu einem Stillstand zu bremsen.
  • Ein Verblocken eines Planetenradsatzes bzw. eines Vierwellensystems umfasst ein antriebswirksames Verbinden zweier Zahnräder und/oder des Planetenradträgers und eines Zahnrads des Planetenradsatzes bzw. des Vierwellensystems, sodass diese gemeinsam mit der gleichen Umdrehungszahl um denselben Punkt, vorzugsweise den Mittelpunkt des Planetenradsatzes bzw. des Vierwellensystems, rotieren. Beim Verblocken zweier Zahnräder und/oder eines Planetenradträgers und eines Zahnrads des Planetenradsatzes wirkt der Planetenradsatz bzw. das Vierwellensystem vorzugsweise wie eine Welle, es findet insbesondere keine Übersetzung im Planetenradsatz bzw. im Vierwellensystem statt.
  • Unter „antriebswirksam verbunden“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine nicht schaltbare Verbindung zwischen zwei Bauteilen verstanden werden, welche zu einer permanenten Übertragung einer Drehzahl, eines Drehmoments und/oder Antriebsleistung vorgesehen ist. Die Verbindung kann dabei sowohl direkt oder über eine Festübersetzung erfolgen. Die Verbindung kann beispielsweise über eine feste Welle, eine Verzahnung, insbesondere eine Stirnradverzahnung, und/oder ein Umschlingungsmittel, insbesondere ein Zugmittelgetriebe, erfolgen.
  • Unter „antriebswirksam verbindbar“, „kann antriebswirksam verbunden werden“ oder „ist zum antriebswirksamen Verbinden ausgebildet“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein schaltbares Verbinden zwischen zwei Bauteilen verstanden werden, welches in einem geschlossenen Zustand zu einer temporären Übertragung einer Drehzahl, eines Drehmoments und/oder einer Antriebsleistung vorgesehen ist. In einem geöffneten Zustand überträgt das schaltbare Verbinden vorzugsweise temporär im Wesentlichen keine Drehzahl, kein Drehmoment und/oder keine Antriebsleistung.
  • Unter Standladen bzw. Laden in Neutral ist insbesondere das Betreiben der elektrischen Antriebsmaschine als Generator zu verstehen, vorzugsweise bei einem Stillstand mit laufender Verbrennungsmaschine, um einen Energiespeicher zu befüllen und/oder eine Bordelektronik zu speisen.
  • Ein Aktor ist vorliegend insbesondere ein Bauteil, das ein elektrisches Signal in eine mechanische Bewegung umsetzt. Vorzugsweise führen Aktoren, die mit Doppelschaltelementen verwendet werden, Bewegungen in zwei entgegengesetzte Richtungen aus, um in der ersten Richtung ein Schaltelement des Doppelschaltelements zu schalten und in der zweiten Richtung das andere Schaltelement zu schalten.
  • Ein Gangstufenwechsel, insbesondere ein serielles Schalten, erfolgt insbesondere durch Abschalten eines Schaltelements und/oder einer Kupplung und gleichzeitiges Aufschalten des Schaltelements und/oder der Kupplung für die nächsthöhere oder -niedrigere Gangstufe. Das zweite Schaltelement und/oder die zweite Kupplung übernimmt also Stück für Stück das Drehmoment vom ersten Schaltelement und/oder von der ersten Kupplung, bis am Ende des Gangstufenwechsels das gesamte Drehmoment vom zweiten Schaltelement und/oder der zweiten Kupplung übernommen wird. Bei vorheriger Synchronisation kann ein Gangwechsel schneller erfolgen, vorzugsweise können dabei formschlüssige Schaltelemente Anwendung finden.
  • Eine Verbrennungsmaschine kann insbesondere jede Maschine sein, die durch Verbrennen eines Antriebsmittels, wie Benzin, Diesel, Kerosin, Ethanol, Flüssiggas, Autogas etc. eine Drehbewegung erzeugen kann. Eine Verbrennungsmaschine kann beispielsweise ein Ottomotor, ein Dieselmotor, ein Wankelmotor oder ein Zweitaktmotor sein.
  • Beim seriellen Fahren oder Kriechen wird eine elektrische Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs generatorisch von einer Verbrennungsmaschine des Kraftfahrzeugs betrieben. Die so erzeugte Energie wird dann einer weiteren elektrischen Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt, um Antriebsleistung bereitzustellen.
  • Eine elektrische Fahrzeugachse, oder kurz elektrische Achse, ist vorzugsweise eine Nicht-Haupt-Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs, bei der mittels einer elektrischen Antriebsmaschine Antriebsleistung auf Räder des Kraftfahrzeugs übertragen werden kann. Es versteht sich, dass die elektrische Antriebsmaschine auch mittels eines Getriebes angebunden sein kann. Mittels einer elektrischen Achse kann ganz oder teilweise eine Zugkraft aufrechterhalten werden, wenn im Getriebe für eine Haupt-Antriebsachse ein Gangwechsel erfolgt. Ferner kann mittels einer elektrischen Achse zumindest teilweise eine Allrad-Funktionalität eingerichtet werden.
  • Ein elektrodynamisches Anfahrelement (EDA) bewirkt, dass über einen oder mehrere Planetenradsätze eine Drehzahlüberlagerung von Verbrennungsmaschinen-Drehzahl und elektrischer Antriebsmaschinen-Drehzahl stattfindet, sodass ein Anfahren eines Kraftfahrzeugs aus dem Stillstand bei laufender Verbrennungsmaschine, vorzugsweise ohne Reibkupplung, möglich ist. Dabei stützt die elektrische Antriebsmaschine ein Drehmoment ab. Vorzugsweise ist die Verbrennungsmaschine nicht mehr durch eine Anfahrkupplung oder dergleichen vom Getriebe trennbar. Durch Verwenden eines EDAs können vorzugsweise Anlasser, Generator und Anfahrkupplung beziehungsweise hydrodynamischer Wandler entfallen. Dabei baut ein EDA insbesondere so kompakt, dass alle Komponenten im serienmäßigen Kupplungsgehäuse ohne Verlängerung des Getriebes Platz finden. Das elektrodynamische Anfahrelement kann beispielsweise über einen weich abgestimmten Torsionsdämpfer fest mit einer Verbrennungsmaschine und insbesondere einem Schwungrad einer Verbrennungsmaschine verbunden sein. Somit können die elektrische Antriebsmaschine und die Verbrennungsmaschine wahlweise gleichzeitig oder alternativ betrieben werden. Hält das Kraftfahrzeug an, können elektrische Antriebsmaschine und Verbrennungsmaschine abgeschaltet werden. Aufgrund einer guten Regelbarkeit der elektrischen Antriebsmaschine wird eine sehr hohe Anfahrqualität erreicht, die der eines Antriebs mit Wandlerkupplung entsprechen kann.
  • Bei einer sogenannten elektrodynamischen Schaltung (EDS) findet wie beim EDA-Anfahren über einen oder mehrere Planetenradsätze eine Drehzahlüberlagerung von Verbrennungsmaschinen-Drehzahl und elektrischer Antriebsmaschinen-Drehzahl statt. Zum Schaltungsbeginn werden die Drehmomente der elektrischen Antriebsmaschine und der Verbrennungsmaschine angepasst, sodass das auszulegende Schaltelement lastfrei wird. Nach dem Öffnen dieses Schaltelements erfolgt eine Drehzahlanpassung unter Erhaltung der Zugkraft, sodass das einzulegende Schaltelement synchron wird. Nach dem Schließen des Schaltelements erfolgt die Lastaufteilung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Antriebsmaschine beliebig je nach Hybrid-Betriebsstrategie. Das elektrodynamische Schaltverfahren hat den Vorteil, dass das zu schaltende Schaltelement des Zielgangs durch das Zusammenspiel der elektrischen Antriebsmaschine und der Verbrennungsmaschine synchronisiert wird, wobei die elektrische Antriebsmaschine vorzugsweise präzise regelbar ist. Ein weiterer Vorteil des EDS-Schaltverfahrens ist, dass eine hohe Zugkraft erreicht werden kann, da sich die Drehmomente der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine im Hybridgetriebe summieren.
  • Ein Vierwellensystem kann aus mehreren Radsätzen bestehen, deren Wellen entsprechend miteinander verkoppelt sind. Die Radsätze können verschiedene Bauformen aufweisen, z. B. Plus- oder Minus-Planetenradsätze, reduzierte Planetenradsätze. Ferner kann auch ein Stufenplanetenradsystem ein Vierwellensystem ausbilden. Durch zwei definierte Drehzahlen sind vorzugsweise alle Wellen im Vierwellensystem definiert.
  • Unter einem gestuften Planetenradsatz kann insbesondere ein Planetenradsatz verstanden werden, der ein erstes Sonnenrad, ein zweites Sonnenrad, einen ersten Satz von Planetenrädern, einen zweiten Satz von Planetenrädern und ein Hohlrad aufweist. Die Sätze von Planetenrädern sind über einen gemeinsamen Planetenradträger miteinander verbunden sind. Ein Satz der Planetenräder ist in Eingriff mit dem Hohlrad. Vorzugsweise weisen die beiden Sonnenräder verschiedene Radien auf. Weiterhin kann der erste Satz von Planetenrädern Planetenräder umfassen, die einen von den Planetenrädern des zweiten Satzes von Planetenrädern verschiedenen Radius aufweisen.
  • 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 reduzierte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Hybridgetriebes gemäß 2;
    • 4 schematisch die Schaltzustände des Hybridgetriebes gemäß der 3;
    • 5 eine schematische Darstellung einer Variante eines Hybridgetriebes;
    • 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante eines Hybridgetriebes;
    • 7 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante eines Hybridgetriebes; und
    • 8 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante eines Hybridgetriebes.
  • In 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 10 mit einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 gezeigt. Der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 weist eine erste elektrische Antriebsmaschine 14 und eine Verbrennungsmaschine 16 auf, die mittels eines Hy-bridgetriebes 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 2 ist schematisch eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 in einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 gezeigt. Die Darstellung entspricht dabei einer Art Schaltplan, wobei die durch Schaltelemente einrichtbaren Verbindungen als Kreise am Ende einer offenen Verbindung dargestellt sind.
  • Das Hybridgetriebe 18 weist eine Getriebeantriebswelle 24 auf, die vorzugsweise antriebswirksam mit einer Kurbelwelle der nicht gezeigten Verbrennungsmaschine 16 verbunden ist. Mittels der Getriebeantriebswelle 24 wird Antriebsleistung in einen Vorschaltradsatz 26 eingebracht. Mittels des Vorschaltradsatzes 26 können durch Einlegen eines ersten Schaltelements A oder eines zweiten Schaltelements B zwei Vorübersetzungen eingerichtet werden. Der Vorschaltradsatz 26 ist über eine erste Getriebeeingangswelle 28 mit einem Hauptradsatz 30 des Hybridgetriebes 18 verbunden.
  • Insbesondere kann durch Einlegen eines dritten Schaltelements C oder eines vierten Schaltelements D die erste Getriebeeingangswelle 28 antriebswirksam mit dem Hauptradsatz 30 verbunden werden. Der Hauptradsatz 30 umfasst einen ersten Planetenradsatz RS1, wobei ein Hohlrad Ho durch Einlegen des dritten Schaltelements C antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle 28 verbindbar ist.
  • Ein Sonnenrad So des ersten Planetenradsatzes RS1 ist mittels einer zweiten Getriebeeingangswelle 32 antriebswirksam mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 verbunden.
  • Ein Planetenradträger Pt des ersten Planetenradsatzes RS1 kann durch Einlegen eines fünften Schaltelements E antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle 32 und folglich dem Sonnenrad So des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden werden.
  • Durch Einlegen des fünften Schaltelements E wird der erste Planetenradsatz RS1 verblockt.
  • Der Hauptradsatz 30 umfasst ferner ein Vierwellensystem 34, das antriebswirksam mit einer ersten Abtriebswelle 36 und einer zweiten Abtriebswelle 38 verbunden ist.
  • Die erste Abtriebswelle 36 kann durch Einlegen des vierten Schaltelements D antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle 28 verbunden werden. Die zweite Abtriebswelle 38 ist antriebswirksam mit dem Planetenradträger Pt des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden.
  • Im Vierwellensystem 34 ist ein Hohlrad festgesetzt und der Planetenradträger antriebswirksam mit einem Abtrieb 40 verbunden. In der gezeigten Ausführungsform umfasst das Vierwellensystem 34 einen gestuften Planetenradsatz.
  • In 3 ist eine detaillierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Das Hybridgetriebe 18 weist einen Vorschaltradsatz 26 in Form eines zweiten Planetenradsatzes RS2 auf.
  • Im zweiten Planetenradsatz RS2 ist ein Hohlrad vorzugsweise über einen Drehschwingungsdämpfer oder ein anderes Element zur Drehschwingungsentkopplung mit der Getriebeantriebswelle 24 verbunden. Ein Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes RS2 ist antriebswirksam mittels einer Verbrennungsmaschinenkupplung K0 mit der ersten Getriebeeingangswelle 28 verbindbar. Ein Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes RS2 ist durch Einlegen des ersten Schaltelements A antriebswirksam mit dem Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbindbar. Das erste Schaltelement A verblockt folglich den zweiten Planetenradsatz RS2.
  • Durch Einlegen eines zweiten Schaltelements B kann das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes RS2 festgesetzt, also antriebswirksam mit einem drehfesten Bauteil verbunden werden. Das erste Schaltelement A ist mit dem zweiten Schaltelement B zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst.
  • Die erste Getriebeeingangswelle 28 ist über ein Zugmittelgetriebe oder eine Zahnradkette antriebswirksam mit dem Hauptradsatz 30 verbunden. Dabei ist an der ersten Getriebeeingangswelle 28 ein Festrad angeordnet, das antriebswirksam ein Losrad am Hauptradsatz 30 antreiben kann. Dieses Losrad kann durch Einlegen eines dritten Schaltelements C antriebswirksam mit dem Losrad des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden werden. Ferner kann das vorgenannte Losrad durch Einlegen eines vierten Schaltelements D antriebswirksam mit der ersten Abtriebswelle 36 verbunden werden. Das dritte Schaltelement C ist mit dem vierten Schaltelement D zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst.
  • Ein Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes RS1 ist antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle 32 verbunden, wobei die zweite Getriebeeingangswelle 32 über eine Zahnradkette antriebswirksam mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 verbunden ist.
  • Ein Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes RS1 ist antriebswirksam mit der zweiten Abtriebswelle 38 verbunden, wobei die zweite Abtriebswelle 38 durch Einlegen eines fünften Schaltelements E antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle 32 verbindbar ist. Folglich kann durch Einlegen des fünften Schaltelements E ein Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes RS1 antriebswirksam mit einem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden werden, der erste Planetenradsatz RS1 wird dabei verblockt.
  • Das Vierwellensystem 34 umfasst in dem gezeigten Beispiel einen gestuften Planetenradsatz, wobei die Abtriebswellen 36, 38 jeweils mit den Sonnenrädern des Vierwellensystems 34 verbunden sind und das Vierwellensystem 34 mittels des Planetenradträgers mit einem Differential des Abtriebs 40 verbunden ist. Ferner ist ein Hohlrad des Vierwellensystems 34 festgesetzt.
  • Das Differential des Abtriebs 40 weist eine Differentialwelle auf, die als Vollwelle ausgebildet ist und die Abtriebswellen 36, 38, insbesondere die erste Abtriebswelle 36, vollständig durchdringt. An der Differentialwelle ist zudem das Losrad, das antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle 28 verbunden ist, angeordnet.
  • Folglich sind die erste Getriebeeingangswelle 28, die zweite Getriebeeingangswelle 32, die erste Abtriebswelle 36 und die zweite Abtriebswelle 38 als Hohlwellen ausgebildet. Ferner sind die zweite Getriebeeingangswelle 32, die erste Abtriebswelle 36 und die zweite Abtriebswelle 38 koaxial zueinander und jeweils achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle 28 angeordnet.
  • Es versteht sich, dass alle Schaltelemente A bis E als formschlüssige Schaltelemente, beispielsweise Klauenschaltelemente, ausgeführt sein können. Die Anbindung der ersten elektrischen Antriebsmaschine erfolgt vorzugsweise achsparallel zum Getriebe. Hierbei kann eine Anbindung über eine Kette oder ein oder mehrere Stirnräder erfolgen.
  • Das Hybridgetriebe 18 umfasst ferner eine weitere elektrische Maschine 42, die vorzugsweise als Hochvoltstartergenerator ausgebildet ist und antriebswirksam ebenfalls über eine Kette oder ein oder mehrere Stirnräder mit der ersten Getriebeeingangswelle 28 verbunden ist. Die Anbindung erfolgt dabei derart, dass durch Öffnen der Verbrennungsmaschinenkupplung K0 die weitere elektrische Maschine 42 nicht vom Hauptradsatz 30 entkoppelt ist.
  • Die nicht gezeigte Verbrennungsmaschine 16 ist vorzugsweise achsparallel zum Hybridgetriebe 18 angeordnet.
  • Das Element zur Drehschwingungsentkopplung kann beispielsweise einen Torsionsdämpfer, ein Zweimassenschwungrad oder andere prinzipiell im Stand der Technik bekannte Maßnahmen zur Schwingungsentkopplung aufweisen.
  • In dem gezeigten Beispiel verblockt das fünfte Schaltelement E den ersten Planetenradsatz durch Verbinden von zwei der drei Planetenradsatzelemente. Neben der gezeigten Möglichkeit sind hier insgesamt drei Möglichkeiten zum Verblocken vorhanden. Es könnten, wie gezeigt, Sonnenrad und der Planetenradträger miteinander verbunden werden. Ferner könnten die Sonne und das Hohlrad miteinander verbunden werden. Weiterhin könnten das Hohlrad und der Planetenradträger miteinander verbunden werden.
  • In 4 sind in einer Schaltmatrix 44 in einer ersten Spalte vier Hybridgangstufen H1 bis H4, eine Elektrogangstufe E2 und zwei elektrodynamische Überlagerungszustände ECVT1, ECVT2 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.
  • Eine erste Hybridgangstufe H1 kann durch Einlegen des zweiten Schaltelements B, des dritten Schaltelements C und des fünften Schaltelements E eingerichtet werden.
  • Eine zweite Hybridgangstufe H2 kann durch Einlegen des ersten Schaltelements A, des dritten Schaltelements C und des fünften Schaltelements E eingerichtet werden.
  • Ein Einlegen des zweiten Schaltelements B, des vierten Schaltelements D und des fünften Schaltelements E richtet eine dritte Hybridgangstufe H3 ein.
  • Eine vierte Hybridgangstufe H4 kann durch Einlegen des ersten Schaltelements A, des vierten Schaltelements D und des fünften Schaltelements E eingerichtet werden.
  • Die Elektrogangstufe E2 kann durch Einlegen des fünften Schaltelements E eingerichtet werden.
  • Ein erster elektrodynamischer Überlagerungszustand ECVT1 wird durch Einlegen des zweiten Schaltelements B und des dritten Schaltelements C eingerichtet.
  • Ein zweiter elektrodynamischer Überlagerungszustand ECVT2 wird durch Einlegen des ersten Schaltelements A und des dritten Schaltelements C eingerichtet.
  • Für ein verbrennungsmotorisches bzw. hybrides Fahren stehen vier hybride Gangstufen für die Verbrennungsmaschine 16 zur Verfügung. Bei allen vier Gangstufen ist das fünfte Schaltelement E geschlossen. Folglich ist die erste elektrische Antriebsmaschine 14 direkt mit dem Abtrieb 40 verbunden.
  • Ist nur das fünfte Schaltelement E geschlossen, kann rein elektrisch gefahren werden, da die erste elektrische Antriebsmaschine 14 direkt mit dem Abtrieb 40 verbunden ist. Zusätzlich zum fünften Schaltelement E kann ein beliebiges weiteres Schaltelement geschlossen werden.
  • Wenn nur das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C geschlossen sind, entsteht ein EDA-Zustand, also ein erster elektrodynamischer Überlagerungszustand ECVT1, am ersten Planetenradsatz RS1. Die Verbrennungsmaschine 16 ist dann über den zweiten Planetenradsatz RS2 mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden, wobei die erste elektrische Antriebsmaschine 14 am Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes RS1 das Moment der Verbrennungsmaschine 16 abstützt. Hierbei ist der Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes RS1 antriebswirksam mit dem Abtrieb 40 verbunden. In diesem Zustand ist ein EDA-Anfahren, also ein elektrodynamisches Anfahren, vorwärts möglich. Aus diesem ersten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT1 kann für die Verbrennungsmaschine 16 die erste Hybridgangstufe H1 geschaltet werden, weil das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C in diesem Schaltzustand geschlossen sind.
  • Ein weiterer EDA-Modus entsteht am ersten Planetenradsatz RS1, wenn das erste Schaltelement A und das dritte Schaltelement C geschlossen sind. Dieser Zustand entspricht folglich dem zweiten elektrodynamischen Überlagerungszustand ECVT2. Die Verbrennungsmaschine 16 ist dann direkt mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbunden, wobei die erste elektrische Antriebsmaschine 14 am Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes RS1 das Moment der Verbrennungsmaschine 16 abstützt. Hierbei ist der Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes RS1 mit dem Abtrieb 40 verbunden. In diesem Zustand ist ebenfalls ein EDA-Anfahren vorwärts möglich. Aus diesem Zustand kann für die Verbrennungsmaschine 16 die zweite Hybridgangstufe H2 geschaltet werden, weil das erste Schaltelement A und das dritte Schaltelement C in diesem Schaltzustand geschlossen sind.
  • Eine Schaltung von der ersten Gangstufe in die zweite Gangstufe erfolgt abtriebsgestützt durch die erste elektrische Antriebsmaschine 14, wobei das fünfte Schaltelement E geschlossen bleibt. Es erfolgt ein Wechsel von der ersten Hybridgangstufe H1 in die zweite Hybridgangstufe H2. Eine Schaltung von der zweiten Gangstufe in die dritte Gangstufe erfolgt ebenfalls abtriebsgestützt durch die erste elektrische Antriebsmaschine 14, wobei ebenfalls das fünfte Schaltelement E geschlossen bleibt. Sodann erfolgt ein Wechsel von der zweiten Hybridgangstufe H2 in die dritte Hybridgangstufe H3. Eine Schaltung von der dritten in die vierte Gangstufe erfolgt abtriebsgestützt durch die erste elektrische Antriebsmaschine, wobei das fünfte Schaltelement E geschlossen bleibt. Hierbei wird von der dritten Hybridgangstufe H3 in die vierte Hybridgangstufe H4 gewechselt. Es versteht sich, dass die vorgenannten abtriebsgestützten Schaltungen EMS-Lastschaltungen, also durch die erste elektrische Antriebsmaschine 14 gestützte Schaltungen, sind.
  • Eine Lastschaltung von der ersten Hybridgangstufe H1 in die zweite Hybridgangstufe H2 im Hybridbetrieb kann beispielsweise wie folgt erfolgen. Ausgangspunkt ist die erste Hybridgangstufe H1, bei der das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C sowie das fünfte Schaltelement E geschlossen sind. Es erfolgt ein Lastabbau am zweiten Schaltelement B und ein gleichzeitiger Lastaufbau an der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14. Sodann wird das zweite Schaltelement B geöffnet. Die Drehzahl der Verbrennungsmaschine 16 wird abgesenkt, sodass das erste Schaltelement A synchron wird. Hierzu kann beispielsweise die weitere elektrische Maschine 42 generatorisch betrieben werden, was bevorzugt ist. Es versteht sich, dass die Verbrennungsmaschine 16 auch alternativ in den Schubbetrieb gehen kann. Sodann kann das erste Schaltelement A eingelegt werden. Das dritte Schaltelement C und das fünfte Schaltelement E bleiben während der Schaltung geschlossen.
  • Ist, wie beispielsweise in 1 gezeigt, eine elektrische Hinterachse vorhanden, kann mithilfe dieser Kombination ein Allrad-Antriebssystem geschaffen werden. Beispielsweise kann ein DHT-Getriebe, also eine Dedicated-Hybrid-Transmission, mit der Verbrennungsmaschine 16 und der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 als reiner Frontantrieb konzipiert sein und ein zusätzlicher Hinterachsantrieb mit der separaten zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 erfolgen. Die elektrodynamischen Überlagerungszustände ECVT1, ECVT2 sind leistungsverzweigte Fahrbereiche für die Verbrennungsmaschine 16, bei denen auch ein batterieneutraler Betrieb möglich ist. Unter batterieneutraler Betrieb ist insbesondere zu verstehen, dass zum Durchlaufen des Fahrbereichs keine Leistung aus dem Energiespeicher 22 entnommen wird.
  • Mittels der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 kann eine Zugkraftunterstützung erfolgen. Die zweite elektrische Antriebsmaschine 20 kann an der Hinterachse die Zugkraft stützen, wenn im Hybridgetriebe 18 Umschaltungen notwendig sind, bei denen der Abtrieb 40 des Hybridgetriebes 18 lastfrei wird. Beispielsweise ist ein solcher Übergang, wenn zunächst rein elektrisch mittels der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 und/oder der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 gefahren wird und dann ein Start der Verbrennungsmaschine 16 in Neutral mittels der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 erfolgen soll.
  • In 5 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 3 gezeigten Ausführungsform umfasst das Hybridgetriebe 18 gemäß der 5 ein sechstes Schaltelement F. Das sechste Schaltelement F ist dazu ausgebildet, das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1 festzusetzen, also antriebswirksam mit einem gehäusefesten Bauteil zu verbinden.
  • Im gezeigten Beispiel ist das fünfte Schaltelement E mit dem sechsten Schaltelement F zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst. Durch ein Festsetzen des Hohlrads des ersten Planetenradsatzes RS1 kann eine weitere Elektrogangstufe geschaffen werden, die insbesondere kürzer übersetzt ist als die zuvor genannte Elektrogangstufe E2. Diese zusätzliche Elektrogangstufe wird vorzugsweise für ein Rückwärtsanfahren benötigt, da für eine Rückwärtsfahrt kein EDA-Modus zur Verfügung steht.
  • Die weitere Elektrogangstufe kann folglich durch Einlegen des fünften Schaltelements F eingerichtet werden.
  • In 6 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 3 gezeigten Ausführungsform umfasst die Verbrennungsmaschinenkupplung K0 ein Reibschaltelement.
  • Es versteht sich, dass das Hybridgetriebe 18 grundsätzlich auch ohne Verbrennungsmaschinenkupplung K0 betreibbar ist. Eine Verbrennungsmaschinenkupplung K0 kann aus verschiedenen Gründen, wie beispielsweise aus funktionssicherheitstechnischen Gründen, Anwendung finden. Ist die Verbrennungsmaschinenkupplung K0, wie in 6 gezeigt, als reibschlüssiges Schaltelement ausgeführt, kann ein Schleppstart der Verbrennungsmaschine 16 erfolgen. Ferner kann bei einer Fehlfunktion die Verbrennungsmaschinenkupplung K0 auch unter Drehzahldifferenz geöffnet werden und so eine weitere Beschädigung des Hybridgetriebes 18 oder der Verbrennungsmaschine 16 verhindert werden.
  • In 7 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 5 gezeigten Ausführungsform umfasst das Hybridgetriebe analog zu der 6 eine Verbrennungsmaschinenkupplung K0 in Form eines Reibschaltelements. Die Funktionsweise und Vorteile sind bereits bezüglich der 6 beschrieben.
  • In 8 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 3 gezeigten Ausführungsform sind die Anbindungen des ersten Planetenradsatzes RS1 getauscht. Insbesondere sind die Anbindungen am Sonnenrad und Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1 getauscht. Die zweite Abtriebswelle 38 ist weiterhin mit dem Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden.
  • In der gezeigten Ausführungsform ist die erste elektrische Antriebsmaschine 14 mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden, wobei die Verbrennungsmaschine 16 über den zweiten Planetenradsatz RS2 mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar ist. Hierdurch kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 mit einer geringeren Ausgleichsdrehzahl beim elektrodynamischen Anfahren oder bei elektrodynamischen Schaltungen betrieben werden.
  • Nachteilig ist hierbei, dass die erste elektrische Antriebsmaschine 14 ein hohes Stützmoment beim elektrodynamischen Anfahren oder bei elektrodynamischen Schaltungen aufbringen muss. Ferner kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 bei einem elektrodynamischen Anfahren weniger lang generatorisch betrieben werden, da mit zunehmender Fahrtgeschwindigkeit der generatorische Betrieb früher verlassen wird, als wenn die erste elektrische Antriebsmaschine 14 mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden wäre.
  • Die Erfindung wurde anhand der Zeichnungen und der Beschreibung umfassend beschrieben und erklärt. Die Beschreibung und Erklärung sind als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Offenbarung und der nachfolgenden Patentansprüche.
  • In den Patentansprüchen schließen die Wörter „umfassen“ und „mit“ nicht das Vorhandensein weiterer Elemente oder Schritte aus. Der undefinierte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl aus. Ein einzelnes Element oder eine einzelne Einheit kann die Funktionen mehrerer der in den Patentansprüchen genannten Einheiten ausführen. Die bloße Nennung einiger Maßnahmen in mehreren verschiedenen abhängigen Patentansprüchen ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht ebenfalls vorteilhaft verwendet werden kann. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen. Ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs 12 kann beispielsweise in Form eines Computerprogramms realisiert werden, das auf einem Steuergerät für den Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 ausgeführt wird. Ein Computerprogramm kann auf einem nichtflüchtigen Datenträger gespeichert/vertrieben werden, beispielsweise auf einem optischen Speicher oder auf einem Halbleiterlaufwerk (SSD). Ein Computerprogramm kann zusammen mit Hardware und/oder als Teil einer Hardware vertrieben werden, beispielsweise mittels des Internets oder mittels drahtgebundener oder drahtloser Kommunikationssysteme.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kraftfahrzeug
    12
    Kraftfahrzeug-Antriebsstrang
    14
    erste elektrische Antriebsmaschine
    16
    Verbrennungsmaschine
    18
    Hybridgetriebe
    20
    zweite elektrische Antriebsmaschine
    22
    Energiespeicher
    24
    Getriebeantriebswelle
    26
    Vorschaltradsatz
    28
    erste Getriebeeingangswelle
    30
    Hauptradsatz
    32
    zweite Getriebeeingangswelle
    34
    Vierwellensystem
    36
    erste Abtriebswelle
    38
    zweite Abtriebswelle
    40
    Abtrieb
    42
    weitere elektrische Maschine
    44
    Schaltmatrix
    RS1
    erster Planetenradsatz
    RS2
    zweiter Planetenradsatz
    K0
    Verbrennungsmaschinenkupplung
    A - F
    Schaltelemente
    Ho
    Hohlrad des ersten Planetenradsatzes
    So
    Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes
    Pt
    Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013215114 A1 [0006]

Claims (15)

  1. Hybridgetriebe (18) für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) eines Kraftfahrzeugs (10), mit: einer ersten Getriebeeingangswelle (28) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine (16) des Kraftfahrzeugs; einem Vorschaltradsatz (26) zum Erzeugen von wenigstens zwei Vorübersetzungen für die Verbrennungsmaschine; einem Hauptradsatz (30), der achsparallel zum Vorschaltradsatz angeordnet ist; einer zweiten Getriebeeingangswelle (32) zum Wirkverbinden des Hauptradsatzes mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) des Kraftfahrzeugs; einem Vierwellensystem (34) zum Verbinden des Hauptradsatz mit einem Abtrieb (40); einer ersten Abtriebswelle (36), die mit dem Vierwellensystem verbunden ist; einer zweiten Abtriebswelle (38), die mit dem Vierwellensystem verbunden ist; einem ersten Planetenradsatz (RS1), der mit der zweiten Abtriebswelle und der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist; und mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen (A, B, C, D, E, F) zum Einlegen von Gangstufen, wobei der Vorschaltradsatz mit einer Getriebeantriebswelle (24) antriebswirksam verbunden ist und mittels der ersten Getriebeeingangswelle mit dem Hauptradsatz verbindbar ist.
  2. Hybridgetriebe (18) nach Anspruch 1, wobei ein Differential des Abtriebs (40) eine Differentialwelle umfasst, die als Vollwelle ausgebildet ist und von der zweiten Getriebeeingangswelle (32) und den Abtriebswellen (36, 38) zumindest abschnittsweise umgeben ist; und eine axiale Länge der Differentialwelle größer ist als eine axiale Länge der ersten Abtriebswelle und die Differentialwelle die erste Abtriebswelle vollständig durchdringt.
  3. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Vierwellensystem (34) einen gestuften Planetenradsatz umfasst.
  4. Hybridgetriebe (18) nach dem vorstehenden Anspruch, wobei im gestuften Planetenradsatz ein Hohlrad festgesetzt ist, ein Planetenradträger mit dem Differential des Abtriebs (40) verbunden ist und jeweils ein Sonnenrad mit einer der Abtriebswellen (36, 38) verbunden ist.
  5. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Getriebeeingangswelle (28) eine Verbrennungsmaschinenkupplung (K0) zum lösbaren antriebswirksamen Verbinden der ersten Getriebeeingangswelle mit dem Vorschaltradsatz (26) umfasst.
  6. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes (RS1) antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle (32) verbunden ist und das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle (28) verbindbar ist; oder das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist und das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar ist.
  7. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Vorschaltradsatz (26) genau einen zweiten Planetenradsatz (RS2) aufweist; der Hauptradsatz (30) genau einen ersten Planetenradsatz (RS1) aufweist; und das Hybridgetriebe genau ein Vierwellensystem (34) aufweist.
  8. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein erstes Schaltelement (A) dazu ausgebildet ist, mittels des Vorschaltradsatzes (26) eine erste Übersetzung einzurichten; ein zweites Schaltelement (B) dazu ausgebildet ist, mittels des Vorschaltradsatzes eine zweite Übersetzung einzurichten; ein drittes Schaltelement (C) dazu ausgebildet ist, die erste Getriebeeingangswelle (28) antriebswirksam mit dem ersten Planetenradsatz (RS1) zu verbinden; ein viertes Schaltelement (D) dazu ausgebildet ist, die erste Getriebeeingangswelle antriebswirksam mit der ersten Abtriebswelle (36) zu verbinden; ein fünftes Schaltelement (E) dazu ausgebildet ist, den ersten Planetenradsatz zu verblocken; und/oder vorzugsweise ein sechstes Schaltelement (F) dazu ausgebildet ist, ein Planetenradsatzelement des ersten Planetenradsatzes festzusetzen.
  9. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Abtriebswelle (36) und die zweite Abtriebswelle (38) koaxial zueinander angeordnet sind; und/oder die erste Getriebeeingangswelle (28), die zweite Getriebeeingangswelle (32), die erste Abtriebswelle und die zweite Abtriebswelle als Hohlwellen ausgebildet sind.
  10. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schaltelemente (A, B, C, D, E, F) als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet sind; und/oder wenigstens zwei der Schaltelemente, bevorzugt vier Schaltelemente, besonders bevorzugt sechs Schaltelemente, als Doppelschaltelement ausgebildet sind und von einem doppeltwirkenden Aktor betätigbar sind.
  11. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) für ein Kraftfahrzeug (10), mit: einem Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche; einer Verbrennungsmaschine (16), die mit der ersten Getriebeeingangswelle (28) verbindbar ist; und einer ersten elektrischen Antriebsmaschine (14), die mit der zweiten Getriebeeingangswelle (32) antriebswirksam verbunden ist.
  12. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach Anspruch 11, wobei der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang vorzugsweise eine weitere elektrische Maschine (42) umfasst, die mit der ersten Getriebeeingangswelle (28) antriebswirksam verbunden ist und die erste elektrische Antriebsmaschine (14) und/oder vorzugsweise die weitere elektrische Maschine als Startergenerator zum Starten der Verbrennungsmaschine (16) ansteuerbar ist; und/oder als Ladegenerator zum Laden eines Energiespeichers (22) ansteuerbar ist.
  13. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach Anspruch 11 oder 12, wobei ein Abtrieb (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 weitere elektrische Maschine (42) als Generator zum Versorgen der zweiten elektrischen Antriebsmaschine (20) ansteuerbar ist, um einen seriellen Fahrmodus einzurichten.
  14. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs (12) nach einem der Ansprüche 11 bis 13.
  15. Kraftfahrzeug (10) mit: einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach einem der Ansprüche 11 bis 13; und einem Energiespeicher (22) zum Speichern von Energie zum Versorgen der ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) und/oder der zweiten elektrischen Antriebsmaschine (20).
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050209760A1 (en) 2003-12-26 2005-09-22 Atsushi Tabata Vehicular drive system
DE102013215114A1 (de) 2013-08-01 2015-02-05 Zf Friedrichshafen Ag Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019073158A (ja) 2017-10-16 2019-05-16 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両のトランスアクスル

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050209760A1 (en) 2003-12-26 2005-09-22 Atsushi Tabata Vehicular drive system
DE102013215114A1 (de) 2013-08-01 2015-02-05 Zf Friedrichshafen Ag Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs
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