DE102022202922A1 - Compact hybrid transmission in mixed design - Google Patents

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DE102022202922A1
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Germany
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gear
shaft
transmission
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input shaft
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German (de)
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Stefan Beck
Fabian Kutter
Matthias Horn
Thomas Martin
Michael Wechs
Johannes Kaltenbach
Max Bachmann
Mladjan Radic
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/34—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles
    • B60K17/354—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having separate mechanical assemblies for transmitting drive to the front or to the rear wheels or set of wheels
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    • B60K6/48—Parallel type
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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
    • 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
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    • F16H2200/003—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe (18) für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) eines Kraftfahrzeugs (10), mit: einer ersten Getriebeeingangswelle (24) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine (16) des Kraftfahrzeugs; einer zweiten Getriebeeingangswelle (26) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) des Kraftfahrzeugs; einer Abtriebswelle (28) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einem Abtrieb (32); einem Planetenradsatz (RS), der mit der zweiten Getriebeeingangswelle, einer Zwischenwelle (30) und der Abtriebswelle antriebswirksam verbunden ist; 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 ein erstes Stirnradpaar und ein zweites Stirnradpaar der Stirnradpaare zum Bilden von Gangstufen der ersten Getriebeeingangswelle und der Zwischenwelle zugeordnet sind; und die zweite Getriebeeingangswelle dazu ausgebildet ist, mittels eines dritten Stirnradpaars der Stirnradpaare zum Bilden von Gangstufen antriebswirksam mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine verbunden zu werden. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12), ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs und ein Kraftfahrzeug (10).The present invention relates to a hybrid transmission (18) for a motor vehicle drive train (12) of a motor vehicle (10), comprising: 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; an output shaft (28) for operatively connecting the hybrid transmission to an output (32); a planetary gear set (RS) which is drivingly connected to the second transmission input shaft, an intermediate shaft (30) and the output shaft; spur gear pairs (ST1, ST2, ST3) arranged in several gear set levels to form gear steps; and a plurality of gear shifting devices with switching elements (A, B, C, D, E) for engaging gear stages, a first pair of spur gears and a second pair of spur gears of the spur gear pairs for forming gear stages being assigned to the first transmission input shaft and the intermediate shaft; and the second transmission input shaft is designed to be connected in a driving manner to the first electric drive machine by means of a third spur gear pair of the spur gear pairs to form gear stages. The present invention further relates to a motor vehicle drive train (12), a method for operating a motor vehicle drive train and a motor vehicle (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.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 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. Both a superposition 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 control, a comparatively smaller design of the internal combustion engine and/or its temporary shutdown is possible. This allows a significant reduction in CO 2 emissions to be achieved without any significant loss of performance or comfort. The possibilities and advantages of an electric drive can therefore 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 above-mentioned hybrid drives is a generally more complex structure, since both drive sources preferably transmit drive power to a drive shaft using only one gear. As a result, such gearboxes are usually complex and cost-intensive to produce. A reduction in the complexity of the design of a hybrid transmission is usually accompanied by a loss in 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 using 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 emerge from well-known transmission concepts, i.e. dual clutch transmissions, converter planetary transmissions, continuously variable transmissions (CVT) or automated manual transmissions. The electric machine preferably becomes part of the transmission.

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.From the disclosure document DE 10 2013 215 114 A1 a hybrid drive of a motor vehicle is known, which has an internal combustion engine with a drive shaft, an electric machine that can be operated as a motor and as a generator with a rotor, an automated gearbox designed in a countershaft design with an input shaft and at least one output shaft, and a superimposition gearbox designed in a planetary design with two input elements and one Has starting element. In this hybrid drive it is provided that the superimposition gear is arranged coaxially above a free end of the output shaft and that the first input element of the superposition gear is connected in a rotationally fixed manner to a hollow shaft arranged coaxially above the output shaft, which is rotatably connected to an idler gear for coupling the internal combustion engine via a coupling switching element directly axially adjacent spur gear stage of the manual transmission and for bridging the superposition gear via a lock-up switching element can be connected in a rotationally fixed manner to the second input element or the output element of the superposition gear. Furthermore, it is provided that the second input element of the superposition gear is permanently in drive connection with the rotor of the electric machine and that the output element of the superposition gear is connected to the output shaft in a rotationally fixed manner.

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. Against this background, a specialist is faced with the task of creating a compact hybrid transmission with a simple mechanical structure. 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 to it.

Insbesondere soll ein Getriebe geschaffen werden, das bis zu drei Gangstufen aufweist, und mit dem Laden-in-Neutral, elektrodynamisches Anfahren, EDA, sowie elektrodynamische Schaltungen, EDS, möglich sind.In particular, a transmission is to be created that has up to three gear stages and with which charging-to-neutral, electrodynamic starting, EDA, and electrodynamic switching, EDS, are possible.

Die obige Aufgabe wird gelöst durch ein Hybridgetriebe für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit:

  • einer ersten Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine des Kraftfahrzeugs;
  • einer zweiten Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs;
  • einer Abtriebswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einem Abtrieb;
  • einem Planetenradsatz, der mit der zweiten Getriebeeingangswelle, einer Zwischenwelle und der Abtriebswelle antriebswirksam verbunden ist;
  • in mehreren Radsatzebenen angeordneten Stirnradpaaren zum Bilden von Gangstufen; und
  • mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen zum Einlegen von Gangstufen, wobei
  • ein erstes Stirnradpaar und ein zweites Stirnradpaar der Stirnradpaare zum Bilden von Gangstufen der ersten Getriebeeingangswelle und der Zwischenwelle zugeordnet sind; und
  • die zweite Getriebeeingangswelle dazu ausgebildet ist, mittels eines dritten Stirnradpaars der Stirnradpaare zum Bilden von Gangstufen antriebswirksam mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine verbunden zu werden.
The above task 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;
  • an output shaft for operatively connecting the hybrid transmission to an output;
  • a planetary gear set drivingly connected to the second transmission input shaft, an intermediate shaft and the output shaft;
  • pairs of spur gears arranged in several gear set levels to form gear steps; and
  • several gear shifting devices with switching elements for engaging gear levels, whereby
  • a first pair of spur gears and a second pair of spur gears of the spur gear pairs for forming gear ratios are assigned to the first transmission input shaft and the intermediate shaft; and
  • the second transmission input shaft is designed to be connected in a driving manner to the first electric drive machine by means of a third pair of spur gears to form gear steps.

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.
The above task is further solved 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 is connected in a driving manner to the second transmission input shaft.

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

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, einer zweiten elektrischen Antriebsmaschine und/oder einer weiteren elektrischen Maschine.
The above task is finally solved by a motor vehicle with:
  • a motor vehicle powertrain as previously defined; and
  • an energy storage device for storing energy for supplying the first electric drive machine, a second electric drive machine and/or a further electric 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 embodiments of the invention are described in the dependent claims. It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or alone, 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. Durch eine Abtriebswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einem Abtrieb, die mit einen Planetenradsatz des Hybridgetriebes antriebswirksam verbunden ist, kann ein kompaktes Hybridgetriebe geschaffen werden. Durch einen Planetenradsatz, der zudem mit der zweiten Getriebeeingangswelle und einer Zwischenwelle antriebswirksam verbunden ist, kann ein hochvariables und kompaktes Hybridgetriebe geschaffen werden. Durch ein erstes Stirnradpaar und ein zweites Stirnradpaar, die der ersten Getriebeeingangswelle und der Zwischenwelle zugeordnet sind, kann ein funktionsumfangsreiches Hybridgetriebe mit hoher Kompaktheit geschaffen werden. Insbesondere können drei Hybridgangstufen, teilweise in mehreren Varianten, eine reine Elektrogangstufe, ein elektrodynamischer Überlagerungszustand und ein Zustand Laden-in-Neutral eingerichtet werden. Das Hybridgetriebe und insbesondere der verwendete Radsatz des Hybridgetriebes weist einen einfachen Aufbau, insbesondere mittels nur drei Aktoren auf. Ferner können mit dem Hybridgetriebe geringe Bauteilbelastungen sowie geringe Getriebeverluste und ein guter Verzahnungswirkungsgrad sowohl verbrennungsmotorisch als auch elektrisch erreicht werden. Das Hybridgetriebe weist eine vorteilhafte Übersetzungsreihe auf, wobei abtriebsgestützte Schaltungen, elektrodynamisches Anfahren sowie elektrodynamische Schaltungen möglich sind. Die Schaltelemente sind vorteilhaft mittels Aktoren erreichbar. Zudem ist ein Übergang aus dem Zustand Laden-in-Neutral in alle drei Hybridgangstufen für die Verbrennungsmaschine möglich. Es versteht sich, dass alle Hybridgangstufen auch als reine Verbrennungsgangstufen betreibbar sind, oder als reine Elektrogangstufen, sofern eine Verbrennungsmaschinenkupplung verbaut ist. Es versteht sich ferner, dass anstatt der Verbrennungsmaschine auch eine als Hauptfahrmaschine verwendete Hauptelektromaschine Anwendung finden kann. Dadurch, dass die zweite Getriebeeingangswelle dazu ausgebildet ist, mittels eines dritten Stirnradpaars antriebswirksam mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine verbunden zu werden, kann eine Doppelnutzung des dritten Stirnradpaars erfolgen. Insbesondere kann vorzugsweise auf eine gesonderte Anbindung der ersten elektrischen Antriebsmaschine verzichtet werden, da die Anbindung mittels des dritten Stirnradpaars erfolgen kann. Unter Anbindung mittels des dritten Stirnradpaars ist insbesondere zu verstehen, dass ein Zahnrad oder beide Zahnräder des dritten Stirnradpaars genutzt werden, um die zweite Getriebeeingangswelle mittels der ersten elektrischen Antriebsmaschine anzutreiben.A compact hybrid transmission can be created in a technically simple manner by means of a first transmission input shaft for operatively connecting the hybrid transmission with an internal combustion engine and a second transmission input shaft for operatively connecting the hybrid transmission with a first electric drive machine. An active connection can be designed to be both switchable and non-switchable. A compact hybrid transmission can be created by an output shaft for effectively connecting the hybrid transmission to an output, which is connected to a planetary gear set of the hybrid transmission in a driving manner. A highly variable and compact hybrid transmission can be created using a planetary gear set, which is also connected to the second transmission input shaft and an intermediate shaft for driving purposes. By means of a first pair of spur gears and a second pair of spur gears, which are assigned to the first transmission input shaft and the intermediate shaft, a functionally comprehensive hybrid transmission with a high level of compactness can be created. In particular, three hybrid gear stages, sometimes in several variants, a pure electric gear stage, an electrodynamic superposition state and a charging-in-neutral state can be set up. The hybrid transmission and in particular the gear set used in the hybrid transmission has a simple structure, in particular using only three actuators. Furthermore, with the hybrid transmission, low component loads as well as low transmission losses and good gearing efficiency can be achieved both internally and electrically. The hybrid transmission has an advantageous range of gear ratios, with output-assisted shifts, electrodynamic starting and electrodynamic shifts possible. The switching elements can advantageously be reached using actuators. In addition, a transition from the charging-to-neutral state to all three hybrid gears is possible for the combustion engine. It goes without saying that all hybrid gears can also be operated as pure combustion gears, or as pure electric gears if an internal combustion engine clutch is installed. It is also understood that instead of the internal combustion engine, a main electric machine used as the main driving machine can also be used. The fact that the second transmission input shaft is designed to drive the first electric drive machine by means of a third pair of spur gears To be connected, the third pair of spur gears can be used twice. In particular, a separate connection of the first electric drive machine can preferably be dispensed with, since the connection can be made by means of the third pair of spur gears. Connection by means of the third pair of spur gears is to be understood in particular as meaning that one gear or both gears of the third pair of spur gears are used to drive the second transmission input shaft by means of the first electric drive machine.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Festrad oder ein Losrad des dritten Stirnradpaars der Stirnradpaare zum Bilden von Gangstufen mittels einem oder mehrerer kämmender Zahnräder mit einer Rotorwelle der ersten elektrischen Antriebsmaschine verbindbar. Alternativ ist das Losrad des dritten Stirnradpaars der Stirnradpaare zum Bilden von Gangstufen mit einem Anbindungszahnrad mittels einer gemeinsamen Welle drehfest verbunden, wobei mittels dem Anbindungszahnrad über ein oder mehrere kämmende Zahnräder eine Verbindung mit der Rotorwelle der ersten elektrischen Antriebsmaschine erfolgt. Durch das Anbinden der ersten elektrischen Antriebsmaschine mittels einem Festrad oder einem Losrad des dritten Stirnradpaars kann ein gewichtseffizientes Hybridgetriebe geschaffen werden, da zur Anbindung der ersten elektrischen Antriebsmaschine keine zusätzlichen Bauteile verbaut werden müssen. Durch das Anbinden der ersten elektrischen Antriebsmaschine mittels einem Anbindungszahnrad, das mit einem Losrad des dritten Stirnradpaars eine gemeinsame Welle aufweist, kann eine Übersetzung zur Anbindung der ersten elektrischen Antriebsmaschine an das Hybridgetriebe aus einem breiteren Bereich gewählt werden. Durch das Verwenden einer gemeinsamen Welle kann ein bevorzugter Kompromiss aus Variabilität bei der Anbindung der ersten elektrischen Antriebsmaschine und Gewichtsersparnis gefunden werden.In an advantageous embodiment, a fixed gear or an idler gear of the third pair of spur gears can be connected to a rotor shaft of the first electric drive machine to form gear steps by means of one or more meshing gears. Alternatively, the idler gear of the third pair of spur gears of the spur gear pairs is connected in a rotationally fixed manner to form gear steps with a connecting gear by means of a common shaft, with the connecting gear being connected to the rotor shaft of the first electric drive machine via one or more meshing gears. By connecting the first electric drive machine using a fixed gear or an idler gear of the third pair of spur gears, a weight-efficient hybrid transmission can be created, since no additional components need to be installed to connect the first electric drive machine. By connecting the first electric drive machine by means of a connecting gear, which has a common shaft with an idler gear of the third spur gear pair, a translation for connecting the first electric drive machine to the hybrid transmission can be selected from a wider range. By using a common shaft, a preferred compromise between variability in connecting the first electric drive machine and weight savings can be found.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist bei einem der Stirnradpaare zum Bilden der Gangstufen eine Anordnung des Losrads mit der Anordnung des Festrads tauschbar. Insbesondere ist bei dem zweiten Stirnradpaar die Anordnung des Losrads mit der Anordnung des Festrads tauschbar. Es versteht sich, dass das entsprechende Schaltelement ebenfalls bezüglich der Anordnungsposition getauscht wird und an der Welle angeordnet ist, an der auch das entsprechende Losrad angeordnet ist. Durch die Tauschbarkeit der Anordnung des Losrads mit der Anordnung des Festrads kann ein variables Hybridgetriebe geschaffen werden, das technisch einfach an verschiedene Bauraumanforderungen angepasst werden kann. Insbesondere kann eine Erreichbarkeit der einzelnen Schaltelemente in Bezug auf die Einbauposition zumindest teilweise angepasst werden.In a further advantageous embodiment, an arrangement of the idler gear can be exchanged with the arrangement of the fixed gear in one of the spur gear pairs to form the gear steps. In particular, in the second pair of spur gears, the arrangement of the idler gear can be exchanged with the arrangement of the fixed gear. It is understood that the corresponding switching element is also swapped with respect to the arrangement position and is arranged on the shaft on which the corresponding idler gear is also arranged. By interchanging the arrangement of the idler gear with the arrangement of the fixed gear, a variable hybrid transmission can be created that can be technically easily adapted to different installation space requirements. In particular, accessibility of the individual switching elements can be at least partially adjusted in relation to the installation position.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Hybridgetriebe eine Getriebeantriebswelle auf, die mit der ersten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden und achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Ergänzend oder alternativ ist die Abtriebswelle antriebswirksam mit einem Differential des Abtriebs wirkverbunden, wobei das Differential eine Differentialwelle zum Übertragen von Antriebsleistung aus dem Hybridgetriebe zu den Rädern des Kraftfahrzeugs umfasst, die achsparallel zur Abtriebswelle angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, die erste elektrische Antriebsmaschine zu durchdringen, um ein Anordnen der ersten elektrischen Antriebsmaschine um die Differentialwelle herum zu ermöglichen. Vorzugsweise ist die Getriebeeingangswelle mittels einer Kette oder einer Zahnradkette antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden. Durch die vorteilhafte oben beschriebene Anordnung kann eine achsparallele Anbindung der Verbrennungsmaschine zu einer Getriebeachse des Hybridgetriebes erfolgen. Es versteht sich, dass die Getriebeantriebswelle zusätzlich einen Tilger oder ein Dämpferelement umfassen kann. Durch die Anordnung der ersten elektrischen Antriebsmaschine um eine Getriebewelle, insbesondere die Differentialwelle herum, kann eine hocheffiziente und platzsparende Anordnung und vorzugsweise Lagerung der ersten elektrischen Antriebsmaschine im Hybridgetriebe erfolgen. Eine Kompaktheit des Hybridgetriebes und des Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs kann weiter erhöht werden.In a further advantageous embodiment, the hybrid transmission has a transmission drive shaft, which is connected to the first transmission input shaft in a driving manner and is arranged axially parallel to the first transmission input shaft. Additionally or alternatively, the output shaft is operatively connected to a differential of the output, the differential comprising a differential shaft for transmitting drive power from the hybrid transmission to the wheels of the motor vehicle, which is arranged axially parallel to the output shaft and is designed to penetrate the first electric drive machine to enable the first electric drive machine to be arranged around the differential shaft. Preferably, the transmission input shaft is drivingly connected to the first transmission input shaft by means of a chain or a gear chain. The advantageous arrangement described above allows the internal combustion engine to be connected axially parallel to a transmission axle of the hybrid transmission. It goes without saying that the transmission drive shaft can additionally include an absorber or a damper element. By arranging the first electric drive machine around a transmission shaft, in particular the differential shaft, a highly efficient and space-saving arrangement and preferably storage of the first electric drive machine in the hybrid transmission can take place. Compactness of the hybrid transmission and the motor vehicle powertrain can be further increased.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Planetenradträger des Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle antriebswirksam verbunden, wobei das Sonnenrad des Planetenradsatzes mit der Zwischenwelle verbunden ist und das Hohlrad des Planetenradsatzes mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist. Alternativ ist ein Planetenradträger des Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle antriebswirksam verbunden, wobei das Hohlrad des Planetenradsatzes mit der Zwischenwelle verbunden ist und das Sonnenrad des Planetenradsatzes mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist. Durch die beiden oben genannten alternativen Anbindungen kann die erste elektrische Antriebsmaschine entweder mit geringer Ausgleichsdrehzahl bei einem elektrodynamischen Anfahren oder elektrodynamischen Schaltungen betrieben werden oder nur ein geringes Stützmoment beim elektrodynamischen Anfahren und bei elektrodynamischen Schaltungen aufbringen. Ferner kann durch die beiden alternativen Anbindungen eine Dauer des generatorischen Betriebs beim elektrodynamischen Anfahren höher oder geringer ausfallen.In a further advantageous embodiment, a planetary gear carrier of the planetary gear set is connected to the output shaft in a driving manner, the sun gear of the planetary gear set being connected to the intermediate shaft and the ring gear of the planetary gear set being connected to the second transmission input shaft. Alternatively, a planetary gear carrier of the planetary gear set is connected to the output shaft in a driving manner, the ring gear of the planetary gear set being connected to the intermediate shaft and the sun gear of the planetary gear set being connected to the second transmission input shaft. Through the two alternative connections mentioned above, the first electric drive machine can either be operated with a low compensating speed during electrodynamic starting or electrodynamic switching or can only apply a small supporting torque during electrodynamic starting and electrodynamic switching. Furthermore, the duration of the generator operation during electrodynamic starting can be longer or shorter due to the two alternative connections.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Hybridgetriebe eine Verbrennungsmaschinenkupplung zum lösbaren antriebswirksamen Verbinden der ersten Getriebeeingangswelle mit der Verbrennungsmaschine auf, wobei die Verbrennungsmaschinenkupplung vorzugsweise an der Getriebeantriebswelle angeordnet ist. Es versteht sich, dass die Verbrennungsmaschinenkupplung als Klauenschaltelement oder Reibschaltelement ausgebildet sein kann. Eine Verbrennungsmaschinenkupplung ermöglicht das Entkoppeln der Verbrennungsmaschine vom Hybridgetriebe. Hierdurch kann ein hocheffizienter, rein elektrischer Fahrmodus eingerichtet werden. In a further advantageous embodiment, the hybrid transmission has an internal combustion engine nenkupplung for releasably drivingly connecting the first transmission input shaft to the internal combustion engine, wherein the internal combustion engine clutch is preferably arranged on the transmission drive shaft. It goes without saying that the internal combustion engine clutch can be designed as a claw switching element or friction switching element. An internal combustion engine clutch enables the internal combustion engine to be decoupled from the hybrid transmission. This allows a highly efficient, purely electric driving mode to be set up.

Durch eine Verbrennungsmaschinenkupplung in Form eines Reibschaltelements oder einer Reibkupplung kann ein sogenannter Schwungstart der Verbrennungsmaschine erfolgen. Zudem kann die Verbrennungsmaschinenkupplung als Not-Anfahrelement für die Verbrennungsmaschine dienen.A so-called swing start of the internal combustion engine can take place using an internal combustion engine clutch in the form of a friction switching element or a friction clutch. In addition, the internal combustion engine clutch can serve as an emergency starting element for the internal combustion engine.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein erstes Schaltelement dazu ausgebildet, die erste Getriebeeingangswelle mittels des dritten Stirnradpaars antriebswirksam mit dem Planetenradsatz zu verbinden. Ergänzend oder alternativ ist ein zweites Schaltelement dazu ausgebildet, die erste Getriebeeingangswelle mittels des ersten Stirnradpaars antriebswirksam mit der Abtriebswelle zu verbinden. Weiterhin ergänzend oder alternativ ist ein drittes Schaltelement dazu ausgebildet, den Planetenradsatz zu verblocken. Ergänzend oder alternativ ist ein viertes Schaltelement dazu ausgebildet, die erste Getriebeeingangswelle mittels des ersten Stirnradpaars antriebswirksam mit der Zwischenwelle zu verbinden. Weiterhin ergänzend oder alternativ ist ein fünftes Schaltelement dazu ausgebildet, die erste Getriebeeingangswelle mittels des zweiten Stirnradpaars antriebswirksam mit der Zwischenwelle zu verbinden. Schließlich ist weiterhin ergänzend oder alternativ vorzugsweise ein sechstes Schaltelement dazu ausgebildet, ein Planetenradsatzelement des Planetenradsatzes festzusetzen. Durch diese vorteilhafte Anordnung der Schaltelemente können mit dem Hybridgetriebe drei mechanische Gangstufen, teilweise mit mehreren Varianten, sowie eine reine Elektrogangstufe, ein elektrodynamischer Überlagerungszustand und ein Zustand Laden-in-Neutral geschaffen werden. Ferner kann vorzugsweise durch das Festsetzen eines Planetenradsatzelements eine kurz übersetzte weitere rein elektrische Gangstufe eingerichtet werden. Vorzugsweise ist das sechste Schaltelement dazu ausgebildet, das Hohlrad des Planetenradsatzes drehfest mit einem Getriebegehäuse zu verbinden. Die kurz übersetzte weitere Elektrogangstufe wird vorzugsweise für Rückwärts-Anfahren eingesetzt, da bei einer Rückwärtsfahrt kein elektrodynamischer Überlagerungszustand zur Verfügung steht.In a further advantageous embodiment, a first switching element is designed to driveably connect the first transmission input shaft to the planetary gear set by means of the third pair of spur gears. Additionally or alternatively, a second switching element is designed to drive-effectively connect the first transmission input shaft to the output shaft by means of the first pair of spur gears. Additionally or alternatively, a third switching element is designed to lock the planetary gear set. Additionally or alternatively, a fourth switching element is designed to driveably connect the first transmission input shaft to the intermediate shaft by means of the first pair of spur gears. Additionally or alternatively, a fifth switching element is designed to connect the first transmission input shaft to the intermediate shaft in a driving manner by means of the second pair of spur gears. Finally, in addition or alternatively, a sixth switching element is preferably designed to fix a planetary gear set element of the planetary gear set. This advantageous arrangement of the switching elements allows the hybrid transmission to create three mechanical gear stages, sometimes with several variants, as well as a pure electric gear stage, an electrodynamic superposition state and a charging-in-neutral state. Furthermore, a short-ratio further purely electric gear stage can preferably be set up by fixing a planetary gear set element. The sixth switching element is preferably designed to connect the ring gear of the planetary gear set to a transmission housing in a rotationally fixed manner. The short-ratio additional electric gear stage is preferably used for reversing, since no electrodynamic superposition state is available when reversing.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Hybridgetriebe genau drei Stirnradpaare, genau einen Planetenradsatz und genau fünf Schaltelemente zum Bilden von drei hybriden Gangstufen. Hierdurch kann eine hohe Funktionalität und Variabilität bei einer hohen Kompaktheit des Hybridgetriebes erreicht werden.In a further advantageous embodiment, the hybrid transmission comprises exactly three pairs of spur gears, exactly one planetary gear set and exactly five switching elements to form three hybrid gear stages. In this way, a high level of functionality and variability can be achieved with a high level of compactness of the hybrid transmission.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Zwischenwelle als Hohlwelle ausgebildet und umgibt die Abtriebswelle zumindest abschnittsweise. Ergänzend oder alternativ ist die Abtriebswelle zumindest abschnittsweise als Vollwelle ausgebildet und umfasst bevorzugt einen Hohlwellenabschnitt, um eine Anbindung an ein Differential des Abtriebs in einer Getriebemitte zu ermöglichen. Durch die Ausbildung der Zwischenwelle als Hohlwelle und die Anordnung um die Abtriebswelle zumindest abschnittsweise herum kann eine Kompaktheit des Hybridgetriebes weiter erhöht werden. Ein Hohlwellenabschnitt an der ansonst als Vollwelle ausgebildeten Abtriebswelle ermöglicht eine Anbindung eines Abtriebs bzw. eine Anordnung eines Abtriebs an einer Getriebemitte. Eine Kompaktheit des Hybridgetriebes kann weiter erhöht werden. Insbesondere ist es technisch einfach möglich, den Abtrieb auch an einer Getriebeseite anzuordnen. Es kann ein hoch variables Hybridgetriebe in Bezug auf die Bauraumanforderungen geschaffen werden.In a further advantageous embodiment, the intermediate shaft is designed as a hollow shaft and surrounds the output shaft at least in sections. Additionally or alternatively, the output shaft is designed at least in sections as a solid shaft and preferably comprises a hollow shaft section in order to enable a connection to a differential of the output in a transmission center. By designing the intermediate shaft as a hollow shaft and arranging it around the output shaft at least in sections, the compactness of the hybrid transmission can be further increased. A hollow shaft section on the output shaft, which is otherwise designed as a solid shaft, enables an output to be connected or an output to be arranged at a transmission center. The compactness of the hybrid transmission can be further increased. In particular, it is technically easy to arrange the output on one side of the transmission. A highly variable hybrid transmission can be created with regard to the installation space requirements.

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. Durch formschlüssige Schaltelemente kann ein hocheffizientes und kostengünstiges Hybridgetriebe geschaffen werden. Wenigstens ein Doppelschaltelement ermöglicht einen vereinfachten Aufbau und Betrieb des Hybridgetriebes. Insbesondere kann ein Doppelschaltelement mittels eines einzigen Aktors geschaltet werden.In a further advantageous embodiment, the switching elements are designed as positive switching elements. Additionally or alternatively, at least two of the switching elements, preferably four switching elements, are designed as double switching elements and can be actuated by a double-acting actuator. A highly efficient and cost-effective hybrid transmission can be created using positive switching elements. At least one double switching element enables a simplified structure and operation of the hybrid transmission. In particular, a double switching element can be switched using 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 vorzugsweise die weitere elektrische Maschine die Verbrennungsmaschine anschleppen kann.In a further advantageous embodiment, the motor vehicle drive train preferably comprises a further electric machine which is connected to the first transmission input shaft in a driving manner. 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. Additionally or alternatively, the first electric drive machine and/or preferably the further electric machine can be controlled as a charging generator for charging an energy storage device. The further electrical machine is preferably designed as a high-voltage starter generator. This makes it possible to create an efficient motor vehicle drive train. In particular, fuel consumption be reduced. It goes without saying that there is no need for an additional starter for the internal combustion engine, since the first electric drive machine and/or preferably the further electric machine 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. Hierdurch kann ein hoch variabler Kraftfahrzeug-Antriebsstrang geschaffen werden, bei dem insbesondere auch bei leerem Energiespeicher elektrisch gefahren und insbesondere elektrisch angefahren werden kann.In a further advantageous embodiment, an output of the hybrid transmission can be connected in a driving manner to a first motor vehicle axle, with a second motor vehicle axle comprising an electric axle with a second electric drive machine. This makes it technically easy to create a hybrid powertrain with all-wheel drive. Furthermore, the motor vehicle drive train can make switching without interruption of traction possible in a technically simple manner, since the electric axle can maintain the traction during shifts in the hybrid transmission. In addition, a fail-safe drive train can be created for a motor vehicle, since a so-called serial driving mode can be set up for the second electric drive machine in the event that the energy storage 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. In this way, a highly variable motor vehicle drive train can be created, in which it can be driven electrically and, in particular, started electrically, even when the energy storage is empty.

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.Fixing an element of a planetary gear set is to be understood in particular as blocking rotation of the element about its axis of rotation. Preferably, the element is connected in a rotationally fixed manner to a static component, such as a frame and/or a gear 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.Locking a planetary gear set includes drivingly connecting two gears and/or the planetary gear carrier and a gear of the planetary gear set so that they rotate together at the same number of revolutions about the same point, preferably the center of the planetary gear set. When two gears and/or a planetary gear carrier and a gear of the planetary gear set are interlocked, the planetary gear set preferably acts like a shaft; in particular, there is no translation 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 drive-effective manner” is intended to mean, in particular, a non-switchable connection between two components, which is intended for the permanent transmission of a speed, a torque and/or drive power. The connection can be made either directly or via a fixed translation. The connection can take place, for example, via a fixed shaft, a toothing, in particular a spur gear, and/or a belt means, 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 a drive-effective connection” should in particular be understood 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.Standstill charging or charging-in-neutral means in particular the operation of the electric drive machine as a generator, preferably at a standstill with the internal combustion engine running, in order to fill an energy storage device and/or to 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 carry out 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 change, in particular a serial shift, is carried out in particular by switching off a switching element and/or a clutch and simultaneously switching on the switching element and/or the clutch for the next higher or lower gear. The second switching element and/or the second clutch therefore takes over the torque bit by bit from the first switching element and/or the first clutch until, at the end of the gear change, the entire torque is taken over by the second switching element and/or the second clutch. With prior synchronization, a gear change can take place more quickly; positive switching elements can preferably be used.

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 machine can in particular be any machine that generates a rotational movement by burning a drive medium such as gasoline, diesel, kerosene, ethanol, liquid gas, autogas, etc can. An internal combustion engine can be, for example, a gasoline 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.During serial driving or crawling, 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 another 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. By means of an electric axle, a tractive force can be maintained in whole or in part when a gear change takes place in the transmission for a main drive axle. Furthermore, all-wheel drive functionality can be at least partially set up using 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 superposition of the internal combustion engine speed and the electric drive engine speed to take place via one or more planetary gear sets, so that a motor vehicle can be started from a standstill while the internal combustion engine is running, preferably without a friction clutch. 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 motor, generator and starting clutch or hydrodynamic converter can be eliminated. 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, for example, be firmly connected to an internal combustion engine and in particular to a flywheel of an internal combustion engine via a softly tuned torsional damper. The electric drive machine and the internal combustion engine can thus be operated either simultaneously or alternatively. If the motor vehicle stops, the electric drive engine and 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 torque 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 switching (EDS), as with EDA starting, a speed superposition of the internal combustion engine speed and the electric drive machine speed takes place via one or more planetary gear sets. At the start of the shift, the torques of the electric drive machine and the internal combustion engine are adjusted so that the switching element to be designed becomes load-free. After opening this switching element, the speed is adjusted while maintaining the tensile force, so that the switching element to be inserted becomes synchronous. After closing the switching element, the load is distributed between the internal combustion engine and the electric drive machine as desired depending on the hybrid operating strategy. The electrodynamic switching method has the advantage that the switching element of the target gear to be switched is synchronized by the interaction of the electric drive machine and the internal combustion engine, with the electric drive machine preferably being precisely controllable. Another advantage of the EDS switching process is that a high tractive force can be achieved because the torques of the 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 einer Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
  • 3 schematisch die Schaltzustände des Hybridgetriebes gemäß der 2;
  • 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante eines Hybridgetriebes;
  • 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante eines Hybridgetriebes;
  • 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante eines Hybridgetriebes;
  • 7 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante eines Hybridgetriebes;
  • 8 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante eines Hybridgetriebes;
  • 9 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante eines Hybridgetriebes;
  • 10 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante eines Hybridgetriebes; und
  • 11 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante eines Hybridgetriebes.
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 top view of a motor vehicle with a motor vehicle drive train according to the invention;
  • 2 a schematic representation of a variant of a hybrid transmission according to the invention;
  • 3 schematically the switching states of the hybrid transmission according to 2 ;
  • 4 a schematic representation of another variant of a hybrid transmission;
  • 5 a schematic representation of another variant of a hybrid transmission;
  • 6 a schematic representation of another variant of a hybrid transmission;
  • 7 a schematic representation of another variant of a hybrid transmission;
  • 8th a schematic representation of another variant of a hybrid transmission;
  • 9 a schematic representation of another variant of a hybrid transmission;
  • 10 a schematic representation of another variant of a hybrid transmission; and
  • 11 a schematic representation of another variant of a hybrid transmission.

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 machine 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 further comprises 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 a 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 includes the electric axle. By means of the motor vehicle drive train 12, drive power from 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. The motor vehicle 10 also has an energy storage device 22 in order to store energy which is used to supply the first electric drive machine 14 and/or the second electric drive machine 20.

2 zeigt eine vereinfachte 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 simplified variant of a hybrid transmission 18 according to the invention. The hybrid transmission 18 has a first transmission input shaft 24 and a second transmission input shaft 26, which are designed to transmit drive power from the drive machines 14, 16 into the hybrid transmission 18.

Das Hybridgetriebe 18 weist ferner eine Abtriebswelle 28 und eine Zwischenwelle 30 auf.The hybrid transmission 18 also has an output shaft 28 and an intermediate shaft 30.

Das Hybridgetriebe 18 umfasst ferner einen Planetenradsatz RS sowie insgesamt drei gangbildende Stirnradpaare, die mit ST1 - ST3 bezeichnet sind.The hybrid transmission 18 also includes a planetary gear set RS and a total of three gear-forming spur gear pairs, which are designated ST1 - ST3.

Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 ist über eine Zahnradkette antriebswirksam mit dem dritten Stirnradpaar ST3 verbunden, wobei die Zahnradkette ein an eine Ausgangswelle oder Rotorwelle der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 angeordnetes Festrad umfasst, das mit einem weiteren Festrad im Eingriff ist, wobei dieses weitere Festrad in Eingriff mit dem Losrad des dritten Stirnradpaars ST3 ist.The first electric drive machine 14 is drivingly connected to the third pair of spur gears ST3 via a gear chain, the gear chain comprising a fixed gear arranged on an output shaft or rotor shaft of the first electric drive machine 14, which is in engagement with a further fixed gear, this further fixed gear being in engagement with the idler gear of the third pair of spur gears ST3.

Das erste Stirnradpaar ST1 umfasst ein an der ersten Getriebeeingangswelle 24 angeordnetes Festrad, das in Eingriff mit einem an der Zwischenwelle 30 angeordneten Losrad ist.The first pair of spur gears ST1 comprises a fixed gear arranged on the first transmission input shaft 24, which is in engagement with an idler gear arranged on the intermediate shaft 30.

Das zweite Stirnradpaar ST2 umfasst ebenfalls ein an der ersten Getriebeeingangswelle 24 angeordnetes Festrad, das in Eingriff mit einem an der Zwischenwelle 30 angeordneten Losrad ist.The second pair of spur gears ST2 also includes a fixed gear arranged on the first transmission input shaft 24, which is in engagement with an idler gear arranged on the intermediate shaft 30.

Das dritte Stirnradpaar ST3 umfasst ein an der ersten Getriebeeingangswelle 24 angeordnetes Losrad, das mit einem an der zweiten Getriebeeingangswelle 26 angeordneten Festrad in Eingriff ist.The third pair of spur gears ST3 includes an idler gear arranged on the first transmission input shaft 24, which is in engagement with a fixed gear arranged on the second transmission input shaft 26.

Als zweite Getriebeeingangswelle 26 ist insbesondere die Welle zu verstehen, die antriebswirksam mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 verbunden ist, also vorzugsweise zwangsläufig immer angetrieben wird, wenn die erste elektrische Antriebsmaschine 14 betrieben wird.The second transmission input shaft 26 is to be understood in particular as the shaft which is connected to the first electric drive machine 14 in a driving manner, i.e. which is preferably inevitably always driven when the first electric drive machine 14 is operated.

Das Hybridgetriebe 18 weist in der gezeigten Ausführungsform insgesamt fünf Schaltelemente auf, die mit A - E bezeichnet sind.In the embodiment shown, the hybrid transmission 18 has a total of five switching elements, which are designated A - E.

Durch Einlegen eines ersten Schaltelements A kann das Losrad des dritten Stirnradpaars ST3 antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle 24 verbunden werden.By inserting a first switching element A, the idler gear of the third pair of spur gears ST3 can be connected to the first transmission input shaft 24 in a driving manner.

Ein Einlegen des zweiten Schaltelements B richtet eine antriebswirksame Verbindung zwischen dem Losrad des ersten Stirnradpaars ST1 und der Abtriebswelle 28 ein.Inserting the second switching element B establishes a drive-effective connection between the idler gear of the first spur gear pair ST1 and the output shaft 28.

Durch das dritte Schaltelement C kann die Abtriebswelle 28 antriebswirksam mit der Zwischenwelle 30 verbunden werden.Through the third switching element C, the output shaft 28 can be connected to the intermediate shaft 30 in a driving manner.

Ein Einlegen des vierten Schaltelements D richtet eine antriebswirksame Verbindung zwischen dem Losrad des ersten Stirnradpaars ST1 und der Zwischenwelle 30 ein.Inserting the fourth switching element D establishes a drive-effective connection between the idler gear of the first spur gear pair ST1 and the intermediate shaft 30.

Das fünfte Schaltelement E ist dazu ausgebildet, das Losrad des zweiten Stirnradpaars ST2 antriebswirksam mit der Zwischenwelle 30 zu verbinden.The fifth switching element E is designed to drive the idler gear of the second pair of spur gears ST2 with the intermediate shaft 30.

Ein Sonnenrad des Planetenradsatzes RS ist antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle 26 verbunden.A sun gear of the planetary gear set RS is connected to the second transmission input shaft 26 for driving purposes.

Ein Planetenradträger des Planetenradsatz RS ist antriebswirksam mit der Abtriebswelle 28 verbunden. Ein Hohlrad des Planetenradsatzes RS ist antriebswirksam mit der Zwischenwelle 30 verbunden. Folglich kann der Planetenradsatz RS durch Einlegen des dritten Schaltelements C verblockt werden, da zwei der Planetenradsatzelemente des Planetenradsatzes RS antriebswirksam miteinander verbunden werden. Neben der hier dargestellten Variante kann der Planetenradsatz RS auch durch antriebswirksames Verbinden des Sonnenrads mit dem Hohlrad oder des Sonnenrads mit dem Planetenradträger verblockt werden.A planetary gear carrier of the planetary gearset RS is connected to the output shaft 28 for driving purposes. A ring gear of the planetary gear set RS is connected to the intermediate shaft 30 for driving purposes. Consequently, the planetary gear set RS can be blocked by inserting the third switching element C, since two of the planetary gear set elements of the planetary gear set RS are connected to one another in a drive-effective manner. In addition to the variant shown here, the RS planetary gear set can also be driven by connecting the sun gear the ring gear or the sun gear can be blocked with the planet gear carrier.

Die erste Getriebeeingangswelle 24 ist als Vollwelle ausgebildet und achsparallel zur Abtriebswelle 28, der Zwischenwelle 30 und zweiten Getriebeeingangswelle 26 angeordnet, die koaxial jeweils zueinander angeordnet sind.The first transmission input shaft 24 is designed as a solid shaft and is arranged axially parallel to the output shaft 28, the intermediate shaft 30 and the second transmission input shaft 26, which are each arranged coaxially to one another.

Die Zwischenwelle 30 ist als Hohlwelle ausgebildet und umgibt die als Vollwelle ausgebildete Abtriebswelle 28 zumindest abschnittsweise. Die zweite Getriebeeingangswelle 26 ist ebenfalls als Hohlwelle ausgebildet und umgibt die Abtriebswelle 28 zumindest abschnittsweise.The intermediate shaft 30 is designed as a hollow shaft and surrounds the output shaft 28, which is designed as a solid shaft, at least in sections. The second transmission input shaft 26 is also designed as a hollow shaft and surrounds the output shaft 28 at least in sections.

Das dritte Schaltelement C ist mit dem zweiten Schaltelement B zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst. Das vierte Schaltelement D ist mit dem fünften Schaltelement E zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst.The third switching element C is combined with the second switching element B to form a double switching element. The fourth switching element D is combined with the fifth switching element E to form a double switching element.

Es versteht sich, dass die Schaltelemente A - E vorzugsweise als formschlüssige Schaltelemente, beispielsweise Klauenschaltelemente, ausgeführt sind. Es versteht sich ferner, dass dem Radsatz des Hybridgetriebes 18 eine Festübersetzung, beispielsweise in Form eines weiteren Planetenradsatzes oder einer Stirnradstufe, nachgeschaltet werden kann. Besonders bevorzugt wird dem Radsatz üblicherweise ein Differential nachgeschaltet.It goes without saying that the switching elements A - E are preferably designed as positive switching elements, for example claw switching elements. It is further understood that the gear set of the hybrid transmission 18 can be followed by a fixed gear ratio, for example in the form of a further planetary gear set or a spur gear stage. Particularly preferably, a differential is usually connected downstream of the wheelset.

In 3 sind schematisch die Schaltzustände des Hybridgetriebes 18 gemäß der 2 in einer Schaltmatrix 34 gezeigt. In der ersten Spalte der Schaltmatrix 34 sind die Hybridgangstufen H1 - H3, eine Elektrogangstufe E2, ein elektrodynamischer Überlagerungszustand EDA und der Zustand Laden-in-Neutral, LiN, gezeigt. In der zweiten bis sechsten Spalte sind die Schaltzustände der Schaltelemente A - 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 are schematically the switching states of the hybrid transmission 18 according to 2 shown in a switching matrix 34. The first column of the switching matrix 34 shows the hybrid gear stages H1 - H3, an electric gear stage E2, an electrodynamic superposition state EDA and the charging-in-neutral state, LiN. The switching states of the switching elements A - E are shown in the second to sixth columns, whereby an "X" means that the respective switching element is closed, i.e. it connects the assigned transmission components to one another in a drive-effective manner. If there is no entry, it can be assumed that the corresponding switching element is open, i.e. does not transmit any drive power.

Durch Einlegen des dritten Schaltelements C und des vierten Schaltelements D kann eine erste Variante der ersten Hybridgangstufe H1.1 eingerichtet werden.By inserting the third switching element C and the fourth switching element D, a first variant of the first hybrid gear stage H1.1 can be set up.

Eine zweite Variante der ersten Hybridgangstufe H1.2 kann durch Einlegen des ersten Schaltelements A und des zweiten Schaltelements B eingerichtet werden.A second variant of the first hybrid gear H1.2 can be set up by inserting the first switching element A and the second switching element B.

Ein Einlegen des zweiten Schaltelements B und des vierten Schaltelements D richtet eine dritte Variante der ersten Hybridgangstufe H1.3 ein.Inserting the second switching element B and the fourth switching element D sets up a third variant of the first hybrid gear stage H1.3.

Eine vierte Variante der ersten Hybridgangstufe H1.4 kann durch Einlegen des zweiten Schaltelements B und des fünften Schaltelements E eingerichtet werden.A fourth variant of the first hybrid gear H1.4 can be set up by inserting the second switching element B and the fifth switching element E.

Die zweite Hybridgangstufe H2 kann durch Einlegen des ersten Schaltelements A und des vierten Schaltelements D eingerichtet werden.The second hybrid gear stage H2 can be set up by inserting the first switching element A and the fourth switching element D.

Eine Zwischenvariante der zweiten Hybridgangstufe H2,5 kann durch Einlegen des dritten Schaltelements C und des fünften Schaltelements E eingerichtet werden.An intermediate variant of the second hybrid gear H2.5 can be set up by inserting the third switching element C and the fifth switching element E.

Ein Einlegen des ersten Schaltelements A und des fünften Schaltelements E richtet die dritte Hybridgangstufe H3 ein.Inserting the first switching element A and the fifth switching element E sets up the third hybrid gear H3.

Eine Zwischenvariante der dritten Hybridgangstufe H3,5 kann durch Einlegen des ersten Schaltelements A und des dritten Schaltelements C eingerichtet werden.An intermediate variant of the third hybrid gear H3.5 can be set up by inserting the first switching element A and the third switching element C.

Die Elektrogangstufe E2 kann durch Einlegen des dritten Schaltelements C eingerichtet werden.The electric gear stage E2 can be set up by inserting the third switching element C.

Ein Einlegen des vierten Schaltelements D richtet den elektrodynamischen Überlagerungszustand EDA ein.Inserting the fourth switching element D sets up the electrodynamic superposition state EDA.

Der Zustand Lade- in-Neutral LiN kann durch Einlegen des ersten Schaltelements A eingerichtet werden.The charge-in-neutral LiN state can be set up by inserting the first switching element A.

Zum verbrennungsmotorischen bzw. hybriden Fahren stehen mehrere unterschiedliche Gangstufen für die Verbrennungsmaschine 16 zur Verfügung.For internal combustion engine or hybrid driving, several different gear levels are available for the internal combustion engine 16.

Ist nur das dritte Schaltelement C geschlossen, kann rein elektrisch gefahren werden, da die erste elektrische Antriebsmaschine 14 direkt mit dem Abtrieb 32 verbunden ist.If only the third switching element C is closed, driving can be carried out purely electrically, since the first electric drive machine 14 is connected directly to the output 32.

Ist nur das vierte Schaltelement D geschlossen, entsteht ein elektrodynamischer Überlagerungszustand, ein sogenannter EDA-Zustand, am Planetenradsatz RS. Die Verbrennungsmaschine 16 ist dann über das erste Stirnradpaar ST1 mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes RS verbunden, wobei die erste elektrische Antriebsmaschine 14 am Sonnenrad des Planetenradsatzes RS das Moment der Verbrennungsmaschine 16 abstützt. Der Planetenradträger des Planetenradsatzes RS ist mit dem Abtrieb 32 verbunden. In diesem Schaltzustand ist ein EDA-Anfahren vorwärts möglich. Aus diesem Schaltzustand bzw. EDA-Modus kann für die Verbrennungsmaschine 16 die erste Variante der ersten Hybridgangstufe H1.1, die dritte Variante der ersten Hybridgangstufe H1.3 und die zweite Hybridgangstufe H2 eingelegt werden, weil das vierte Schaltelement D in diesen Schaltzuständen jeweils geschlossen ist.If only the fourth switching element D is closed, an electrodynamic superposition state, a so-called EDA state, arises on the planetary gear set RS. The internal combustion engine 16 is then connected to the ring gear of the planetary gear set RS via the first pair of spur gears ST1, with the first electric drive machine 14 supporting the torque of the internal combustion engine 16 on the sun gear of the planetary gear set RS. The planetary gear carrier of the planetary gear set RS is connected to the output 32. In this switching state EDA moving forward is possible. From this switching state or EDA mode, the first variant of the first hybrid gear stage H1.1, the third variant of the first hybrid gear stage H1.3 and the second hybrid gear stage H2 can be selected for the internal combustion engine 16 because the fourth switching element D is closed in these switching states is.

Eine Schaltung von der ersten Gangstufe in die weitere zweite Gangstufe kann als EMS, also elektromechanische Lastschaltung erfolgen, insbesondere abtriebsgestützt durch die erste elektrische Antriebsmaschine 14, wobei das dritte Schaltelement C geschlossen bleibt. Sodann wird von der ersten Variante der ersten Hybridgangstufe H1.1 in die Zwischenvariante der zweiten Hybridgangstufe H2,5 gewechselt.A shift from the first gear stage to the further second gear stage can take place as an EMS, i.e. electromechanical load shift, in particular with output support from the first electric drive machine 14, with the third switching element C remaining closed. A change is then made from the first variant of the first hybrid gear H1.1 to the intermediate variant of the second hybrid gear H2.5.

Analog kann eine elektromechanische oder elektrodynamische Lastschaltung von der Zwischenvariante der zweiten Hybridgangstufe H2,5 in die Zwischenvariante der dritten Hybridgangstufe H3,5 ebenfalls abtriebsgestützt durch die erste elektrische Antriebsmaschine 14 erfolgen, wobei das dritte Schaltelement C geschlossen bleibt. Hierbei wird von der Zwischenvariante der zweiten Hybridgangstufe H2,5 in die Zwischenvariante der dritten Hybridgangstufe H3,5 gewechselt.Analogously, an electromechanical or electrodynamic load shift from the intermediate variant of the second hybrid gear stage H2.5 to the intermediate variant of the third hybrid gear stage H3.5 can also take place with output support from the first electric drive machine 14, with the third switching element C remaining closed. This involves changing from the intermediate variant of the second hybrid gear H2.5 to the intermediate variant of the third hybrid gear H3.5.

Eine elektromechanische Lastschaltung von der ersten Variante der ersten Hybridgangstufe H1.1 in die Zwischenvariante der zweiten Hybridgangstufe H2,5 im Hybridbetrieb kann beispielsweise wie folgt erfolgen. Im Ausgangszustand ist die erste Variante der ersten Hybridgangstufe H1.1 eingelegt. Das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D sind geschlossen. Es erfolgt ein Lastabbau am vierten Schaltelement D und ein gleichzeitiger Lastaufbau an der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14. Das vierte Schaltelement D wird sodann geöffnet. Die Drehzahl der Verbrennungsmaschine 16 wird abgesenkt, sodass das fünfte Schaltelement E synchron wird. Hierzu kann beispielsweise die Verbrennungsmaschine 16 in den Schubbetrieb gehen oder bevorzugt eine weitere elektrische Maschine generatorisch betreiben. Das fünfte Schaltelement E kann eingelegt werden. Während diesem Schaltvorgang bleibt das dritte Schaltelement C geschlossen.An electromechanical load shift from the first variant of the first hybrid gear H1.1 to the intermediate variant of the second hybrid gear H2.5 in hybrid operation can take place, for example, as follows. In the initial state, the first variant of the first hybrid gear H1.1 is engaged. The third switching element C and the fourth switching element D are closed. There is a load reduction on the fourth switching element D and a simultaneous load build-up on the first electric drive machine 14. The fourth switching element D is then opened. The speed of the internal combustion engine 16 is reduced so that the fifth switching element E becomes synchronous. For this purpose, for example, the internal combustion engine 16 can go into overrun mode or preferably operate another electric machine as a generator. The fifth switching element E can be inserted. During this switching process, the third switching element C remains closed.

Ist nur das erste Schaltelement A geschlossen, kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 unabhängig vom Abtrieb 32 mit der Verbrennungsmaschine 16 verbunden werden. Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 und die Verbrennungsmaschine 16 drehen dann in einem festen Verhältnis zueinander. In diesem Zustand ist einerseits ein Start der Verbrennungsmaschine 16 mittels der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 möglich, andererseits kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 auch generatorisch betrieben werden und den elektrischen Energiespeicher 22 laden oder weitere elektrische Verbraucher versorgen. Ein Verbraucher kann auch die zweite elektrische Antriebsmaschine 20 sein, die beispielsweise, wie in 1 gezeigt, an der anderen Fahrzeugachse angeordnet ist und eine sogenannte elektrische Achse bildet. Ein Übergang aus dem Zustand Laden-in-Neutral, LiN, ist in die zweite Variante der ersten Hybridgangstufe H1.2, die zweite Hybridgangstufe H2 und die dritte Hybridgangstufe H3 möglich, weil das erste Schaltelement A in diesen Schaltzuständen jeweils geschlossen ist.If only the first switching element A is closed, the first electric drive machine 14 can be connected to the internal combustion engine 16 independently of the output 32. The first electric drive machine 14 and the internal combustion engine 16 then rotate in a fixed ratio to one another. In this state, on the one hand, it is possible to start the internal combustion engine 16 by means of the first electric drive machine 14, and on the other hand, the first electric drive machine 14 can also be operated as a generator and charge the electrical energy storage 22 or supply other electrical consumers. A consumer can also be the second electric drive machine 20, for example, as in 1 shown, is arranged on the other vehicle axle and forms a so-called electric axle. A transition from the charging-to-neutral state, LiN, to the second variant of the first hybrid gear stage H1.2, the second hybrid gear stage H2 and the third hybrid gear stage H3 is possible because the first switching element A is closed in these switching states.

Ist in Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 eine zweite elektrische Antriebsmaschine 20 vorhanden, wie beispielsweise in 1 gezeigt, kann in dieser Kombination ein Allrad-Antriebssystem geschaffen werden. Beispielsweise kann ein DHT, also eine Dedicated Hybrid Transmission, mittels der Verbrennungsmaschine 16 und der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 als reiner Frontantrieb konzipiert sein und ein zusätzlicher Hinterachsantrieb mittels der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 erfolgen. In diesem Bereich ist der elektrodynamische Überlagerungszustand, also der EDA-Modus, ein leistungsverzweigter E-CVT-Fahrbereich für die Verbrennungsmaschine 16, bei dem auch ein batterieneutraler Betrieb möglich ist. Unter CVT-Fahrbereich ist insbesondere ein stufenlos variabler übersetzter Fahrbereich, Continuously Variable Transmission, zu verstehen.Is a second electric drive machine 20 present in the motor vehicle drive train 12, such as in 1 shown, an all-wheel drive system can be created in this combination. For example, a DHT, i.e. a dedicated hybrid transmission, can be designed as a pure front-wheel drive using the internal combustion engine 16 and the first electric drive machine 14 and an additional rear-axle drive can take place using the second electric drive machine 20. In this area, the electrodynamic superposition state, i.e. the EDA mode, is a power-split E-CVT driving range for the internal combustion engine 16, in which battery-neutral operation is also possible. The term CVT driving range is to be understood in particular as a continuously variable translated driving range, Continuously Variable Transmission.

Insbesondere kann eine Zugkraftunterstützung mittels der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 erfolgen. Die zweite elektrische Antriebsmaschine 20 kann die Zugkraft stützen, wenn im Hybridgetriebe 18 Umschaltungen notwendig sind, bei denen der Abtrieb 32 des Hybridgetriebes 18 lastfrei wird. Ein solcher Übergang kann beispielsweise durchgeführt werden, 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 particular, traction support can be provided by means of the second electric drive machine 20. The second electric drive machine 20 can support the tractive force if shifts are necessary in the hybrid transmission 18, in which the output 32 of the hybrid transmission 18 becomes load-free. Such a transition can be carried out, for example, if the drive is initially driven purely electrically using the first electric drive machine 14 and/or the second electric drive machine 20 and then the internal combustion engine 16 is to be started in neutral using the first electric drive machine 14.

In 4 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die erste elektrische Antriebsmaschine 14 antriebswirksam über eine Zahnradkette mit dem Festrad des dritten Stirnradpaars ST3 verbunden.In 4 a further variant of a hybrid transmission 18 according to the invention is shown. In contrast to that in 2 In the embodiment shown, the first electric drive machine 14 is connected in a driving manner via a gear chain to the fixed gear of the third pair of spur gears ST3.

In 5 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Ausführungsform weist das Losrad des dritten Sternradpaars ST3 mit einem Anbindungszahnrad zum Anbinden der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 eine gemeinsame Welle auf. Das Anbindungszahnrad und das Losrad des dritten Sternradpaars ST3 sind über diese gemeinsame Welle drehfest miteinander verbunden, wobei durch Einlegen des ersten Schaltelements A die gemeinsame Welle drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle 24 verbunden werden kann.In 5 a further variant of a hybrid transmission 18 according to the invention is shown. In contrast to that in 2 In the embodiment shown, the idler gear of the third pair of star gears ST3 has a connecting gear for connecting the first electric drive machine 14 common wave. The connecting gear and the idler gear of the third pair of star gears ST3 are connected to one another in a rotationally fixed manner via this common shaft, whereby the common shaft can be connected in a rotationally fixed manner to the first transmission input shaft 24 by inserting the first switching element A.

In 6 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Ausführungsform ist das Losrad mit dem Festrad des zweiten Stirnradpaars ST2 getauscht. Folglich ist das Losrad des zweiten Stirnradpaars ST2 an der ersten Getriebeeingangswelle 24 angeordnet und das Festrad an der Zwischenwelle 30 angeordnet. Es versteht sich, dass hierdurch auch das fünfte Schaltelement E an der ersten Getriebeeingangswelle 24 angeordnet ist. Folglich ist im Unterschied zu der in 2 gezeigten Ausführungsform das vierte Schaltelement D nicht mehr mit dem fünften Schaltelement E zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst. Vorzugsweise sind das vierte Schaltelement D und das fünfte Schaltelement E in einer Radsatzebene angeordnet.In 6 a further variant of a hybrid transmission 18 according to the invention is shown. In contrast to that in 2 In the embodiment shown, the idler gear is swapped with the fixed gear of the second pair of spur gears ST2. Consequently, the idler gear of the second pair of spur gears ST2 is arranged on the first transmission input shaft 24 and the fixed gear is arranged on the intermediate shaft 30. It goes without saying that this also means that the fifth switching element E is arranged on the first transmission input shaft 24. Consequently, in contrast to that in 2 In the embodiment shown, the fourth switching element D is no longer combined with the fifth switching element E to form a double switching element. Preferably, the fourth switching element D and the fifth switching element E are arranged in a wheelset plane.

In 7 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 6 gezeigten Ausführungsform umfasst das Hybridgetriebe 18 gemäß der 7 ein sechstes Schaltelement F, das mit dem vierten Schaltelement D zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst ist und dazu ausgebildet ist, die Zwischenwelle 30 und damit das Hohlrad des Planetenradsatzes RS festzusetzen. Durch Einlegen des sechsten Schaltelements F kann somit ein kürzer übersetzter weiterer Elektrogang bzw. eine weitere Elektrogangstufe E1 eingerichtet werden. Das fünfte Schaltelement F verbindet vorzugsweise das Hohlrad des Planetenradsatzes RS mit einem Getriebegehäuse. Die kürzer übersetzte weitere Elektrogangstufe E1 wird vorzugsweise für Rückwärts-Anfahren verwendet, da beim Rückwärtsfahren kein elektrodynamischer Überlagerungszustand, also kein EDA-Modus, zur Verfügung steht. Diese Ausführung ist vor allem bei der Losrad-Variante für das fünfte Schaltelement E vorteilhaft, da hierbei das sechste Schaltelement F zusammen mit dem vierten Schaltelement D in einem gemeinsamen Doppelschaltelement ausgeführt werden kann.In 7 a further variant of a hybrid transmission 18 according to the invention is shown. In contrast to that in 6 The embodiment shown includes the hybrid transmission 18 according to the 7 a sixth switching element F, which is combined with the fourth switching element D to form a double switching element and is designed to fix the intermediate shaft 30 and thus the ring gear of the planetary gear set RS. By inserting the sixth switching element F, a further electric gear with a shorter ratio or a further electric gear stage E1 can be set up. The fifth switching element F preferably connects the ring gear of the planetary gear set RS to a gear housing. The shorter gear ratio E1 is preferably used for reversing, since no electrodynamic superposition state, i.e. no EDA mode, is available when reversing. This design is particularly advantageous in the idler gear variant for the fifth switching element E, since the sixth switching element F can be designed together with the fourth switching element D in a common double switching element.

In 8 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Ausführungsform sind die Anbindungen am Planetenradsatz RS getauscht. Insbesondere ist die zweite Getriebeeingangswelle 26 antriebswirksam mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes RS verbunden. Ferner ist die Zwischenwelle 30 antriebswirksam mit dem Sonnenrad des Planetenradsatz RS verbunden. Der Planetenradträger des Planetenradsatzes RS ist mit der Abtriebswelle 28 verbunden. Bevorzugt an der in 8 gezeigten Ausführungsform ist, dass die erste elektrische Antriebsmaschine 14 am Hohlrad des Planetenradsatzes mit geringerer Ausgleichsdrehzahl beim elektrodynamisch Anfahren oder elektrodynamischen Schaltungen betrieben werden kann. Hierbei muss die erste elektrische Antriebsmaschine 14 ein höheres Stützmoment beim elektrodynamischen Anfahren und bei elektrodynamischen Schaltungen aufbringen. Ferner kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 im elektrodynamischen Überlagerungszustand bzw. beim elektrodynamischen Anfahren weniger lang generatorisch betrieben werden, da mit zunehmender Fahrtgeschwindigkeit der generatorische Betrieb früher verlassen wird, als wenn die erste elektrische Antriebsmaschine 14 am Sonnenrad des Planetenradsatzes RS angebunden ist.In 8th a further variant of a hybrid transmission 18 according to the invention is shown. In contrast to that in 2 In the embodiment shown, the connections to the planetary gear set RS have been swapped. In particular, the second transmission input shaft 26 is connected in a driving manner to the ring gear of the planetary gear set RS. Furthermore, the intermediate shaft 30 is connected in a driving manner to the sun gear of the planetary gear set RS. The planetary gear carrier of the planetary gearset RS is connected to the output shaft 28. Preferably at the in 8th The embodiment shown is that the first electric drive machine 14 on the ring gear of the planetary gear set can be operated with a lower compensation speed during electrodynamic starting or electrodynamic switching. Here, the first electric drive machine 14 must apply a higher supporting torque during electrodynamic starting and electrodynamic switching. Furthermore, the first electric drive machine 14 can be operated as a generator for a shorter period of time in the electrodynamic superposition state or during electrodynamic start-up, since the generator operation is stopped earlier as the driving speed increases than if the first electric drive machine 14 is connected to the sun gear of the planetary gear set RS.

In 9 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Das Hybridgetriebe 18 gemäß der 9 entspricht dabei im Wesentlichen dem in 4 gezeigten Hybridgetriebe 18, wobei in 9 der Abtrieb 32 detaillierter dargestellt ist. Der Abtrieb 32 ist durch ein zwischen dem Planetenradsatz RS und dritten Stirnradpaar ST3 angeordnetes Festrad an der Abtriebswelle 28 gebildet, wobei die Abtriebswelle 28 einen Hohlwellenabschnitt 28a aufweist, an dem das Festrad angeordnet ist Der Hohlwellenabschnitt 28a ist über den Planetenradträger des Planetenradsatzes RS mit der sonst als Vollwelle ausgebildeten Abtriebswelle 28 verbunden und umgibt die zweite Getriebeeingangswelle 26 und die Abtriebswelle 28 zumindest abschnittsweise. Dieses Festrad ist in Eingriff mit einem an einem Differential angeordneten Festrad und überträgt so Antriebsleistung aus dem Hybridgetriebe 18 auf das Differential. Das Differential weist ferner eine Differentialwelle 40 auf, die eine Rotorwelle der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 durchdringt. Mit anderen Worten kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 an der Differentialwelle 40 gelagert werden.In 9 a further variant of a hybrid transmission 18 according to the invention is shown. The hybrid transmission 18 according to 9 essentially corresponds to that in 4 shown hybrid transmission 18, where in 9 the output 32 is shown in more detail. The output 32 is formed by a fixed gear arranged between the planetary gear set RS and the third spur gear pair ST3 on the output shaft 28, the output shaft 28 having a hollow shaft section 28a on which the fixed gear is arranged. The hollow shaft section 28a is connected via the planetary gear carrier of the planetary gear set RS to the otherwise Output shaft 28 designed as a solid shaft is connected and surrounds the second transmission input shaft 26 and the output shaft 28 at least in sections. This fixed gear is in engagement with a fixed gear arranged on a differential and thus transmits drive power from the hybrid transmission 18 to the differential. The differential also has a differential shaft 40 which penetrates a rotor shaft of the first electric drive machine 14. In other words, the first electric drive machine 14 can be mounted on the differential shaft 40.

Ferner weist das Hybridgetriebe 18 eine Getriebeantriebswelle 36 auf, die achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle 24 angeordnet ist, und über ein Zugmittelgetriebe antriebswirksam mit einem zwischen dem ersten Stirnradpaar ST1 und dem zweiten Stirnradpaar ST2 angeordneten Festrad mit der ersten Getriebeeingangswelle 24 verbunden ist. Die Getriebeantriebswelle 36 ist über einen Torsionsschwingungsdämpfer oder ein anderes prinzipiell im Stand der Technik bekanntes Element zur Drehschwingungsentkopplung mit der Verbrennungsmaschine 16 verbunden. Ferner ist an der Getriebeantriebswelle 36 ein Festrad zur Anbindung einer weiteren elektrischen Maschine 38 angeordnet. Die weitere elektrische Maschine 38 ist über ein Zugmittelgetriebe mit der Getriebeantriebswelle 36 wirkverbunden. Besonders bevorzugt kann die weitere elektrische Maschine 38 als Hochvoltstartergenerator ausgebildet sein.Furthermore, the hybrid transmission 18 has a transmission drive shaft 36, which is arranged axially parallel to the first transmission input shaft 24, and is connected to the first transmission input shaft 24 via a traction mechanism with a fixed gear arranged between the first spur gear pair ST1 and the second spur gear pair ST2. The transmission drive shaft 36 is connected to the internal combustion engine 16 via a torsional vibration damper or another element for decoupling torsional vibrations, which is basically known in the prior art. Furthermore, a fixed gear for connecting a further electrical machine 38 is arranged on the transmission drive shaft 36. The further electrical machine 38 works with the transmission drive shaft 36 via a traction mechanism tied together. Particularly preferably, the further electrical machine 38 can be designed as a high-voltage starter generator.

Es versteht sich, dass die Anbindung der Getriebeantriebswelle 36 sowohl zur ersten Getriebeeingangswelle 24 als auch zur weiteren elektrischen Maschine 38 alternativ auch als Zahnradkette ausgebildet sein kann.It is understood that the connection of the transmission drive shaft 36 to both the first transmission input shaft 24 and to the further electrical machine 38 can alternatively also be designed as a gear chain.

In 10 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 9 gezeigten Ausführungsform umfasst die Getriebeantriebswelle 36 eine Verbrennungsmaschinenkupplung K0. Die Verbrennungsmaschinenkupplung K0 ist dazu ausgebildet, die Getriebeantriebswelle 36 trennbar antriebswirksam mit der Verbrennungsmaschine 16 zu verbinden. Dabei ist die Verbrennungsmaschinenkupplung K0 zwischen dem Element zur Drehschwingungsentkopplung und den beiden Anbindungszahnrädern der Getriebeantriebswelle 36 angeordnet, sodass die weitere elektrische Maschine 38 stets mit der ersten Getriebeeingangswelle 24 in Triebverbindung steht.In 10 a further variant of a hybrid transmission 18 according to the invention is shown. In contrast to that in 9 In the embodiment shown, the transmission drive shaft 36 includes an internal combustion engine clutch K0. The internal combustion engine clutch K0 is designed to separably connect the transmission drive shaft 36 to the internal combustion engine 16 in a drive-effective manner. The internal combustion engine clutch K0 is arranged between the element for torsional vibration decoupling and the two connecting gears of the transmission drive shaft 36, so that the further electric machine 38 is always in driving connection with the first transmission input shaft 24.

In dem in 10 gezeigten Beispiel ist die Verbrennungsmaschinenkupplung K0 als formschlüssiges Schaltelement, beispielsweise als Klauenkupplung, ausgeführt.In the in 10 In the example shown, the internal combustion engine clutch K0 is designed as a positive switching element, for example as a claw clutch.

In 11 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 10 gezeigten Ausführungsform ist die Verbrennungsmaschinenkupplung K0 als reibschlüssiges Schaltelement ausgeführt.In 11 a further variant of a hybrid transmission 18 according to the invention is shown. In contrast to that in 10 In the embodiment shown, the internal combustion engine clutch K0 is designed as a frictional switching element.

Es versteht sich, dass der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 bzw. das Hybridgetriebe 18 auch ohne Verbrennungsmaschinenkupplung K0 betrieben werden können. Dennoch kann eine Verbrennungsmaschinenkupplung K0 aus verschiedenen Gründen, wie beispielsweise aus funktionssicherheitstechnischen Gründen, sinnvoll sein. Insbesondere ermöglicht eine Verbrennungsmaschinenkupplung K0 in Form eines reibschlüssigen Schaltelements, wie in 11 gezeigt, einen Schleppstart der Verbrennungsmaschine 16. Insbesondere ist bei einer Ausführungsform mit weiterer elektrischer Maschine 38 eine Verbrennungsmaschinenkupplung K0 sinnvoll.It goes without saying that the motor vehicle drive train 12 or the hybrid transmission 18 can also be operated without an internal combustion engine clutch K0. Nevertheless, an internal combustion engine clutch K0 can be useful for various reasons, such as functional safety reasons. In particular, an internal combustion engine clutch K0 in the form of a frictional switching element, as in 11 shown, a drag start of the internal combustion engine 16. In particular, in an embodiment with a further electric machine 38, an internal combustion engine clutch K0 makes sense.

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 using the drawings and the description. The description and explanation are intended to be exemplary and not restrictive. 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 and upon careful analysis of the drawings, disclosure and subsequent claims.

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 “comprise” and “including” do not exclude the presence of other elements or steps. The indefinite article “a” or “an” does not exclude the presence of a plural. A single element or unit can perform the functions of several of the units mentioned in the patent claims. The mere mention of some measures in several different dependent claims should not be taken to mean that a combination of these measures cannot also be used advantageously. Reference symbols in the patent claims are not to be understood as limiting. 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 the motor vehicle drive train 12. A computer program may be stored/distributed on a non-volatile storage medium, such as optical storage or a solid-state drive (SSD). A computer program may be distributed together with hardware and/or as part of hardware, for example via the Internet or via wired or wireless communication systems.

BezugszeichenReference symbols

1010
Kraftfahrzeugmotor vehicle
1212
Kraftfahrzeug-AntriebsstrangMotor vehicle 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
28a28a
HohlwellenabschnittHollow shaft section
3030
ZwischenwelleIntermediate shaft
3232
Abtriebdownforce
3434
SchaltmatrixSwitching matrix
3636
GetriebeantriebswelleTransmission drive shaft
3838
weitere elektrische Maschineanother electric machine
4040
Differentialwelledifferential shaft
A bis EA to E
Schaltelementeswitching elements
K0K0
VerbrennungsmaschinenkupplungInternal combustion engine clutch
ST1 bis ST3ST1 to ST3
Stirnradpaarespur gear pairs

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102013215114 A1 [0006]DE 102013215114 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 Abtriebswelle (28) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einem Abtrieb (32); einem Planetenradsatz (RS), der mit der zweiten Getriebeeingangswelle, einer Zwischenwelle (30) und der Abtriebswelle antriebswirksam verbunden ist; 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 ein erstes Stirnradpaar und ein zweites Stirnradpaar der Stirnradpaare zum Bilden von Gangstufen der ersten Getriebeeingangswelle und der Zwischenwelle zugeordnet sind; und die zweite Getriebeeingangswelle dazu ausgebildet ist, mittels eines dritten Stirnradpaars der Stirnradpaare zum Bilden von Gangstufen antriebswirksam mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine verbunden zu werden.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; an output shaft (28) for operatively connecting the hybrid transmission to an output (32); a planetary gear set (RS) which is drivingly connected to the second transmission input shaft, an intermediate shaft (30) and the output shaft; spur gear pairs (ST1, ST2, ST3) arranged in several gear set levels to form gear steps; and several gear shifting devices with switching elements (A, B, C, D, E) for engaging gear steps, whereby a first pair of spur gears and a second pair of spur gears of the spur gear pairs for forming gear ratios are assigned to the first transmission input shaft and the intermediate shaft; and the second transmission input shaft is designed to be connected in a driving manner to the first electric drive machine by means of a third pair of spur gears to form gear steps. Hybridgetriebe (18) nach Anspruch 1, wobei ein Festrad oder ein Losrad des dritten Stirnradpaars der Stirnradpaare zum Bilden von Gangstufen mittels eines oder mehrerer kämmender Zahnräder mit einer Rotorwelle der ersten elektrischen Antriebsmaschine verbindbar ist; oder das Losrad des dritten Stirnradpaars der Stirnradpaare zum Bilden von Gangstufen mit einem Anbindungszahnrad mittels einer gemeinsamen Welle drehfest verbunden ist und mittels des Anbindungszahnrads über ein oder mehrere kämmende Zahnräder mit der Rotorwelle der ersten elektrischen Antriebsmaschine verbindbar ist.Hybrid transmission (18). Claim 1 , wherein a fixed gear or an idler gear of the third pair of spur gears of the spur gear pairs can be connected to a rotor shaft of the first electric drive machine to form gear steps by means of one or more meshing gears; or the idler gear of the third pair of spur gears of the spur gear pairs for forming gear steps is connected in a rotationally fixed manner to a connecting gear by means of a common shaft and can be connected to the rotor shaft of the first electric drive machine by means of the connecting gear via one or more meshing gears. Hybridgetriebe (18) nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei einem der Stirnradpaare (ST1, ST2, ST3) zum Bilden der Gangstufen eine Anordnung des Losrads mit der Anordnung des Festrads tauschbar ist.Hybrid transmission (18). Claim 1 or 2 , whereby in one of the spur gear pairs (ST1, ST2, ST3) to form the gear steps, an arrangement of the idler gear can be exchanged with the arrangement of the fixed gear. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Hybridgetriebe eine Getriebeantriebswelle (36) aufweist, die mit der ersten Getriebeeingangswelle (24) antriebswirksam verbunden und achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle angeordnet ist, und/oder die Abtriebswelle (28) antriebswirksam mit einem Differential des Abtriebs (32) wirkverbunden ist, wobei das Differential eine Differentialwelle (40) zum Übertragen von Antriebsleistung aus dem Hybridgetriebe zu den Rädern des Kraftfahrzeugs (10) umfasst, die achsparallel zur Abtriebswelle angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, die erste elektrische Antriebsmaschine (14) zu durchdringen, um ein Anordnen der ersten elektrischen Antriebsmaschine um die Differentialwelle herum zu ermöglichen.Hybrid transmission (18) according to one of the preceding claims, wherein the hybrid transmission has a transmission drive shaft (36) which is connected to the first transmission input shaft (24) in a driving manner and is arranged axially parallel to the first transmission input shaft, and/or the output shaft (28) is operatively connected to a differential of the output (32), the differential comprising a differential shaft (40) for transmitting drive power from the hybrid transmission to the wheels of the motor vehicle (10), which is arranged axially parallel to the output shaft and to it is designed to penetrate the first electric drive machine (14) in order to enable the first electric drive machine to be arranged around the differential shaft. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Planetenradträger des Planetenradsatzes (RS) mit der Abtriebswelle (28) antriebswirksam verbunden ist; das Sonnenrad des Planetenradsatzes mit der Zwischenwelle (30) verbunden ist und das Hohlrad des Planetenradsatzes mit der zweiten Getriebeeingangswelle (26) verbunden ist; oder das Hohlrad des Planetenradsatzes mit der Zwischenwelle verbunden ist und das Sonnenrad des Planetenradsatzes mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist.Hybrid transmission (18) according to one of the preceding claims, wherein a planetary gear carrier of the planetary gear set (RS) is connected to the output shaft (28) in a driving manner; the sun gear of the planetary gear set is connected to the intermediate shaft (30) and the ring gear of the planetary gear set is connected to the second transmission input shaft (26); or the ring gear of the planetary gear set is connected to the intermediate shaft and the sun gear of the planetary gear set is connected to the second transmission input shaft. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Verbrennungsmaschinenkupplung (K0) zum lösbaren antriebswirksamen Verbinden der ersten Getriebeeingangswelle (24) mit der Verbrennungsmaschine (16), wobei die Verbrennungsmaschinenkupplung vorzugsweise an der Getriebeantriebswelle (36) angeordnet ist.Hybrid transmission (18) according to one of the preceding claims, with an internal combustion engine clutch (K0) for releasably drivingly connecting the first transmission input shaft (24) to the internal combustion engine (16), the internal combustion engine clutch preferably being arranged on the transmission drive shaft (36). Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein erstes Schaltelement (A) dazu ausgebildet ist, die erste Getriebeeingangswelle (24) mittels des dritten Stirnradpaars (ST3) antriebswirksam mit dem Planentenradsatz zu verbinden; ein zweites Schaltelement (B) dazu ausgebildet ist, die erste Getriebeeingangswelle mittels des ersten Stirnradpaars (ST3) antriebswirksam mit der Abtriebswelle zu verbinden; ein drittes Schaltelement (C) dazu ausgebildet ist, den Planentenradsatz zu verblocken; ein viertes Schaltelement (D) dazu ausgebildet ist, die erste Getriebeeingangswelle mittels des ersten Stirnradpaars antriebswirksam mit der Zwischenwelle zu verbinden; ein fünftes Schaltelement (E) dazu ausgebildet ist, die erste Getriebeeingangswelle mittels des zweiten Stirnradpaars antriebswirksam mit der Zwischenwelle zu verbinden; und/oder vorzugsweise ein sechstes Schaltelement (F) dazu ausgebildet ist, ein Planetenradsatzelement des Planetenradsatzes festzusetzen.Hybrid transmission (18) according to one of the preceding claims, wherein a first switching element (A) is designed to driveably connect the first transmission input shaft (24) to the planetary gear set by means of the third spur gear pair (ST3); a second switching element (B) is designed to driveably connect the first transmission input shaft to the output shaft by means of the first pair of spur gears (ST3); a third switching element (C) is designed to lock the planetary gear set; a fourth switching element (D) is designed to driveably connect the first transmission input shaft to the intermediate shaft by means of the first pair of spur gears; a fifth switching element (E) is designed to driveably connect the first transmission input shaft to the intermediate shaft by means of the second pair of spur gears; and/or preferably a sixth switching element (F) is designed to fix a planetary gear set element of the planetary gear set. Hybridgetriebe (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Hybridgetriebe genau drei Stirnradpaare (ST1, ST2, ST3), genau einen Planetenradsatz (RS) und genau fünf Schaltelemente (A, B, C, D, E) zum Bilden von drei hybriden Gangstufen aufweist.Hybrid transmission (18) according to one of the Claims 1 until 6 , whereby the hybrid transmission has exactly three pairs of spur gears (ST1, ST2, ST3), exactly one tarpaulin Tenwheel set (RS) and exactly five switching elements (A, B, C, D, E) to form three hybrid gears. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zwischenwelle (30) als Hohlwelle ausgebildet ist und die Abtriebswelle zumindest abschnittsweise umgibt; und/oder die Abtriebswelle zumindest abschnittsweise als Vollwelle ausgebildet ist und bevorzugt einen Hohlwellenabschnitt (28a) umfasst, um eine Anbindung an ein Differential des Abtriebs in einer Getriebemitte zu ermöglichen.Hybrid transmission (18) according to one of the preceding claims, wherein the intermediate shaft (30) is designed as a hollow shaft and surrounds the output shaft at least in sections; and or the output shaft is designed at least in sections as a solid shaft and preferably comprises a hollow shaft section (28a) in order to enable a connection to a differential of the output in a transmission center. 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, als Doppelschaltelement ausgebildet sind und von einem doppeltwirkenden Aktor betätigbar sind.Hybrid transmission (18) according to one of the preceding claims, wherein the switching elements (A, B, C, D, E, F) are designed as positive switching elements; and or at least two of the switching elements, preferably four switching elements, are designed as double switching elements 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 verbunden ist.Motor vehicle drive train (12) for a motor vehicle (10), with: a hybrid transmission (18) according to 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 is connected in a driving manner to the second transmission input shaft (26). Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach Anspruch 11, wobei der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang vorzugsweise eine weitere elektrische Maschine (38) 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). Claim 11 , wherein the motor vehicle drive train preferably comprises a further electrical machine (38) which is connected in a driving manner to the first transmission input shaft (24) and the first electrical drive machine (14) and/or preferably the further electrical machine as a starter generator for starting the internal combustion engine ( 16) can be controlled; and/or can be controlled as a charging generator for charging an energy storage device (22). Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Abtrieb (32) 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 (38) als Generator zum Versorgen der zweiten elektrischen Antriebsmaschine (20) ansteuerbar ist, um einen seriellen Fahrmodus einzurichten.Motor vehicle drive train (12). Claim 11 or 12 , wherein the output (32) of the hybrid transmission (18) can be connected in a driving manner to a first motor vehicle axle and a second motor vehicle axle comprises an electric axle with a second electric drive machine (20); and preferably the first electric drive machine (14) and/or the further electric machine (38) can be controlled as a generator for supplying 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); der zweiten elektrischen Antriebsmaschine (20) und/oder einer weiteren elektrischen Maschine (38).Motor vehicle (10) with: a motor vehicle drive train (12) according to one of Claims 11 until 13 ; and an energy storage (22) for storing energy to power the first electric drive machine (14); the second electric drive machine (20) and/or a further electric machine (38).
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