DE102022206207A1 - Kompakter Hybrid-Antriebsstrang - Google Patents

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Stefan Beck
Fabian Kutter
Johannes Kaltenbach
Thomas Martin
Matthias Horn
Michael Wechs
Max Bachmann
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe (18) für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) eines Kraftfahrzeugs (10), mit: einer ersten Getriebeeingangswelle (24) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine (16) des Kraftfahrzeugs; einer zweiten Getriebeeingangswelle (26) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) des Kraftfahrzeugs; einer ersten Zwischenwelle (30); einer zweiten Zwischenwelle (32); einem Vorgetriebe (28), das mit der ersten Getriebeeingangswelle und der ersten Zwischenwelle verbunden ist; einer Vorgelegewelle (34), die mit einem Abtrieb (36) des Hybridgetriebes antriebswirksam verbunden ist; in mehreren Radsatzebenen angeordneten Stirnradpaaren (ST1, ST2, ST3, ST4) zum Bilden von Gangstufen (V1, V2, V3, V4, E1, E2); und mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen (A, B, C, D, E, F) zum Einlegen der Gangstufen; wobei die zweite Zwischenwelle mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar ist; und bei einem Stirnradpaar ein Losrad des jeweiligen Stirnradpaars mit dem Festrad tauschbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe, einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang mit einem solchen Hybridgetriebe, ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs.
  • Fahrzeuge werden zunehmend mit Hybridantrieben, d. h. mit wenigstens zwei verschiedenen Antriebsquellen ausgestattet. Hybridantriebe können zur Verminderung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen beitragen. Es haben sich weitgehend Antriebsstränge mit einem Verbrennungsmotor und einem oder mehreren Elektromotoren als Parallelhybrid oder als Mischhybrid durchgesetzt. Derartige Hybridantriebe weisen im Kraftfluss eine im Wesentlichen parallele Anordnung des Verbrennungsmotors und des Elektroantriebs auf. Hierbei können sowohl eine Überlagerung der Antriebsmomente als auch eine Ansteuerung mit rein verbrennungsmotorischem Antrieb oder rein elektromotorischem Antrieb ermöglicht werden. Da sich die Antriebsmomente des Elektroantriebs und des Verbrennungsmotors je nach Ansteuerung addieren können, ist eine vergleichsweise kleinere Auslegung des Verbrennungsmotors und/oder dessen zeitweise Abschaltung möglich. Hierdurch kann eine signifikante Reduzierung der CO2-Emissionen ohne nennenswerte Leistungs- bzw. Komforteinbußen erreicht werden. Die Möglichkeiten und Vorteile eines Elektroantriebs können somit mit den Reichweiten-, Leistungs- und Kostenvorteilen von Brennkraftmaschinen verbunden werden.
  • Ein Nachteil der oben genannten Hybridantriebe besteht in einem im Allgemeinen komplexeren Aufbau, da beide Antriebsquellen vorzugsweise mit nur einem Getriebe Antriebsleistung auf eine Antriebswelle übertragen. Hierdurch sind derartige Getriebe meist aufwendig und kostenintensiv in der Produktion. Eine Reduzierung der Komplexität im Aufbau eines Hybridgetriebes geht meistens mit einer Einbuße an Variabilität einher.
  • Dieser Nachteil kann zumindest teilweise mittels dedizierter Hybridgetriebe oder „Dedicated Hybrid Transmissions“ (DHT) überwunden werden, bei denen eine elektrische Maschine in das Getriebe integriert wird, um den vollen Funktionsumfang darzustellen. Beispielsweise kann im Getriebe insbesondere der mechanische Getriebeteil vereinfacht werden, etwa durch Entfall des Rückwärtsgangs, wobei stattdessen mindestens eine elektrische Maschine genutzt wird.
  • Dedizierte Hybridgetriebe können aus bekannten Getriebekonzepten hervorgehen, also aus Doppelkupplungsgetrieben, Wandler-Planetengetrieben, stufenlosen Getrieben (CVT) oder automatisierten Schaltgetrieben. Die elektrische Maschine wird dabei zum Teil des Getriebes.
  • Die Druckschrift DE 10 2012 205 319 A1 offenbart einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, der einen Verbrennungsmotor mit einer Triebwelle, eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine mit einem Rotor sowie ein mehrstufiges Hauptgetriebe mit zwei Eingangswellen und einer gemeinsamen, achsparallel zu den Eingangswellen angeordneten Ausgangswelle aufweist. Die erste Eingangswelle ist über eine zweistufige Vorschaltgruppe mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors verbindbar. Die zweite Eingangswelle steht mit dem Rotor der Elektromaschine in Triebverbindung. Beide Eingangswellen sind koaxial sowie axial benachbart zueinander angeordnet und mittels einem ein- und ausrückbaren Koppel-Schaltelement drehfest miteinander verbindbar und jeweils über mindestens eine schaltbare Stirnradstufe mit der Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar. Der Hybridantrieb weist außerdem eine einzige Stirnradstufe auf mit mittlerer Übersetzung zur schaltbaren Verbindung der ersten Eingangswelle mit der Ausgangswelle mit einer Anordnung des betreffenden Losrads und des zugeordneten Gang-Schaltelements auf der ersten Eingangswelle. Das Gang-Schaltelement der Stirnradstufe der ersten Eingangswelle und das Koppel-Schaltelement sind in einem ersten Doppelschaltelement zusam mengefasst.
  • Vor diesem Hintergrund stellt sich einem Fachmann die Aufgabe, ein radial kompaktes, hocheffizientes und variables Hybridgetriebe zu schaffen. Insbesondere soll ein Hybridgetriebe geschaffen werden, bei dem alle Verbrennungsgangstufen mit allen Elektrogangstufen frei kombinierbar sind.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Hybridgetriebe für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit:
    • einer ersten Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine des Kraftfahrzeugs;
    • einer zweiten Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs;
    • einer ersten Zwischenwelle;
    • einer zweiten Zwischenwelle;
    • einem Vorgetriebe das mit der ersten Getriebeeingangswelle und der ersten Zwischenwelle verbunden ist;
    • einer Vorgelegewelle, die mit einem Abtrieb des Hybridgetriebes antriebswirksam verbunden ist;
    • in mehreren Radsatzebenen angeordneten Stirnradpaaren zum Bilden von Gangstufen; und
    • mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen zum Einlegen der Gangstufen; wobei
    • die zweite Zwischenwelle mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar ist; und
    • bei einem Stirnradpaar ein Losrad des jeweiligen Stirnradpaars mit dem Festrad tauschbar ist.
  • Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, mit:
    • einem Hybridgetriebe wie zuvor definiert;
    • einer Verbrennungsmaschine, die mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar ist; und
    • einer ersten elektrischen Antriebsmaschine, die mit der zweiten Getriebeeingangswelle antriebswirksam verbunden ist.
  • Die obige Aufgabe wird ferner gelöst von einem Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs wie zuvor definiert.
  • Schließlich wird die obige Aufgabe weiterhin gelöst von einem Kraftfahrzeug mit:
    • einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang wie zuvor definiert; und
    • einem Energiespeicher zum Speichern von Energie zum Versorgen der ersten elektrischen Antriebsmaschine und/oder der zweiten elektrischen Antriebsmaschine.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere können der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, das Kraftfahrzeug sowie das Verfahren entsprechend den für das Hybridgetriebe in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Ausgestaltungen ausgeführt sein.
  • Durch eine erste Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine und eine zweite Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer elektrischen Antriebsmaschine kann technisch einfach ein kompaktes Hybridgetriebe geschaffen werden. Eine Wirkverbindung kann sowohl schaltbar als auch nicht schaltbar ausgeführt sein. Durch eine erste Zwischenwelle und eine zweite Zwischenwelle kann ein hochkompaktes Hybridgetriebe mit hohem Funktionsumfang geschaffen werden. Mittels eines Vorgetriebes kann der Funktionsumfang des Hybridgetriebes erweitert werden. Insbesondere kann durch ein Verbinden des Vorgetriebes mit der ersten Getriebeeingangswelle eine Anzahl der mit der Verbrennungsmaschine verwendbaren Gangstufen des Hybridgetriebes erhöht werden. Eine Vorgelegewelle, die mit einem Abtrieb des Hybridgetriebes antriebswirksam verbunden ist, ermöglicht ein axial kompaktes Hybridgetriebe. Vorzugsweise weist das Hybridgetriebe nur eine einzige Vorgelegewelle auf. Durch eine zweite Zwischenwelle, die mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar ist, können die Gangstufen für die Verbrennungsmaschine teilweise ohne Vorübersetzung verwendet werden, so dass in diesen Gangstufen ein hocheffizienter Fahrbetrieb möglich ist. Durch die Tauschbarkeit der Anordnung eines Losrads mit dem Festrad bei wenigstens einem Stirnradpaar kann ein bezüglich der Bauraumanforderungen flexibles Hybridgetriebe geschaffen werden. Insbesondere kann durch diese Variabilität eine Anordnung des Losrads derart erfolgen, dass das zugehörige Schaltelement vorteilhaft mit Aktoren erreichbar ist.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Vorgetriebe einen Planetenradsatz, wobei ein Radsatzelement des Planetenradsatzes festgesetzt ist. Hierdurch kann technisch einfach ein Vorgetriebe mit einer Übersetzung geschaffen werden, wobei die mit der zweiten Zwischenwelle einrichtbaren Gangstufen vorübersetzt oder ohne Vorübersetzung verwendet werden können. Es kann ein kompaktes Hybridgetriebe geschaffen werden, mit dem durch die Vorübersetzung die Anzahl der Verbrennungsgangstufen einfach erhöht werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite Zwischenwelle als Hohlwelle ausgebildet und umgibt die erste Getriebeeingangswelle zumindest abschnittsweise. Hierdurch kann eine Kompaktheit des Hybridgetriebes weiter verbessert werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein an der zweiten Zwischenwelle angeordnetes Zahnrad eines Stirnradpaars dazu ausgebildet, mit einer zweiten elektrischen Antriebsmaschine verbunden zu werden. Alternativ weist die zweite Zwischenwelle ein Anbindungszahnrad zum Anbinden der zweiten elektrischen Antriebsmaschine an das Hybridgetriebe auf. Durch ein Verbinden der zweiten elektrischen Antriebsmaschine mittels eines Zahnrads eines Stirnradpaars kann ein gewichtsoptimiertes Anbinden der zweiten elektrischen Antriebsmaschine mit wenig Bauteilen erfolgen. Es kann ein kosteneffizientes und gewichtsoptimiertes Hybridgetriebe geschaffen werden. Durch ein Anbinden der zweiten elektrischen Antriebsmaschine mit einem Anbindungszahnrad kann ein höherer Bereich für eine Vorübersetzung, die bei der Anbindung der zweiten elektrischen Antriebsmaschine eingerichtet wird, abgedeckt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die erste Getriebeeingangswelle, die zweite Getriebeeingangswelle, die erste Zwischenwelle und die zweite Zwischenwelle koaxial zueinander angeordnet. Ergänzend oder alternativ ist die erste Getriebeeingangswelle als Vollwelle ausgebildet. Weiterhin ergänzend oder alternativ sind die zweite Getriebeeingangswelle und die erste Zwischenwelle als Hohlwellen ausgebildet. Ergänzend oder alternativ umgibt die erste Zwischenwelle die erste Getriebeeingangswelle zumindest abschnittsweise. Schließlich umgibt weiterhin ergänzend oder alternativ die zweite Getriebeeingangswelle die erste Zwischenwelle zumindest abschnittsweise. Durch das koaxiale Anordnen und das Ausbilden einiger der vorgenannten Wellen als Hohlwellen kann ein axial hochkompaktes Hybridgetriebe geschaffen werden, das einen hohen Funktionsumfang aufweist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Hybridgetriebe genau vier gangbildende Stirnradpaare und einen Planetenradsatz zum Bilden von vier Verbrennungsgangstufen und zwei Elektrogangstufen. Durch die Verwendung von genau vier gangbildenden Stirnradpaaren und einem Planetenradsatz kann ein kompaktes Hybridgetriebe mit wenig Zahneingriffen geschaffen werden. Insbesondere in Kombination mit einem Vorgetriebe kann erreicht werden, dass zumindest ein Teil der Gangstufen hocheffizient betreibbar ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Verbrennungsgangstufen unabhängig von den Elektrogangstufen schaltbar. Ergänzend sind die Elektrogangstufen unabhängig von den Verbrennungsgangstufen schaltbar. Vorzugsweise wird das dadurch erreicht, dass die erste Getriebeeingangswelle von der zweiten Getriebeeingangswelle entkoppelt ist, also ein antriebswirksames Verbinden dieser beiden Wellen vorzugsweise nur über die Vorgelegewelle möglich ist. Hierdurch kann ein hochflexibles und hochvariables Hybridgetriebe geschaffen werden, das insbesondere ermöglicht, jede der Verbrennungsgangstufen mit jeder der Elektrogangstufen beliebig in einem Hybridmodus zu kombinieren.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Getriebeeingangswelle mit einem Hohlrad des Planetenradsatzes antriebswirksam verbunden, die erste Zwischenwelle mit einem Planetenradträger des Planetenradsatzes antriebswirksam verbunden und ein Sonnenrad des Planetenradsatzes festgesetzt. Hierdurch kann mit dem Planetenradsatz ein Zweigangvorschaltgetriebe realisiert werden, dass eine Übersetzung ins Langsame ermöglicht.
  • In einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung ist das Sonnenrad des Planetenradsatzes festgesetzt, die erste Zwischenwelle mit einem Hohlrad des Planetenradsatzes antriebswirksam verbunden und die erste Getriebeeingangswelle mit einem Planetenradträger des Planetenradsatzes antriebswirksam verbunden. Hierdurch kann mittels des Planetenradsatzes ein Vorschaltgetriebe, insbesondere ein Zweigangvorschaltgetriebe, realisiert werden, das eine Übersetzung ins Schnelle ermöglicht.
  • Durch die beiden oben offenbarten alternativen Anbindungen am Planetenradsatz kann folglich ein Hybridgetriebe geschaffen werden, das eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten bietet. Insbesondere kann ein Hybridgetriebe geschaffen werden, das für einen Einsatzbereich optimiert ist. Es versteht sich, dass der Planetenradsatz sowohl als Minus-Planetenradsatz als auch als Plus-Planetenradsatz ausgebildet sein kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein erstes Schaltelement dazu ausgebildet, die zweite Getriebeeingangswelle mittels eines ersten Stirnradpaars antriebswirksam mit der Vorgelegewelle zu verbinden. Ergänzend oder alternativ ist ein zweites Schaltelement dazu ausgebildet, die zweite Getriebeeingangswelle mittels eines zweiten Stirnradpaars antriebswirksam mit der Vorgelegewelle zu verbinden. Weiterhin ergänzend oder alternativ ist ein drittes Schaltelement dazu ausgebildet, die zweite Zwischenwelle mittels eines dritten Stirnradpaars antriebswirksam mit der Vorgelegewelle zu verbinden. Ergänzend oder alternativ ist ein viertes Schaltelement dazu ausgebildet, die zweite Zwischenwelle mittels eines vierten Stirnradpaars antriebswirksam mit der Vorgelegewelle zu verbinden. Ergänzend oder alternativ ist ein fünftes Schaltelement dazu ausgebildet, die erste Zwischenwelle antriebswirksam mit der zweiten Zwischenwelle zu verbinden. Schließlich ist weiterhin ergänzend oder alternativ ein sechstes Schaltelement dazu ausgebildet, die erste Getriebeeingangswelle antriebswirksam mit der zweiten Zwischenwelle zu verbinden. Durch diese vorteilhafte Anordnung der Schaltelemente können mit dem Hybridgetriebe wenigstens vier Verbrennungsgangstufen und zwei Elektrogangstufen eingerichtet werden, die beliebig miteinander kombinierbar und unabhängig voneinander schaltbar sind.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet. Ergänzend oder alternativ sind wenigstens zwei der Schaltelemente, bevorzugt alle Schaltelemente, als Doppelschaltelement ausgebildet und von einem doppeltwirkenden Aktor betätigbar. Formschlüssige Schaltelemente ermöglichen ein hocheffizientes und kostengünstiges Hybridgetriebe. Der technische Aufbau und der Betrieb des Hybridgetriebes können durch ein Doppelschaltelement weiter vereinfacht werden. Insbesondere kann ein Doppelschaltelement mittels eines einzigen Aktors geschaltet werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang eine zweite elektrische Antriebsmaschine, die antriebswirksam mit der zweiten Zwischenwelle verbunden ist und vorzugsweise achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Durch eine zweite elektrische Antriebsmaschine ist ein Start der Verbrennungsmaschine aus rein elektrischer Fahrt möglich. Ferner können eine Bordnetzversorgung sowie Stromerzeugung für ein serielles Kriechen und/oder Fahren sowohl vorwärts als auch rückwärts erfolgen. Zudem kann die zweite elektrische Antriebsmaschine die Verbrennungsmaschine bei der Drehzahlregelung, insbesondere beim Ankuppeln und bei Schaltungen, unterstützen. Die zweite elektrische Antriebsmaschine kann die Zugkraft stützen, wenn für die erste elektrische Antriebsmaschine die Gangstufe gewechselt wird. Mittels einer zweiten elektrischen Antriebsmaschine kann ein variabler rein elektrischer Antrieb eingerichtet werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste elektrische Antriebsmaschine als Koaxialmaschine ausgebildet. Ergänzend ist der Planetenradsatz zumindest abschnittsweise axial und/oder radial innerhalb der ersten elektrischen Antriebsmaschine angeordnet. Hierdurch kann eine axiale Kompaktheit des Antriebsstrangs weiter verbessert werden. Insbesondere kann ein hochbauraumeffizienter Antriebsstrang geschaffen werden. Insbesondere ermöglicht eine Koaxialmaschine ein direktes Anbinden der ersten elektrischen Antriebsmaschine an die zweite Getriebeeingangswelle, sodass auf weitere Anbindungsmittel wie Zahnräder oder ein Zugmittelgetriebe zum Anbinden der ersten elektrischen Antriebsmaschine verzichtet werden kann. Es kann ein hocheffizienter und gewichtsoptimierter Antriebsstrang geschaffen werden.
  • 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.
  • 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 einer Antriebsleistung vorgesehen ist. Die Verbindung kann dabei sowohl direkt oder über eine Festübersetzung erfolgen. Die Verbindung kann beispielsweise über eine feste Welle, eine Verzahnung, insbesondere eine Stirnradverzahnung und/oder ein Umschlingungsmittel, insbesondere ein Zugmittelgetriebe, erfolgen.
  • Unter „antriebswirksam verbindbar“, „kann antriebswirksam verbunden werden“ oder „ist zum antriebswirksamen Verbinden ausgebildet“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein schaltbares Verbinden zwischen zwei Bauteilen verstanden werden, welches in einem geschlossenen Zustand zu einer temporären Übertragung einer Drehzahl, eines Drehmoments und/oder einer Antriebsleistung vorgesehen ist. In einem geöffneten Zustand überträgt das schaltbare Verbinden vorzugsweise temporär im Wesentlichen keine Drehzahl, kein Drehmoment und/oder keine Antriebsleistung.
  • Unter Standladen bzw. Laden-in-Neutral ist insbesondere das Betreiben der elektrischen Antriebsmaschine als Generator zu verstehen, vorzugsweise bei einem Stillstand mit laufender Verbrennungsmaschine, um einen Energiespeicher zu befüllen und/oder eine Bordelektronik zu speisen.
  • Ein Aktor ist vorliegend insbesondere ein Bauteil, das ein elektrisches Signal in eine mechanische Bewegung umsetzt. Vorzugsweise führen Aktoren, die mit Doppelschaltelementen verwendet werden, Bewegungen in zwei entgegengesetzte Richtungen aus, um in der ersten Richtung ein Schaltelement des Doppelschaltelements zu schalten und in der zweiten Richtung das andere Schaltelement zu schalten.
  • Ein Gangstufenwechsel erfolgt insbesondere durch Abschalten eines Schaltelements und/oder einer Kupplung und gleichzeitiges Aufschalten des Schaltelements und/oder der Kupplung für die nächsthöhere oder -niedrigere Gangstufe. Das zweite Schaltelement und/oder die zweite Kupplung übernimmt also Stück für Stück das Drehmoment vom ersten Schaltelement und/oder von der ersten Kupplung, bis am Ende des Gangstufenwechsels das gesamte Drehmoment vom zweiten Schaltelement und/oder der zweiten Kupplung übernommen wird. Bei vorheriger Synchronisation kann ein Gangwechsel schneller erfolgen, vorzugsweise können dabei formschlüssige Schaltelemente Anwendung finden.
  • Eine Verbrennungsmaschine kann insbesondere jede Maschine sein, die durch Verbrennen eines Antriebsmittels, wie Benzin, Diesel, Kerosin, Ethanol, Flüssiggas, Autogas etc. eine Drehbewegung erzeugen kann. Eine Verbrennungsmaschine kann beispielsweise ein Ottomotor, ein Dieselmotor, ein Wankelmotor oder ein Zweitaktmotor sein.
  • Beim seriellen Fahren oder Kriechen wird eine elektrische Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs generatorisch von einer Verbrennungsmaschine des Kraftfahrzeugs betrieben. Die so erzeugte Energie wird dann einer weiteren elektrischen Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt, um Antriebsleistung bereitzustellen.
  • Eine elektrische Fahrzeugachse, oder kurz elektrische Achse, ist vorzugsweise eine Nicht-Haupt-Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs, bei der mittels einer elektrischen Antriebsmaschine Antriebsleistung auf Räder des Kraftfahrzeugs übertragen werden kann. Es versteht sich, dass die elektrische Antriebsmaschine auch mittels eines Getriebes angebunden sein kann. Mittels einer elektrischen Achse kann ganz oder teilweise eine Zugkraft aufrechterhalten werden, wenn im Getriebe für eine Haupt-Antriebsachse ein Gangwechsel erfolgt. Ferner kann mittels einer elektrischen Achse zumindest teilweise eine Allrad-Funktionalität eingerichtet werden.
  • Ein elektrodynamisches Anfahrelement (EDA) bewirkt, dass über einen oder mehrere Planetenradsätze eine Drehzahlüberlagerung von Verbrennungsmaschinen-Drehzahl und elektrischer Antriebsmaschinen-Drehzahl stattfindet, sodass ein Anfahren eines Kraftfahrzeugs aus dem Stillstand bei laufender Verbrennungsmaschine, vorzugsweise ohne Reibkupplung, möglich ist. Dabei stützt die elektrische Antriebsmaschine ein Drehmoment ab. Vorzugsweise ist die Verbrennungsmaschine nicht mehr durch eine Anfahrkupplung oder dergleichen vom Getriebe trennbar. Durch Verwenden eines EDAs können vorzugsweise Anlasser, Generator und Anfahrkupplung beziehungsweise hydrodynamischer Wandler entfallen. Dabei baut ein EDA insbesondere so kompakt, dass alle Komponenten im serienmäßigen Kupplungsgehäuse ohne Verlängerung des Getriebes Platz finden. Das elektrodynamische Anfahrelement kann beispielsweise über einen weich abgestimmten Torsionsdämpfer fest mit einer Verbrennungsmaschine und insbesondere einem Schwungrad einer Verbrennungsmaschine verbunden sein. Somit können die elektrische Antriebsmaschine und die Verbrennungsmaschine wahlweise gleichzeitig oder alternativ betrieben werden. Hält das Kraftfahrzeug an, können elektrische Antriebsmaschine und Verbrennungsmaschine abgeschaltet werden. Aufgrund einer guten Regelbarkeit der elektrischen Antriebsmaschine wird eine sehr hohe Anfahrqualität erreicht, die der eines Antriebs mit Wandlerkupplung entsprechen kann.
  • Bei einer sogenannten elektrodynamischen Schaltung (EDS) findet wie beim EDA-Anfahren über einen oder mehrere Planetenradsätze eine Drehzahlüberlagerung von Verbrennungsmaschinen-Drehzahl und elektrischer Antriebsmaschinen-Drehzahl statt. Zum Schaltungsbeginn werden die Drehmomente der elektrischen Antriebsmaschine und der Verbrennungsmaschine angepasst, sodass das auszulegende Schaltelement lastfrei wird. Nach dem Öffnen dieses Schaltelements erfolgt eine Drehzahlanpassung unter Erhaltung der Zugkraft, sodass das einzulegende Schaltelement synchron wird. Nach dem Schließen des Schaltelements erfolgt die Lastaufteilung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Antriebsmaschine beliebig je nach Hybrid-Betriebsstrategie. Das elektrodynamische Schaltverfahren hat den Vorteil, dass das zu schaltende Schaltelement des Zielgangs durch das Zusammenspiel der elektrischen Antriebsmaschine und der Verbrennungsmaschine synchronisiert wird, wobei die elektrische Antriebsmaschine vorzugsweise präzise regelbar ist. Ein weiterer Vorteil des EDS-Schaltverfahrens ist, dass eine hohe Zugkraft erreicht werden kann, da sich die Drehmomente der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine im Hybridgetriebe summieren.
  • 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 vereinfachte schematische Prinzip-Skizze eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Hybridgetriebes gemäß 2;
    • 4 schematisch die Schaltzustände der Hybridgetriebe gemäß der 2 und 3;
    • 5 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 6 schematisch die Schaltzustände der Hybridgetriebe gemäß der 5;
    • 7 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 8 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 9 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 10 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; und
    • 11 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes.
  • In 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 10 mit einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 gezeigt. Der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 weist eine erste elektrische Antriebsmaschine 14 und eine Verbrennungsmaschine 16 auf, die mittels eines Hybridgetriebes 18 mit einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs 10 verbunden sind. Der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 umfasst in dem gezeigten Beispiel ferner eine optionale zweite elektrischen Antriebsmaschine 20. Es versteht sich, dass das Hybridgetriebe 18 mit der Hinterachse des Kraftfahrzeugs 10 verbunden sein kann. 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 elektrische Antriebsmaschine 14 und/oder der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 dient.
  • 2 zeigt eine vereinfachte schematische Prinzip-Skizze eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 nach der Art eines Schaltplans. Hierbei sind die Wellen des Hybridgetriebes 18 als Linien, Schaltelemente nach der Art eines elektrischen Schalters und Stirnradpaare als Vierecke dargestellt.
  • Als größere Vierecke sind die Antriebsmaschinen 14, 16, 20 dargestellt.
  • Die Verbrennungsmaschine 16 ist über eine erste Getriebeeingangswelle 24 mit dem Hybridgetriebe 18 antriebswirksam verbunden.
  • Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 ist über eine zweite Getriebeeingangswelle 26 an das Hybridgetriebe 18 angebunden.
  • Die Verbrennungsmaschine 16 ist mittels der ersten Getriebeeingangswelle 24 mit einem Vorgetriebe 28 verbunden, das eine erste Zwischenwelle 30 umfasst. Zudem ist das Vorgetriebe 28 mittels einer zweiten Zwischenwelle 32 mit der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 verbunden. Die zweite Zwischenwelle 32 ist zudem über ein drittes Stirnradpaar ST3 durch Schließen eines dritten Schaltelements C mit einer Vorgelegewelle 34 verbindbar. Zudem ist die zweite Zwischenwelle 32 über ein viertes Stirnradpaar ST4 durch Schließen eines vierten Schaltelements D mit der Vorgelegewelle 34 verbindbar.
  • Die zweite Getriebeeingangswelle 26 ist durch Schließen eines ersten Schaltelements A mittels eines ersten Stirnradpaars ST1 mit der Vorgelegewelle 34 verbindbar.
  • Durch Schließen eines zweiten Schaltelements B kann die zweite Getriebeeingangswelle 26 mittels eines zweiten Stirnradpaars mit der Vorgelegewelle 34 verbunden werden.
  • Die Vorgelegewelle 34 ist über eine nicht näher bezeichnete und als leeres Viereck dargestellte Abtriebsübersetzung bzw. ein Abtriebsstirnradpaar mit einem Abtrieb 36 des Hybridgetriebes 18 verbunden.
  • In 3 ist das Hybridgetriebe 18 gemäß 2 detaillierter dargestellt.
  • Die erste Getriebeeingangswelle 24 ist als Vollwelle ausgebildet und antriebswirksam mit einem Hohlrad eines Planetenradsatzes RS, der das Vorgetriebe 28 bildet, verbunden. Ein Planetenradträger des Planetenradsatzes RS ist antriebswirksam mit der ersten Zwischenwelle 30 verbunden, die als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Getriebeeingangswelle 24 zumindest abschnittweise umgibt. Ein Sonnenrad des Planetenradsatzes RS ist festgesetzt, also mit einem gehäusefesten Bauteil drehfest verbunden.
  • Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 ist als Koaxialmaschine ausgebildet, wobei der Planetenradsatz RS radial und axial innerhalb der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 angeordnet ist. Die zweite Getriebeeingangswelle 26 ist als Hohlwelle ausgebildet und umgibt die erste Zwischenwelle 30 zumindest abschnittsweise. Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 ist ohne Vorübersetzung mit der zweiten Getriebeeingangswelle 26 verbunden.
  • Die zweite Zwischenwelle 32 ist ebenfalls als Hohlwelle ausgebildet und umgibt die erste Getriebeeingangswelle 24 zumindest abschnittsweise.
  • Die erste Getriebeeingangswelle 24, die zweite Getriebeeingangswelle 26, die erste Zwischenwelle 30 und die zweite Zwischenwelle 32 sowie der Planetenradsatz RS und die erste elektrische Antriebsmaschine 14 sind koaxial zueinander angeordnet.
  • An der zweiten Getriebeeingangswelle 26 sind jeweils ein Festrad des ersten Stirnradpaars ST1 und des zweiten Stirnradpaars ST2 angeordnet, die jeweils mit einem an der Vorgelegewelle 34 angeordneten Losrad in Eingriff sind.
  • An der zweiten Zwischenwelle 32 sind jeweils ein Festrad des dritten Stirnradpaars ST3 und des vierten Stirnradpaars ST4 angeordnet, die jeweils mit einem an der Vorgelegewelle 34 angeordneten Losrad in Eingriff sind.
  • Die Vorgelegewelle 34 umfasst ferner ein Abtriebszahnrad, das in etwa mittig an der Vorgelegewelle 34 angeordnet ist und antriebswirksam mit einem Differential des Abtriebs 36 des Hybridgetriebes 18 in Eingriff ist.
  • Das zweite Schaltelement B ist mit dem ersten Schaltelement A zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst und zwischen der Radsatzebene des ersten Stirnradpaars ST1 und des zweiten Stirnradpaars ST2 angeordnet.
  • Das vierte Schaltelement D ist mit dem dritten Schaltelement C zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst und in einer Radsatzebene zwischen der Radsatzebene des dritten Stirnradpaars ST3 und des vierten Stirnradpaars ST4 im Hybridgetriebe 18 angeordnet.
  • Das sechste Schaltelement F ist mit dem fünften Schaltelement E zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst und in einer Radsatzebene mit dem Abtriebszahnrad im Hybridgetriebe angeordnet, wobei im Unterschied zu den vorgenannten Doppelschaltelementen das Doppelschaltelement umfassend das sechste Schaltelement F und das fünfte Schaltelement E an der zweiten Zwischenwelle 32 bzw. ersten Getriebeeingangswelle 24 angeordnet ist.
  • Die zweite elektrische Antriebsmaschine 20 ist am Festrad des vierten Stirnradpaars ST4 an das Hybridgetriebe 18 angebunden. Hierbei weist eine Rotorwelle der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 ein Festrad auf, das mit einem weiteren Festrad in Eingriff ist, wobei dieses weitere Festrad mit dem Festrad des vierten Stirnradpaars ST4 kämmt. Folglich ist die zweite elektrische Antriebsmaschine 20 achsparallel zum Hybridgetriebe 18 angeordnet.
  • Durch Einlegen des ersten Schaltelements A kann das erste Stirnradpaar ST1 antriebswirksam geschaltet werden. Es wird folglich eine antriebswirksame Verbindung von der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 über die zweite Getriebeeingangswelle 26 zur Vorgelegewelle 34 hin eingerichtet.
  • Das zweite Schaltelement B ist dazu ausgebildet, das zweite Stirnradpaar ST2 antriebswirksam zu schalten, also das an der Vorgelegewelle 34 angeordnete Losrad des zweiten Stirnradpaars ST2 antriebswirksam mit der Vorgelegewelle 34 zu verbinden.
  • Das dritte Schaltelement C ist dazu ausgebildet, das dritte Stirnradpaar ST3 antriebswirksam zu schalten, also eine antriebswirksame Verbindung zwischen der zweiten Zwischenwelle 32 und der Vorgelegewelle 34 einzurichten.
  • Das vierte Schaltelement D ist dazu ausgebildet, das an der Vorgelegewelle 34 angeordnete Losrad des vierten Stirnradpaars ST4 antriebswirksam mit der Vorgelegewelle 34 zu verbinden.
  • Das fünfte Schaltelement E ist dazu ausgebildet, die zweite Zwischenwelle 32 antriebswirksam mit der ersten Zwischenwelle 30 zu verbinden. Folglich wird durch Einlegen des fünften Schaltelements E eine Vorübersetzung der nicht gezeigten Verbrennungsmaschine 16, die mit der ersten Getriebeeingangswelle 24 verbunden ist, mittels des Planetenradsatzes RS eingerichtet.
  • Durch Einlegen des sechsten Schaltelements F wird die erste Getriebeeingangswelle 24 ohne Vorübersetzung antriebswirksam mit der zweiten Zwischenwelle 32 verbunden. Durch Einlegen des sechsten Schaltelement F kann folglich das Vorgetriebe 28 überbrückt werden.
  • In 4 sind in einer Schaltmatrix 38 die Schaltzustände der Hybridgetriebe 18 gemäß der 2 und 3 dargestellt. In einer ersten Spalte der Schaltmatrix 38 sind die Verbrennungsgangstufen V1 bis V4 und die Elektrogangstufen E1, E2 gezeigt. In der zweiten bis siebten Spalte sind die Schaltzustände der Schaltelemente A bis F 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.
  • Die erste Verbrennungsgangstufe V1 kann durch Einlegen des dritten Schaltelements C und des fünften Schaltelements E eingerichtet werden.
  • Ein Einlegen des dritten Schaltelements C und des sechsten Schaltelements F richtet die zweite Verbrennungsgangstufe V2 ein.
  • Die dritte Verbrennungsgangstufe V3 kann durch Einlegen des vierten Schaltelements D und des fünften Schaltelements E eingerichtet werden.
  • Zum Einrichten der vierten Verbrennungsgangstufe V4 sind das vierte Schaltelement D und das sechste Schaltelement F einzulegen.
  • Die erste Elektrogangstufe E1 kann durch Einlegen des ersten Schaltelements A eingerichtet werden.
  • Ein Einlegen des zweiten Schaltelements B richtet die zweite Elektrogangstufe E2 ein.
  • Die Verbrennungsgangstufen V1 bis V4 sind dabei beliebig mit den Elektrogangstufen E1, E2 in einem Hybridmodus kombinierbar.
  • Das Hybridgetriebe 18 hat folglich zwei Leistungspfade, einen verbrennungsmotorischen und einen elektrischen Leistungspfad. Der verbrennungsmotorische Leistungspfad hat vier Übersetzungen, die sich aus dem Zweigang-Vorgetriebe 28 ergeben. Durch dieses Vorschaltgetriebe können die zwei durch das dritte Stirnradpaar ST3 und das vierte Stirnradpaar ST4 einrichtbaren Gangstufen einmal mit Vorübersetzung, einmal ohne Vorübersetzung betrieben werden, so dass sich die vier Verbrennungsgangstufen V1 bis V4 ergeben. Der elektrische Leistungspfad weist zwei Übersetzungen auf, die sich über das erste Stirnradpaar ST1 und das zweite Stirnradpaar ST2 einrichten lassen. Das Zweigang-Vorgetriebe 28 des verbrennungsmotorischen Leistungspfads besteht vorzugsweise aus dem Planetenradsatz RS, der durch Betätigen von zwei Schaltelementen, dem fünften Schaltelement E und dem sechsten Schaltelement F, zwei Übersetzungen realisiert. Dabei kann durch Schließen des sechsten Schaltelements F der Planetenradsatz RS überbrückt oder verblockt werden, sodass er eine Übersetzung von 1 realisiert. Durch Schließen des fünften Schaltelements E kann eine Übersetzung ins Langsame oder eine Übersetzung ins Schnelle erfolgen. Verblockt das sechste Schaltelement F den Planetenradsatz kann vorzugsweise durch das fünfte Schaltelement E ein Festsetzen eines Planetenradsatzelements erfolgen.
  • Durch die unabhängige Schaltbarkeit der Verbrennungsgangstufen V1 bis V4 von den Elektrogangstufen E1, E2 kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 die Zugkraft über eine der beiden Elektrogangstufen E1 oder E2 stützen, wenn eine Schaltung für die Verbrennungsmaschine 16 erfolgt. Umgekehrt kann die Verbrennungsmaschine 16 in einer der Verbrennungsgangstufen V1 bis V4 die Zugkraft stützen, wenn ein Wechsel zwischen den Elektrogangstufen E1, E2 für die erste elektrische Antriebsmaschine 14 erfolgt.
  • Die Zweigangvorschaltgruppe bzw. das Zweigangvorgetriebe dient als Split-Gruppe für das dritte Stirnradpaar ST3 und das vierte Stirnradpaar ST4. Bei der Schaltung von der ersten Verbrennungsgangstufe V1 in die zweite Verbrennungsgangstufe V2 ist ein Schaltelementwechsel bei der Split-Gruppe erforderlich, wobei vom fünften Schaltelement E auf das sechste Schaltelement F gewechselt wird. Eine Synchronisation kann hierbei beispielsweise durch eine Drehzahlregelung der Verbrennungsmaschine 16 erfolgen.
  • Die Schaltung von der zweiten Verbrennungsgangstufe V2 in die dritte Verbrennungsgangstufe V3 ist eine sogenannte Gruppenschaltung, bei der sowohl ein Wechsel bei der Split-Gruppe vom sechsten Schaltelement F zum fünften Schaltelement E erfolgt, als auch bei der Hauptgruppe, nämlich ein Wechsel vom dritten Schaltelement C zum vierten Schaltelement D. Ein Schaltablauf hierfür kann beispielsweise wie folgt lauten. Es erfolgt ein Lastabbau an der Verbrennungsmaschine 16 und ein Öffnen des dritten Schaltelements C und des sechsten Schaltelements F. Anschließend erfolgt eine Synchronisation des fünften Schaltelements E. Nach erfolgter Synchronisation wird das fünfte Schaltelement E geschlossen. Anschließend erfolgt eine Synchronisation des vierten Schaltelements D, das nach abgeschlossener Synchronisation ebenfalls geschlossen wird.
  • Falls die zweite elektrische Antriebsmaschine 20 im Hybridgetriebe 18 bzw. im Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 vorgesehen ist, kann diese bei der Synchronisation unterstützen.
  • Bei der Schaltung von der dritten Verbrennungsgangstufe V3 in die vierte Verbrennungsgangstufe V4 ist wieder ein Schaltelementwechsel bei der Split-Gruppe erforderlich, wobei vom fünften Schaltelement E auf das sechste Schaltelement F gewechselt wird. Eine Synchronisation kann ebenfalls beispielsweise durch Drehzahlregelung an der Verbrennungsmaschine 16 erfolgen.
  • Es versteht sich, dass die Schaltelemente vorzugsweise formschlüssige Schaltelemente sind und beispielsweise als Klauenschaltelemente ausgebildet sein können.
  • Mit der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 können insbesondere die folgenden Funktionen abgedeckt werden. Es ist ein Start der Verbrennungsmaschine 16 aus rein elektrischer Fahrt möglich, wobei hierbei das fünfte Schaltelement E oder das sechste Schaltelement F geschlossen sind. Bevorzugt wird hierbei das Schaltelement geschlossen, das auch für eine nachfolgend vorgesehene Verbrennungsgangstufe V1 bis V4 geschlossen sein muss. Demnach ist das fünfte Schaltelement E zu schließen, wenn anschließend in der ersten Verbrennungsgangstufe V1 oder der dritten Verbrennungsgangstufe V3 gefahren werden soll. Analog ist das sechste Schaltelement F zu schließen, wenn anschließend in der zweiten Verbrennungsgangstufe V2 oder der vierten Verbrennungsgangstufe V4 gefahren werden soll.
  • Mit der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 kann zudem eine Bordnetzversorgung sowie Stromerzeugung für ein serielles Kriechen und/oder Fahren sowohl vorwärts als auch rückwärts erfolgen. Zudem kann die zweite elektrische Antriebsmaschine 20 bei einer Drehzahlregelung für die Verbrennungsmaschine 16 unterstützen, insbesondere beim Ankoppeln und/oder bei Schaltungen für die Verbrennungsmaschine 16.
  • Weiterhin kann über die zweite elektrische Antriebsmaschine 20 eine Zugkraftunterstützung über das dritte Stirnradpaar ST3 oder das vierte Stirnradpaar ST4 erfolgen, wenn für die erste elektrische Antriebsmaschine 14 die Gangstufe gewechselt wird. Ferner ist mittels der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 ein rein elektrischer Antrieb über das dritte Stirnradpaar ST3 oder das vierte Stirnradpaar ST4 möglich. Es versteht sich, dass die erste elektrische Antriebsmaschine 14 hierbei zusätzlich optional über eine der beiden Elektrogangstufen E1 oder E2 antreiben kann.
  • In 5 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 3 gezeigten Ausführungsform sind die Anbindungen am Planetenradsatz RS geändert. Hierdurch erfolgt in der Ausführungsform gemäß 5 eine Übersetzung ins Schnelle wohingegen gemäß der Ausführungsform in 3 eine Übersetzung ins Langsame erfolgt.
  • In der in 5 gezeigten Ausführungsform ist das Sonnenrad des Planetenradsatzes RS festgesetzt, der Planetenradträger des Planetenradsatzes mit der ersten Getriebeeingangswelle 24 verbunden und das Hohlrad des Planetenradsatzes RS mit der ersten Zwischenwelle 30 verbunden. Ansonsten sind die Anbindungen im Hybridgetriebe 18 identisch zu der in 3 gezeigten Ausführungsform.
  • In 6 sind die Schaltzustände des Hybridgetriebes gemäß 5 in einer Schaltmatrix 40 analog zu der in 4 gezeigten Schaltmatrix 38 dargestellt.
  • Die erste Verbrennungsgangstufe V1 kann durch Schließen des dritten Schaltelements C und des sechsten Schaltelements F eingerichtet werden.
  • Ein Schließen des dritten Schaltelements C und des fünften Schaltelements E richtet die zweite Verbrennungsgangstufe V2 ein.
  • Zum Einrichten der dritten Verbrennungsgangstufe V3 sind das vierte Schaltelement D und das sechste Schaltelement F zu schließen.
  • Die vierte Verbrennungsgangstufe V4 kann durch Schließen des vierten Schaltelements D und des fünften Schaltelements E eingerichtet werden.
  • Die beiden Elektrogangstufen E1, E2 schalten sich analog wie in der in 4 gezeigten Schaltmatrix 38 dargestellt und sind nur der Vollständigkeit halber mit aufgenommen.
  • In 7 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 3 gezeigten Ausführungsform ist der Planetenradsatz RS des Vorgetriebes 28 als Plus-Planetenradsatz ausgebildet. Ein Plus-Planetenradsatz weist einen ersten und zweiten Planetenradträger auf, die in der gezeigten Ausführungsform mit der ersten Getriebeeingangswelle 24 verbunden sind. Ansonsten sind die Anbindungen im Hybridgetriebe 18 identisch. Die Schaltzustände des Hybridgetriebes gemäß 7 können der Schaltmatrix 38 gemäß 4 entnommen werden.
  • In 8 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 3 gezeigten Ausführungsform ist die zweite elektrische Antriebsmaschine 20 über ein separates Anbindungszahnrad mit der zweiten Zwischenwelle 32 verbunden. Es versteht sich, dass die zweite elektrische Antriebsmaschine 20 auch mit einem Festrad des dritten Stirnradpaars ST3 antriebswirksam verbunden sein kann, wie in 3 bezüglich des Festrads des vierten Stirnradpaars ST4 erläutert.
  • In 9 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 3 dargestellten Ausführungsform sind die Los- und Festradanordnungen des dritten Stirnradpaars ST3 und des vierten Stirnradpaars ST4 getauscht. Folglich sind die Festräder des dritten Stirnradpaars ST3 und des vierten Stirnradpaars ST4 an der Vorgelegewelle 34 angeordnet und die Losräder des dritten Stirnradpaars ST3 und des vierten Stirnradpaars ST4 an der zweiten Zwischenwelle 32. Es versteht sich, dass hierdurch auch das Doppelschaltelement umfassend das vierte Schaltelement D und das dritte Schaltelement C an der zweiten Zwischenwelle 32 angeordnet sind. Nicht gezeigt, aber denkbar ist auch ein Tausch der axialen Anordnung des dritten Stirnradpaars ST3 mit dem vierten Stirnradpaar ST4.
  • In 10 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 3 gezeigten Ausführungsform sind die Los- und Festradanordnungen des zweiten Stirnradpaars ST2 und des ersten Stirnradpaars ST1 getauscht. Folglich sind die Festräder des ersten Stirnradpaars ST1 und des zweiten Stirnradpaars ST2 an der Vorgelegewelle 34 angeordnet und die Losräder an der zweiten Getriebeeingangswelle 26. Es versteht sich, wie bereits zu 9 beschrieben, dass auch bezüglich des ersten Stirnradpaars ST1 und des zweiten Stirnradpaars ST2 eine Tauschbarkeit bezüglich der axialen Position dieser beiden Stirnradpaare ST1, ST2 gegeben ist.
  • In 11 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 3 gezeigten Ausführungsform ist das Doppelschaltelement umfassend das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D als sogenanntes unkonventionelles Schaltelement ausgeführt. Hierdurch kann das Doppelschaltelement umfassend das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D in einer Radsatzebene mit dem Doppelschaltelement umfassend das sechste Schaltelement F und das fünfte Schaltelement E angeordnet werden. Es kann folglich ein axial kompakt bauendes Hybridgetriebe 18 geschaffen werden. Hierdurch sind das vierte Stirnradpaar ST4 und das dritte Stirnradpaar ST3 benachbart zueinander und benachbart zum Doppelschaltelement umfassend das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D angeordnet. Das Losrad des vierten Stirnradpaars ST4 weist einen Hohlwellenabschnitt auf, an dem das Losrad des dritten Stirnradpaars ST3 angeordnet ist, wobei diese beiden Losräder durch Einlegen des Doppelschaltelements umfassend das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D jeweils mit der Vorgelegewelle 34 verbunden werden können.
  • 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. Insbesondere erkennt ein Fachmann, dass Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombinierbar sein können.
  • 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-Antriebsstrangs 12 ausgeführt wird. Ein Computerprogramm kann auf einem nichtflüchtigen Datenträger gespeichert/vertrieben werden, beispielsweise auf einem optischen Speicher oder auf einem Halbleiterlaufwerk (SSD). Ein Computerprogramm kann zusammen mit Hard-ware und/oder als Teil einer Hardware vertrieben werden, beispielsweise mittels des Internets oder mittels drahtgebundener oder drahtloser Kommunikationssysteme.
  • Bezugszeichen
    • 10
    Kraftfahrzeug
    12
    Kraftfahrzeug-Antriebsstrang
    14
    erste elektrische Antriebsmaschine
    16
    Verbrennungsmaschine
    18
    Hybridgetriebe
    20
    zweite elektrische Antriebsmaschine
    22
    Energiespeicher
    24
    erste Getriebeeingangswelle
    26
    zweite Getriebeeingangswelle
    28
    Vorgetriebe
    30
    erste Zwischenwelle
    32
    zweite Zwischenwelle
    34
    Vorgelegewelle
    36
    Abtrieb
    38
    Schaltmatrix
    40
    Schaltmatrix
    A-F
    Schaltelemente
    RS
    Planetenradsatz
    ST1-ST4
    Stirnradpaare
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012205319 A1 [0006]

Claims (15)

  1. Hybridgetriebe (18) für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) eines Kraftfahrzeugs (10), mit: einer ersten Getriebeeingangswelle (24) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine (16) des Kraftfahrzeugs; einer zweiten Getriebeeingangswelle (26) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) des Kraftfahrzeugs; einer ersten Zwischenwelle (30); einer zweiten Zwischenwelle (32); einem Vorgetriebe (28), das mit der ersten Getriebeeingangswelle und der ersten Zwischenwelle verbunden ist; einer Vorgelegewelle (34), die mit einem Abtrieb (36) des Hybridgetriebes antriebswirksam verbunden ist; in mehreren Radsatzebenen angeordneten Stirnradpaaren (ST1, ST2, ST3, ST4) zum Bilden von Gangstufen (V1, V2, V3, V4, E1, E2); und mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen (A, B, C, D, E, F) zum Einlegen der Gangstufen; wobei die zweite Zwischenwelle mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar ist; und bei einem Stirnradpaar ein Losrad des jeweiligen Stirnradpaars mit dem Festrad tauschbar ist.
  2. Hybridgetriebe (18) nach Anspruch 1, wobei das Vorgetriebe (28) einen Planetenradsatz (RS) umfasst; und ein Radsatzelement des Planetenradsatzes festgesetzt ist.
  3. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Zwischenwelle (32) als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Getriebeeingangswelle (24) zumindest abschnittsweise umgibt.
  4. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein an der zweiten Zwischenwelle (32) angeordnetes Zahnrad eines Stirnradpaars (ST3, ST4), dazu ausgebildet ist, mit einer zweiten elektrischen Antriebsmaschine (20) verbunden zu werden, oder die zweite Zwischenwelle ein Anbindungszahnrad zum Anbinden der zweiten elektrischen Antriebsmaschine an das Hybridgetriebe aufweist.
  5. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Getriebeeingangswelle (24), die zweite Getriebeeingangswelle (26), die erste Zwischenwelle (30) und die zweite Zwischenwelle (32) koaxial zueinander angeordnet sind; die erste Getriebeeingangswelle als Vollwelle ausgebildet ist; die zweite Getriebeeingangswelle und die erste Zwischenwelle als Hohlwellen ausgebildet sind; die erste Zwischenwelle die erste Getriebeeingangswelle zumindest abschnittsweise umgibt; und/oder die zweite Getriebeeingangswelle die erste Zwischenwelle zumindest abschnittsweise umgibt.
  6. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Hybridgetriebe genau vier gangbildende Stirnradpaare (ST1, ST2, ST3, ST4) und einen Planetenradsatz (RS) zum Bilden von vier Verbrennungsgangstufen (V1, V2, V3, V4) und zwei Elektrogangstufen (E1, E2) umfasst.
  7. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Verbrennungsgangstufen (V1, V2, V3, V4) unabhängig von den Elektrogangstufen (E1, E2) schaltbar sind und die Elektrogangstufen unabhängig von den Verbrennungsgangstufen schaltbar sind.
  8. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Getriebeeingangswelle (24) mit einem Hohlrad des Planetenradsatzes (RS) antriebswirksam verbunden ist; die erste Zwischenwelle (30) mit einem Planetenradträger des Planetenradsatzes antriebswirksam verbunden ist und ein Sonnenrad des Planetenradsatzes festgesetzt ist; oder das Sonnenrad des Planetenradsatzes festgesetzt ist; die erste Zwischenwelle mit einem Hohlrad des Planetenradsatzes antriebswirksam verbunden ist und die erste Getriebeeingangswelle mit einem Planetenradträger des Planetenradsatzes antriebswirksam verbunden ist.
  9. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein erstes Schaltelement (A) dazu ausgebildet ist, die zweite Getriebeeingangswelle (26) mittels eines ersten Stirnradpaars (ST1) antriebswirksam mit der Vorgelegewelle (34) zu verbinden; ein zweites Schaltelement (B) dazu ausgebildet ist, die zweite Getriebeeingangswelle mittels eines zweiten Stirnradpaars (ST2) antriebswirksam mit der Vorgelegewelle zu verbinden; ein drittes Schaltelement (C) dazu ausgebildet ist, die zweite Zwischenwelle (32) mittels eines dritten Stirnradpaars (ST3) antriebswirksam mit der Vorgelegewelle zu verbinden; ein viertes Schaltelement (D) dazu ausgebildet ist, die zweite Zwischenwelle mittels eines vierten Stirnradpaars (ST4) antriebswirksam mit der Vorgelegewelle zu verbinden; ein fünftes Schaltelement (E) dazu ausgebildet ist, die erste Zwischenwelle (30) antriebswirksam mit der zweiten Zwischenwelle zu verbinden; und/oder ein sechstes Schaltelement (F) dazu ausgebildet ist, die erste Getriebeeingangswelle (24) antriebswirksam mit der zweiten Zwischenwelle zu verbinden.
  10. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schaltelemente (A, B, C, D, E, F) als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet sind; und/oder wenigstens zwei der Schaltelemente, bevorzugt alle Schaltelemente, als Doppelschaltelement ausgebildet sind und von einem doppeltwirkenden Aktor betätigbar sind.
  11. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) für ein Kraftfahrzeug (10), mit: einem Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche; einer Verbrennungsmaschine (16), die mit der ersten Getriebeeingangswelle (24) verbindbar ist; und einer ersten elektrischen Antriebsmaschine (14), die mit der zweiten Getriebeeingangswelle (26) antriebswirksam verbunden ist.
  12. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach Anspruch 11, mit einer zweiten elektrischen Antriebsmaschine (20), die antriebswirksam mit der zweiten Zwischenwelle (32) verbunden ist und vorzugsweise achsparallel zur ersten Getriebeeingangswelle (24) angeordnet ist.
  13. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die erste elektrische Antriebsmaschine (14) als Koaxialmaschine ausgebildet ist; und der Planetenradsatz (RS) zumindest abschnittsweise axial und/oder radial innerhalb der ersten elektrischen Antriebsmaschine angeordnet ist.
  14. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs (12) nach einem der Ansprüche 11 bis 13.
  15. Kraftfahrzeug (10) mit: einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach einem der Ansprüche 11 bis 13; und einem Energiespeicher (22) zum Speichern von Energie zum Versorgen der ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) und/oder der zweiten elektrischen Antriebsmaschine (20).
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012205319A1 (de) 2012-04-02 2013-10-02 Zf Friedrichshafen Ag Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs
DE102020203803A1 (de) 2020-03-24 2021-09-30 Zf Friedrichshafen Ag Hybridgetriebe mit elektrischer Zugkraftunterstützung
AT524454B1 (de) 2020-11-26 2022-08-15 Avl List Gmbh Antriebsstrang für ein kraftfahrzeug
DE102021203414A1 (de) 2021-04-07 2022-10-13 Zf Friedrichshafen Ag Gangvorwahlfrei lastschaltbares Hybridgetriebe

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012205319A1 (de) 2012-04-02 2013-10-02 Zf Friedrichshafen Ag Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs
DE102020203803A1 (de) 2020-03-24 2021-09-30 Zf Friedrichshafen Ag Hybridgetriebe mit elektrischer Zugkraftunterstützung
AT524454B1 (de) 2020-11-26 2022-08-15 Avl List Gmbh Antriebsstrang für ein kraftfahrzeug
DE102021203414A1 (de) 2021-04-07 2022-10-13 Zf Friedrichshafen Ag Gangvorwahlfrei lastschaltbares Hybridgetriebe

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