EP3532323A1 - Hybridantriebsstrang für ein hybridgetriebenes kraftfahrzeug - Google Patents

Hybridantriebsstrang für ein hybridgetriebenes kraftfahrzeug

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Publication number
EP3532323A1
EP3532323A1 EP17788232.1A EP17788232A EP3532323A1 EP 3532323 A1 EP3532323 A1 EP 3532323A1 EP 17788232 A EP17788232 A EP 17788232A EP 3532323 A1 EP3532323 A1 EP 3532323A1
Authority
EP
European Patent Office
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gear
hybrid
electric machine
shaft
plane
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17788232.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Steffen Hummel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Publication of EP3532323A1 publication Critical patent/EP3532323A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16H—GEARING
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    • F16H3/006—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion power being selectively transmitted by either one of the parallel flow paths
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    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4833—Step up or reduction gearing driving generator, e.g. to operate generator in most efficient speed range
    • B60K2006/4841—Step up or reduction gearing driving generator, e.g. to operate generator in most efficient speed range the gear provides shifting between multiple ratios
    • 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
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/003—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds
    • F16H2200/0043—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising four forward speeds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a hybrid drive train for a hybrid-powered motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • Each partial transmission has a separate input shaft, with both partial transmissions being assigned a common output shaft.
  • the two input shafts are arranged coaxially with one another and can be connected alternately to an internal combustion engine shaft of an internal combustion engine via a respective load-shiftable clutch.
  • an electric machine can be connected by means of switching elements on the dual-clutch transmission.
  • the object of the invention is to provide a hybrid powertrain, which has greater degrees of freedom in functionality in a structurally favorable design that is structurally simple in comparison with the prior art. The object is solved by the features of claim 1.
  • one of the wheel planes E1, V4 of the first subtransmission T1 is a first hybrid transmission.
  • Wheel plane E1 is formed.
  • the at least one of the hybrid gear planes E1, E2 may be composed of a driven-side gear arranged on the output shaft, a drive-side gear arranged on the input shaft, and a gear arranged on the electric machine shaft.
  • the arranged on the electric machine shaft gear can be rotatably mounted as a loose gear on the electric machine shaft and be decoupled by means of the switching element K1, K2 of the electric machine shaft or be coupled with it.
  • the electric machine shaft is completely free of rotationally fixed fixed gears of the spur gear sets, which form the wheel planes of the transmission.
  • the transmission is designed as a pure spur gear, in which the input shafts, the output shaft, the
  • Electric machine shaft and the output shaft can be connected to one another exclusively via spur gear sets. In this way, a simply constructed transmission structure is achieved, which is much more efficient to operate compared to a planetary gear.
  • the respective hybrid wheel plane E1, E2 can be arranged together with a further wheel plane V3, V4 in the first and in the second partial transmission T1, T2.
  • the above-mentioned further gear plane V3, V4 is in contrast to the respective hybrid gear plane E1, E2 opposite the electric machine shaft connection free and has a rotatably mounted on the output shaft output side idler gear, which is coupled by means of a switching element SE-D, SE-E with the output shaft.
  • the arranged on the output shaft switching element SE-D, SE-E is switched on both sides and in the axial direction between the rotatably mounted on the output shaft output side idler gears of the hybrid gear plane E1, E2 and the other gear plane V3, V4 is arranged.
  • the above-mentioned further gear plane V3, V4 may also have a drive-side fixed gear arranged on the respective input shaft.
  • the arranged on the electric machine shaft switching element can be implemented arbitrarily, for example as a power shift double clutch.
  • Gearbox be connected.
  • the electric machine side gear of the hybrid gear plane E1, E2 can mesh with the arranged on the respective input shaft drive-side fixed gear.
  • the driven-side connection the electric machine side gear of the hybrid gear plane E1, E2 can mesh with the arranged on the respective input shaft drive-side fixed gear.
  • the gearwheel of the hybrid gear plane E1, E2 on the machine side mesh with a driven gearwheel of the hybrid gear plane E1, E2 rotatably mounted on the output shaft.
  • FIG. 1 is a hybrid powertrain with a
  • Dual clutch transmission 1 shown which is exemplified as a 4-speed dual-clutch transmission.
  • the hybrid powertrain is part of a hybrid-powered motor vehicle, not shown.
  • the dual-clutch transmission 1 is switchable by means of shift elements in different gear ratios and constructed of Stirnzahnrad accounts that form the wheel planes E2, V3, E1, V4.
  • the wheel planes E1, V4 are assigned to a first partial transmission T1 and the wheel planes E2, V3 to a second partial transmission T2.
  • the two partial transmissions T1, T2 have a common output shaft 17.
  • Each of the partial transmissions T1, T2 each has a separate input shaft 37, 43.
  • the first input shaft 37 is made as a solid shaft, which is coaxially guided by the second input shaft 43, which is formed as a hollow shaft.
  • the two input shafts 37, 43 are alternately connected via a respective load-shiftable clutch LK1, LK2 with a connected to an internal combustion engine engine shaft 3 3, in which a torsional damper 5 is integrated.
  • an electric machine 1 1 by means of later described switching elements K1, K2, SE-E, SE-D at the dual clutch transmission 1 can be connected.
  • the electric machine 1 1 may have a planetary countershaft 12 shown in the figure 1 for a torque conversion.
  • the transmission 1 is connected on the output side via an output shaft 13 to a front axle VA of the motor vehicle.
  • the output shaft 13 is available as
  • Spur gear sets can be connected to one another via the
  • the Stirn leopardrad accounts are switchable.
  • the Stirn leopardrad accounts form the mutually parallel gear planes E2, V3, E1, V4, which are all in the figure 1 in the axial direction between the engine 7 and the electric machine 1 1.
  • the four wheel planes E2, V3, E1, V4 have two hybrid wheel planes E1, E2.
  • Each hybrid gear plane E1, E2 has an output-side idler gear 19, 21 arranged on the output shaft 17, each with a drive-side fixed gearwheel 23, 25 arranged on the respective input shaft 37, 43 and with one each
  • Electrode-side idler gear 27, 29 meshes.
  • the two partial transmissions T1, T2 of the dual-clutch transmission 1 can be switched completely torque-free, independently of each other, in transmission operation, ie be completely disconnected from the drive train, so that either the first partial transmission T1 or the second partial transmission T2 is completely shut down.
  • first partial transmission T1 the first hybrid wheel plane E1 and a further, directly axially adjacent wheel plane V4 are summarized.
  • second partial transmission T2 the second hybrid transmission Wheel plane E2 and an immediately adjacent further wheel plane V3 together.
  • the arranged in the first partial transmission T1 gear plane V4 has a rotatably mounted on the output shaft 17 driven-side idler gear 33.
  • the output side idler gear 33 of the gear plane V4 and the output side idler gear 19 of the first hybrid gear plane E1 can be alternately coupled to the output shaft 17 via an interposed switchable switching element SE-D.
  • the wheel plane V4 has a
  • Input shaft 37 is arranged.
  • the second partial transmission T2 is constructed identical to the first partial transmission T1.
  • the wheel plane V3 has a driven-side idler gear 39 rotatably mounted on the output shaft 17.
  • the output side idler gear 39 of the gear plane V3 and the output side idler gear 21 of the second hybrid gear plane E2 can via a
  • interposed switchable switching element SE-E can be alternately coupled to the output shaft 17. Both the second hybrid gear plane E2 and the gear plane V3 point to the first
  • Input shaft 43 rotatably mounted fixed gears 25, 41 on.
  • Electric machine shaft 9 arranged, electrical machine side
  • Gears 27, 29 of the hybrid gear planes E1, E2 connected via a dual clutch, which is composed of a first clutch K1 and a second clutch K2.
  • the double clutch has an outer disk carrier 45 which is connected in a rotationally fixed manner to the electric machine shaft 9.
  • Outer plate carrier 45 cooperates with two axially adjacent juxtaposed inner disc carrier 47, 49 together.
  • Inner disk carrier 49 is rotatably mounted on a hollow shaft 51 together with the electromotor side gear 27 of the first hybrid gear plane E1.
  • the inner disk carrier 47 together with the electric machine side gear 29 of the second hybrid gear plane E2 rotationally fixed on a solid shaft 53 which extends coaxially through the hollow shaft 51.
  • the dual-clutch transmission 1 shown in FIG. 1 has a total of 12 gears, two synchronizers and four power shift clutches K1, K2, LK1, LK2. In the transmission 1 are up to eight
  • Internal combustion engine gears can be shifted, that is to say the four internal combustion engine direct gears VM1 to VM4 explained below, which use only one wheel plane, and four torsion gears VM5 to VM8, which use at least two wheel planes:
  • the power-shift clutch LK2 is closed, i. the partial transmission T2 is activated, and the switching element SE-E is switched to the left or to the right, while the partial transmission T1 are shut down.
  • the direct aisles VM2 and VM4 is the
  • Power shift clutch LK1 closed i. the partial transmission T1 is activated, and the switching element SE-D is switched to the left or to the right, while the partial transmission T2 are shut down.
  • the power-shift clutches LK2, K1 and K2 are closed in the gear VM5 and the shifting element SE-D is shifted to the right.
  • the switching elements are identical, with the exception that the
  • Switching element SE-D is switched to the left.
  • torsion gear VM7 are the internal combustion engine torsion gear VM7 and the
  • the clutch K1 is operated in the direct gear EM1 and the switching element SE-D is switched to the left.
  • the clutch K2 is actuated and the switching element SE-E is switched to the left.
  • the clutch K1 is actuated and SE-D is shifted to the right.
  • the clutch K2 is actuated and SE-E is shifted to the right.
  • combustion engine torsional gears are generated by the fact that the two electrical machine-side clutches K1, K2 are closed.
  • the electromotive twisting gears can thereby be generated, that in each case one of the on the output shaft 17th
  • switching elements SE-E and SE-D is actuated to the right.
  • hybrid gears can be realized, in which electromotive and internal combustion engine gears are connected in combination.
  • electromotive and internal combustion engine gears are connected in combination.
  • the electric machine 1 1 can be connected to the transmission in the following four different connection variants:
  • the power shift clutch K2 In a first connection variant, the power shift clutch K2
  • the power-shift clutch K2 is closed and the shifting element SE-E is actuated to the right.
  • the electric machine 1 1 therefore drives to form a twisting gear on the output shaft 17 from.
  • Output shaft 17 extends.
  • a fourth connection variant are - in addition to already
  • Vehicle standstill is, for example at a traffic light or in a traffic jam.
  • an engine start feasible The electric machine 1 1 can start the internal combustion engine 7 via a load path, in which, for example, the second clutch K2 (consisting of the outer disk carrier 45 and the inner disk carrier 47) is closed and only the power shift clutch LK2 is closed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hybridantriebsstrang für ein hybridgetriebenes Fahrzeug, mit einem mittels Schaltelemente in unterschiedliche Übersetzungsstufen umschaltbaren Doppelkupplungsgetriebe (1), das über die Schaltelemente schaltbare Stirnzahnradsätze aufweist, die Radebenen (E2, V3, E1, V4) bilden, die jeweils einem ersten Teilgetriebe (T1) und einem zweiten Teilgetriebe (T2) zugeordnet sind, von denen jedes Teilgetriebe (T1, T2) je eine Eingangswelle (37, 43) aufweist, und die beiden Teilgetriebe (T1, T2) eine gemeinsame Ausgangswelle (17) aufweisen, wobei die beiden Eingangswellen (37, 43) zueinander koaxial angeordnet sind und über je eine lastschaltbare Kupplung (LK1, LK2) alternierend mit einer Brennkraftmaschinen-Welle (3) einer Brennkraftmaschine (7) verbindbar sind, und wobei eine Elektromaschine (11) mittels Schaltelemente (K1, K2, SE-E, SE-D) am Doppelkupplungsgetriebe (1) anbindbar ist. Erfindungsgemäß ist eine der Radebenen (E1, V4) des ersten Teilgetriebes (T1) als eine erste Hybrid-Radebene (E1) ausgebildet und eine der Radebenen (E2, V3) des zweiten Teilgetriebes (T2) als eine zweite Hybrid- Radebene (E2) ausgebildet. Die ersten und zweiten Hybrid-Radebenen (E1, E2) sind mittels der Schaltelemente (K1, K2, SE-E, SE-D) zusätzlich jeweils mit einer Elektromaschinen-Welle (9) der Elektromaschine (11) trieblich verbindbar.

Description

Hybridantriebsstrang für ein hybridgetriebenes Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft einen Hybridantriebsstrang für ein hybridgetriebenes Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 .
Aus der DE 10 2014 013 579 A1 ist ein gattungsgemäßer Hybridantriebsstrang für ein hybridgetriebenes Fahrzeug bekannt. Dieser weist ein mittels Schaltelemente in unterschiedliche Übersetzungsstufen umschaltbares Doppelkupplungsgetriebe auf, das über die Schaltelemente schaltbare
Stirnzahnradsätze aufweist, die Radebenen bilden, die jeweils einem ersten Teilgetriebe und einem zweiten Teilgetriebe zugeordnet sind. Jedes Teilgetriebe weist je eine separate Eingangswelle auf, wobei beiden Teilgetrieben eine gemeinsame Ausgangswelle zugeordnet ist. Die beiden Eingangswellen sind zueinander koaxial angeordnet und über je eine lastschaltbare Kupplung alternierend mit einer Brennkraftmaschinen-Welle einer Brennkraftmaschine verbindbar sind. Zudem ist eine Elektromaschine mittels Schaltelemente am Doppelkupplungsgetriebe anbindbar. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Hybridantriebsstrang bereitzustellen, der in einer im Vergleich zum Stand der Technik baulich einfachen, bauraumgünstigen Konstruktion größere Freiheitsgrade in der Funktionalität aufweist. Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist eine der Radebenen E1 , V4 des ersten Teilgetriebes T1 als eine erste Hybrid- Radebene E1 ausgebildet ist. Eine Radebenen E2, V3 des zweiten
Teilgethebes T2 ist als eine zweite Hybrid-Radebene E2 ausgebildet. Die beiden Hybrid-Radebenen E1 , E2 sind mittels der Schaltelemente K1 , K2, SE-E, SE-D zusätzlich jeweils mit einer Elektromaschinen-Welle der Elektromaschine trieblich verbindbar.
In einer technischen Umsetzung kann die zumindest eine der Hybrid- Radebenen E1 , E2 aus einem auf der Abtriebswelle angeordneten abtriebsseitigen Zahnrad, einem auf der Eingangswelle angeordneten antriebsseitigen Zahnrad und einem auf der Elektromaschinen-Welle angeordneten Zahnrad aufgebaut sein. Das auf der Elektromaschinen-Welle angeordnete Zahnrad kann als ein Loszahnrad auf der Elektromaschinen- Welle drehgelagert sein und mittels des Schaltelements K1 , K2 von der Elektromaschinen-Welle abkoppelbar sein oder damit koppelbar sein.
Bevorzugt ist es, wenn die Elektromaschinen-Welle gänzlich frei von darauf drehfest angeordneten Festzahnrädern der Stirnzahnradsätze ist, die die Radebenen des Getriebes bilden. Zudem ist es bevorzugt, wenn das Getriebe als ein reines Stirnradgetriebe, ausgelegt ist, bei dem die Eingangswellen, die Abtriebswelle, die
Elektromaschinen-Welle und die Ausgangswelle ausschließlich über Stirnzahnradsätze miteinander trieblich verbindbar sind. Auf diese Weise wird eine einfach aufgebaute Getriebestruktur erzielt, die im Vergleich zu einem Planetengetriebe wesentlich effizienter betreibbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die jeweilige Hybrid-Radebene E1 , E2 zusammen mit einer weiteren Radebene V3, V4 im ersten und im zweiten Teilgetriebe T1 , T2 angeordnet sein. Die oben erwähnte weitere Radebene V3, V4 ist im Gegensatz zur jeweiligen Hybrid-Radebene E1 , E2 gegenüber der Elektromaschinen-Welle anbindungsfrei und weist ein auf der Abtriebswelle drehgelagertes abtriebsseitiges Loszahnrad auf, das mittels eines Schaltelementes SE-D, SE-E mit der Abtriebswelle koppelbar ist.
Bevorzugt ist es, wenn das auf der Abtriebswelle angeordnete Schaltelement SE-D, SE-E beidseitig schaltbar ist und in der Axialrichtung zwischen den auf der Abtriebswelle drehgelagerten abtriebsseitigen Loszahnrädern der Hybrid- Radebene E1 , E2 und der weiteren Radebene V3, V4 angeordnet ist.
Die oben erwähnte weitere Radebene V3, V4 kann zudem ein auf der jeweiligen Eingangswelle angeordnetes antriebsseitiges Festzahnrad aufweisen.
Das auf der Elektromaschinen-Welle angeordnete Schaltelement kann beliebig realisiert sein, zum Beispiel als eine lastschaltbare Doppelkupplung. Zudem kann die Elektromaschine antriebsseitig oder abtriebsseitig im
Getriebe angebunden sein. Bei einer antriebsseitigen Anbindung kann das elektromaschinenseitige Zahnrad der Hybrid-Radebene E1 , E2 mit dem auf der jeweiligen Eingangswelle angeordneten antriebsseitigen Festzahnrad kämmen. Bei einer abtriebsseitigen Anbindung kann das
elektromaschinenseitige Zahnrad der Hybrid-Radebene E1 , E2 mit einem auf der Abtriebswelle drehgelagerten abtriebsseitigen Loszahnrad der Hybrid- Radebene E1 , E2 kämmen.
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen
wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können - außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen - einzeln oder aber auch in beliebiger
Kombination miteinander zur Anwendung kommen. Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
In der Figur 1 ist ein Hybridantriebsstrang mit einem
Doppelkupplungsgetriebe 1 gezeigt, das beispielhaft als ein 4-Gang- Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist. Der Hybridantriebsstrang ist Bestandteil eines nicht dargestellten hybridgetriebenen Kraftfahrzeugs. Das Doppelkupplungsgetriebe 1 ist mittels Schaltelemente in unterschiedliche Übersetzungsstufen umschaltbar und aus Stirnzahnradsätze aufgebaut, die die Radebenen E2, V3, E1 , V4 bilden. Die Radebenen E1 , V4 sind einem ersten Teilgetriebe T1 und die Radebenen E2, V3 einem zweiten Teilgetriebe T2 zugeordnet. Die beiden Teilgetriebe T1 , T2 weisen eine gemeinsame Abtriebswelle 17 auf. Jedes der Teilgetriebe T1 , T2 weist je eine separate Eingangswelle 37, 43 auf. Von diesen ist die erste Eingangswelle 37 als eine Vollwelle ausgeführt, die koaxial durch die zweite Eingangswelle 43 geführt ist, die als Hohlwelle ausgebildet ist. Die beiden Eingangswellen 37, 43 sind über je eine lastschaltbare Kupplung LK1 , LK2 alternierend mit einer an einer Brennkraftmaschine 7 angebundenen Brennkraftmaschinen-Welle 3 verbindbar, in der ein Torsionsdämpfer 5 integriert ist. Zusätzlich ist eine Elektromaschine 1 1 mittels später beschriebener Schaltelemente K1 , K2, SE-E, SE-D am Doppelkupplungsgetriebe 1 anbindbar.
Die Elektromaschine 1 1 kann für eine Drehmomentwandlung ein in der Figur 1 dargestelltes Planeten-Vorgelege 12 aufweisen. Zudem ist das Getriebe 1 ausgangsseitig über eine Ausgangswelle 13 mit einer Vorderachse VA des Kraftfahrzeugs trieblich verbunden. Die Ausgangswelle 13 steht als
Ritzelwelle mit dem Kegeltrieb eines Vorderachsdifferenzials 15 in
Wirkverbindung. Wie aus der Figur 1 weiter hervorgeht, sind die Brennkraftmaschinen-Welle 3, die Elektromaschinen-Welle 9 sowie die zwischengeordnete Abtriebswelle 17 zueinander achsparallel angeordnet. Die Abtriebswelle 17, die
Elektromaschinen-Welle 9 sowie die Ausgangswelle 13 sind über
Stirnzahnradsätze miteinander trieblich verbindbar, die über die
Schaltelemente schaltbar sind. Die Stirnzahnradsätze bilden die zueinander parallel angeordneten Radebenen E2, V3, E1 , V4, die sich in der Figur 1 in der Axialrichtung allesamt zwischen der Brennkraftmaschine 7 und der Elektromaschine 1 1 befinden.
Nachfolgend ist die in der Figur 1 gezeigte Getriebestruktur des
Doppelkupplungsgetriebes 1 beschrieben: So sind in der Figur 1 die ersten und zweiten Eingangswellen 37, 43 und die Abtriebswelle 17 über die vier Radebenen E2, V3, E1 , V4 miteinander verbindbar, die jeweils aus miteinander kämmenden Los- und Festzahnrädern aufgebaut sind.
Die insgesamt vier Radebenen E2, V3, E1 , V4 weisen zwei Hybrid- Radebenen E1 , E2 auf. Jede Hybrid-Radebene E1 , E2 weist ein auf der Abtriebswelle 17 angeordnetes abtriebsseitiges Loszahnrad 19, 21 auf, das jeweils mit einem auf der jeweiligen Eingangswelle 37, 43 angeordneten antriebsseitigen Festzahnrad 23, 25 und mit jeweils einem
elektromaschinenseitigen Loszahnrad 27, 29 kämmt.
Die beiden Teilgetriebe T1 , T2 des Doppelkupplungsgetriebes 1 können - unabhängig voneinander - im Getriebe-Betrieb komplett momentenfrei geschaltet sein, das heißt vom Antriebsstrang komplett abgekoppelt sein, so dass entweder das erste Teilgetriebe T1 oder das zweite Teilgetriebe T2 vollständig stillgelegt ist. Im ersten Teilgetriebe T1 sind die erste Hybrid- Radebene E1 und eine weitere, unmittelbar axial benachbarte Radebene V4 zusammengefasst. Im zweiten Teilgetriebe T2 sind die zweite Hybrid- Radebene E2 sowie eine unmittelbar benachbarte weitere Radebene V3 miteinander zusammengefasst.
Die im ersten Teilgetriebe T1 angeordnete Radebene V4 weist ein auf der Abtriebswelle 17 drehgelagertes abtriebsseitiges Loszahnrad 33 auf. Das abtriebsseitige Loszahnrad 33 der Radebene V4 und das abtriebsseitige Loszahnrad 19 der ersten Hybrid-Radebene E1 können über ein dazwischen angeordnetes beidseitig schaltbares Schaltelement SE-D alternierend mit der Abtriebswelle 17 gekoppelt werden. Die Radebene V4 weist ein
antriebsseitiges Zahnrad 35 auf, das als Festzahnrad auf der ersten
Eingangswelle 37 angeordnet ist.
Das zweite Teilgetriebe T2 ist baugleich wie das erste Teilgetriebe T1 aufgebaut. Im zweiten Teilgetriebe T2 weist die Radebene V3 ein auf der Abtriebswelle 17 drehgelagertes abtriebsseitiges Loszahnrad 39 auf. Das abtriebsseitige Loszahnrad 39 der Radebene V3 und das abtriebsseitige Loszahnrad 21 der zweiten Hybrid-Radebene E2 können über ein
dazwischen angeordnetes beidseitig schaltbares Schaltelement SE-E alternierend mit der Abtriebswelle 17 gekoppelt werden. Sowohl die zweite Hybrid-Radebene E2 als auch die Radebene V3 weisen auf ersten
Eingangswelle 43 drehfest angeordnete Festzahnräder 25, 41 auf.
Wie aus der Figur 1 weiter hervorgeht, werden die beiden koaxial zur
Elektromaschinen-Welle 9 angeordneten, elektromaschinenseitigen
Zahnräder 27, 29 der Hybrid-Radebenen E1 , E2 über eine Doppelkupplung geschaltet, die aus einer ersten Kupplung K1 und einer zweiten Kupplung K2 aufgebaut ist. Die Doppelkupplung weist einen Außenlamellenträger 45 auf, der drehfest an der Elektromaschinen-Welle 9 angebunden ist. Der
Außenlamellenträger 45 wirkt mit zwei in Axialrichtung nebeneinander angeordneten Innenlamellenträger 47, 49 zusammen. Der Innenlamellenträger 49 ist zusammen mit dem elektromaschinenseitigen Zahnrad 27 der ersten Hybrid-Radebene E1 drehfest auf einer Hohlwelle 51 angeordnet. Demgegenüber ist der Innenlamellenträger 47 zusammen mit dem elektromaschinenseitigen Zahnrad 29 der zweiten Hybrid-Radebene E2 drehfest auf einer Vollwelle 53 angeordnet, die sich koaxial durch die Hohlwelle 51 erstreckt.
Das in der Figur 1 gezeigte Doppelkupplungsgetriebe 1 weist insgesamt 12 Zahnräder, zwei Synchronisierungen sowie vier Lastschaltkupplungen K1 , K2, LK1 , LK2 auf. In dem Getriebe 1 sind bis zu acht
verbrennungsmotorische Gänge schaltbar, das heißt die nachfolgend erläuterten vier verbrennungsmotorischen Direkt-Gänge VM1 bis VM4, die lediglich eine Radebene nutzen, sowie vier Verwindungs-Gänge VM5 bis VM8, die zumindest zwei Radebenen nutzen:
In den Direkt-Gängen VM1 und VM3 ist die Lastschaltkupplung LK2 geschlossen, d.h. das Teilgetriebe T2 aktiviert, und das Schaltelement SE-E nach links bzw. nach rechts geschaltet, während das Teilgetriebe T1 stillgelegt sind. In den Direkt-Gängen VM2 und VM4 ist die
Lastschaltkupplung LK1 geschlossen, d.h. das Teilgetriebe T1 aktiviert, und das Schaltelement SE-D nach links bzw. nach rechts geschaltet, während das Teilgetriebe T2 stillgelegt sind.
Von den folgenden vier verbrennungsmotorischen Verwindungs-Gängen VM5 bis VM8 sind im Gang VM5 die Lastschaltkupplungen LK2, K1 und K2 geschlossen und das Schaltelement SE-D nach rechts geschaltet. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad, der von der zweiten Eingangswelle 43 über die zweite Hybrid-Radebene E2, die Vollwelle 53, die beiden geschlossenen Kupplungen K1 und K2 zur ersten Hybrid-Radebene E1 verläuft und weiter über die erste Eingangswelle 37 sowie die Radebene V4 zur Abtriebswelle 17 verläuft. Im verbrennungsmotonschen Verwindungs-Gang VM6 sind die Schaltelemente identisch geschaltet, mit der Ausnahme, dass das
Schaltelement SE-D nach links geschaltet ist. Im verbrennungsmotorischen Verwindungs-Gang VM7 sind die
Lastschaltkupplungen LK1 , K1 und K2 geschlossen und das Schaltelement SE-E nach rechts geschaltet. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad, der von der ersten Eingangswelle 37 über die erste Hybrid-Radebene E1 , die Hohlwelle 51 , die beiden geschlossenen Kupplungen K1 und K2 zur zweiten Hybrid- Radebene E2 verläuft und weiter über die zweite Eingangswelle 43 sowie die Radebene V3 zur Abtriebswelle 17 verläuft. Im verbrennungsmotorischen Verwindungs-Gang VM8 sind die Schaltelemente identisch geschaltet, mit der Ausnahme, dass das Schaltelement SE-E nach links geschaltet ist. Im rein elektromotorischen Betrieb des in der Figur 1 gezeigten Getriebes 1 können die folgenden zwei Direkt-Gänge EM1 , EM2 sowie die beiden Verwindungs-Gänge EM3 und EM4 geschaltet werden:
So ist im Direkt-Gang EM1 die Kupplung K1 betätigt und das Schaltelement SE-D nach links geschaltet. Im Direkt-Gang EM2 ist die Kupplung K2 betätigt und das Schaltelement SE-E nach links geschaltet. Im elektromotorischen Verwindungs-Gang EM3 ist die Kupplung K1 betätigt und SE-D nach rechts geschaltet. Im Verwindungs-Gang EM4 ist die Kupplung K2 betätigt und SE- E nach rechts geschaltet.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, können die
verbrennungsmotorischen Verwindungsgänge dadurch erzeugt werden, dass die beiden elektromaschinenseitigen Kupplungen K1 , K2 geschlossen sind. Die elektromotorischen Verwindungsgänge können dagegen dadurch erzeugt werden, dass jeweils eines der auf der Abtriebswelle 17
angeordneten Schaltelemente SE-E und SE-D nach rechts betätigt wird.
Aus den obigen verbrennungsmotohschen Gängen VM1 bis VM8 und den elektromotorischen Gängen EM1 bis EM4 können in Kombination
hybridische Gänge realisiert werden, in denen elektromotorische und verbrennungsmotorische Gänge in Kombination geschaltet sind. Beispielhaft ist nachfolgend eine Fahrsituation beschrieben, in der der
verbrennungsmotorische Direkt-Gang VM2 oder VM4 eingelegt ist. In diesem Fall kann die Elektromaschine 1 1 in den folgenden vier unterschiedlichen Anbindungsvarianten an das Getriebe angebunden werden:
In einer ersten Anbindungsvariante ist die Lastschaltkupplung K2
geschlossen und das Schaltelement SE-E nach links betätigt. Dadurch treibt die Elektromaschine 1 1 über die Hybrid-Radebene E2 unter Bildung eines Direkt-Gangs auf die Abtriebswelle 17 ab.
In einer zweiten Anbindungsvariante ist die Lastschaltkupplung K2 geschlossen und das Schaltelement SE-E nach rechts betätigt. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad, der von der Elektromaschine 1 1 über die Vollwelle 53, die zweite Hybrid-Radebene E2, die zweite Eingangswelle 43, die Radebene V3, das Schaltelement SE-E zur Abtriebswelle 17 verläuft. Die Elektromaschine 1 1 treibt daher unter Bildung eines Verwindungsgangs auf die Abtriebswelle 17 ab.
In einer dritten Anbindungsvariante ist die Lastschaltkupplung K1
geschlossen. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad, der von der Elektromaschine 1 1 über die Hohlwelle 51 sowie die erste Hybrid-Radebene E1 zur
Abtriebswelle 17 verläuft. In einer vierten Anbindungsvariante sind - zusätzlich zur bereits
geschlossenen Kupplung LK1 - die Kupplungen LK2 und K2 geschlossen. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad, der von der Elektromaschine 1 1 über die Vollwelle 53, der zweiten Hybrid-Radebene E2, die beiden geschlossenen Kupplungen LK2 und LK1 zur ersten Eingangswelle 37 verläuft.
Zudem ist mit der in der Figur 1 gezeigten Getriebestruktur ein Standladen der Elektromaschine 1 1 ermöglicht, sofern das Fahrzeug im
Fahrzeugstillstand ist, zum Beispiel an einer Ampel oder im Stau. Außerdem ist mit Hilfe der Elektromaschine 1 1 ein Brennkraftmaschinen-Start durchführbar. Die Elektromaschine 1 1 kann die Brenn kraftmasch ine 7 über einen Lastpfad starten, bei dem beispielhaft die zweite Kupplung K2 (bestehend aus dem Außenlamellenträger 45 und dem Innenlamellenträger 47) geschlossen ist sowie nur die Lastschaltkupplung LK2 geschlossen ist.

Claims

Patentansprüche
Hybridantriebsstrang für ein hybridgetriebenes Fahrzeug, mit einem mittels Schaltelemente in unterschiedliche Übersetzungsstufen umschaltbaren Doppelkupplungsgetriebe (1 ), das über die
Schaltelemente schaltbare Stirnzahnradsätze aufweist, die
Radebenen (E2, V3, E1 , V4) bilden, die jeweils einem ersten
Teilgetriebe (T1 ) und einem zweiten Teilgetriebe (T2) zugeordnet sind, von denen jedes Teilgetriebe (T1 , T2) je eine Eingangswelle (37, 43) aufweist, und die beiden Teilgetriebe (T1 , T2) eine gemeinsame Ausgangswelle (17) aufweisen, wobei die beiden Eingangswellen (37, 43) zueinander koaxial angeordnet sind und über je eine
lastschaltbare Kupplung (LK1 , LK2) alternierend mit einer
Brennkraftmaschinen-Welle (3) einer Brennkraftmaschine (7) verbindbar sind, und wobei eine Elektromaschine (1 1 ) mittels
Schaltelemente (K1 , K2, SE-E, SE-D) am Doppelkupplungsgetriebe (1 ) anbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine der
Radebenen (E1 , V4) des ersten Teilgetriebes (T1 ) als eine erste Hybrid-Radebene (E1 ) ausgebildet ist und eine der Radebenen (E2, V3) des zweiten Teilgetriebes (T2) als eine zweite Hybrid-Radebene (E2) ausgebildet ist, und dass die ersten und zweiten Hybrid- Radebenen (E1 , E2) mittels der Schaltelemente (K1 , K2, SE-E, SE-D) zusätzlich jeweils mit einer Elektromaschinen-Welle (9) der
Elektromaschine (1 1 ) trieblich verbindbar sind.
Antriebsstrang nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der, insbesondere die beiden Hybrid-Radebenen (E1 , E2) ein auf der Abtriebswelle (17) angeordnetes abtriebsseitiges Zahnrad (19, 21 ), ein auf der jeweiligen Eingangswelle (37, 43) angeordnetes antriebsseitiges Zahnrad (23, 25) und ein
elektromaschinenseitiges Zahnrad (27, 29) aufweist, und dass das elektromaschinenseitige Zahnrad (27, 29) als Loszahnrad ausgebildet ist und mittels des Schaltelements (K1 , K2) von der Elektromaschinen- Welle (9) abkoppelbar ist oder damit koppelbar ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschinen-Welle (9) und/oder die Abtriebswelle (17) frei von drehfest darauf angeordneten
Festzahnräder der die Radebenen bildenden Stirnzahnradsätze ist.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (17) über eine Stirnradstufe (St) mit einer Ausgangswelle (13) verbunden ist, und dass
insbesondere sämtliche Radebenen (V1 bis V4, E1 , E2) in der
Axialrichtung zwischen der Stirnradstufe (St) und der Elektromaschine (1 1 ) angeordnet sind.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass das auf der Abtriebswelle (17) angeordnete abtriebsseitige Zahnrad (19, 21 ) der Hybrid-Radebene (E1 , E2) ein Loszahnrad ist, das mittels eines Schaltelements (SE-D, SE-E) mit der Abtriebswelle (17) koppelbar ist, und/oder dass das auf der
Eingangswelle (37, 43) angeordnete antriebsseitige Zahnrad (23, 25) der Hybrid-Radebene (E1 , E2) ein Festzahnrad ist.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an die Hybrid-Radebene (E1 , E2) des
Teilgetriebes (T1 , T2) eine weitere Radebene (V3, V4) unmittelbar angrenzt, die gegenüber der Elektromaschinen-Welle (9) anbindungsfrei ist, und dass insbesondere die weitere Radebene (V3, V4) ein auf der Abtriebswelle (17) drehgelagertes abtriebsseitiges Loszahnrad (33, 39) aufweist, das mittels eines Schaltelements (SE-D, SE-E) mit der Abtriebswelle (17) koppelbar ist, und dass insbesondere das auf der Abtriebswelle (17) angeordnete Schaltelement (SE-D, SE- E) beidseitig schaltbar ist und in Axialrichtung zwischen dem auf der Abtriebswelle (17) drehgelagerten abtriebsseitigen Loszahnrad (19, 21 , 33, 39) der Hybrid-Radebene (E1 , E2) und der weiteren Radebene (V3, V4) angeordnet ist, wobei das Schaltelement (SE-D, SE-E) in einer Neutralstellung von der Hybrid-Radebene (E1 , E2) und von der weiteren Radebene (V3, V4) abgekoppelt ist und das Schaltelement (SE-D, SE-E) entweder in einer ersten Schaltstellung das
abtriebsseitige Loszahnrad (33, 39) der weiteren Radebene (V3, V4) mit der Abtriebswelle (17) koppelt oder in einer zweiten Schaltstellung das abtriebsseitige Loszahnrad (19, 21 ) der Hybrid-Radebene (E1 , E2) mit der Abtriebswelle (17) koppelt.
Antriebsstrang nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Teilgetriebe (T1 , T2) die weitere Radebene (V3, V4) ein auf der Eingangswelle (37, 43) angeordnetes antriebsseitiges Festzahnrad (35, 41 ) aufweist.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (1 1 ) abtriebsseitig angebunden ist, und dass für die abtriebsseitige Anbindung der Elektromaschine (1 1 ) das elektromaschinenseitige Zahnrad (27, 29) der Hybrid-Radebene (E1 , E2) mit dem auf der Abtriebswelle (17) drehgelagerten abtriebsseitigen Loszahnrad (19, 21 ) kämmt. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (1 1 ) antriebsseitig angebunden ist, und dass für die antriebsseitige Anbindung der Elektromaschine (1 1 ) das elektromaschinenseitige Zahnrad (27, 29) der Hybrid-Radebene (E1 , E2) mit dem auf der Brennkraftmaschinen- Welle (3) angeordneten antriebsseitigen Festzahnrad (23, 25) kämmt.
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