WO2018028747A1 - Antriebsstrang für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betrieb eines antriebsstrangs - Google Patents

Antriebsstrang für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betrieb eines antriebsstrangs Download PDF

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transmission
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electric machine
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Ingo Schulz
Marco HAPPE
Stephan Zieger
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Schaeffler Engineering GmbH
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    • F16H2003/0931—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears with two or more countershafts each countershaft having an output gear meshing with a single common gear on the output shaft
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Definitions

  • the invention relates to a drive train for a motor vehicle, with an internal combustion engine, with an automated transmission, with an electric machine, with a switchable disconnect clutch for selectively enabling a power flow between the electric machine and the internal combustion engine and with a differential gear, wherein the internal combustion engine has an output shaft coupled to a first transmission input shaft of the transmission clutchless, the automated transmission comprising a first transmission output shaft and a second transmission output shaft operatively connected to a differential drive gear of the differential gear. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a drive train.
  • Such powertrains are also referred to as hybrid powertrains and can be found in motor vehicles, such as cars, use.
  • a drive train which, in addition to an internal combustion engine and an electric machine, has an automated manual transmission.
  • the internal combustion engine includes an output shaft coupled to a transmission input shaft via a dual mass flywheel.
  • a separating clutch for separating the output shaft and the transmission input shaft is not provided. In this respect, these two waves are coupled disconnect coupling with each other.
  • the electric machine is arranged coaxially with the internal combustion engine.
  • the drive train further comprises a separating clutch, which is connected to the first transmission input shaft and arranged coaxially therewith.
  • This drive train which requires a relatively large space in the axial direction, is known from DE 10 2012 016 990 A1.
  • This drive train comprises an internal combustion engine whose output shaft is disconnectively connected to a transmission input shaft of an automated transmission.
  • An electric machine is arranged coaxially with the output shaft of the internal combustion engine.
  • the automated manual transmission has two transmission output shafts, which are in operative connection with a differential drive gear of a differential gear.
  • a switchable separating clutch is provided coaxially with the first transmission input shaft.
  • DE 10 2013 215 114 A1 describes a drive train with an internal combustion engine, an electric machine and an automated manual transmission, in which the internal combustion engine is coupled via a separating clutch to a transmission input shaft of the automated manual transmission.
  • DE 10 2013 215 114 A1 describes that the separating clutch between the output shaft of the internal combustion engine and the transmission input shaft can be omitted.
  • the output shaft of the internal combustion engine and the machine shaft of the electric machine can be connected via switchable clutches of the automatic transmission, which are arranged coaxially to a transmission output shaft of the gearbox and connected to a planetary gear.
  • switchable clutches of the automatic transmission which are arranged coaxially to a transmission output shaft of the gearbox and connected to a planetary gear.
  • the object of the present invention is to enable a compact design of the drive train.
  • the separating clutch is arranged coaxially with a coupling shaft connected to the clutch shaft, which is arranged parallel spaced from the first transmission input shaft, wherein the clutch shaft spaced parallel to the first transmission output shaft and the second transmission output shaft is arranged.
  • the internal combustion engine is coupled to the automated transmission, without a disconnect clutch for disconnecting the internal combustion engine and automated transmission is provided.
  • the output shaft of the internal combustion engine is continuously in operative connection with the input shaft of the automated gearbox.
  • the power train has a disconnect clutch connected to a clutch shaft disposed at a distance parallel to the transmission input shaft.
  • This clutch shaft is further arranged in parallel spaced relation to the first transmission output shaft and the second transmission output shaft.
  • a switchable disconnect clutch formed separately from the automated manual transmission is considered.
  • the clutch shaft connected to the shiftable disconnect clutch is formed separately from the automated manual transmission.
  • the clutch shaft is formed parallel spaced from all transmission input shafts and transmission output shafts of the automated transmission.
  • the switchable disconnect clutch is designed as a non-positive, in particular frictional, switchable disconnect clutch.
  • the switchable disconnect clutch may have two or more friction surfaces, which are brought into abutment for transmitting a torque.
  • the switchable separating clutch is designed as a multi-plate clutch, which has a plurality of parallel-connected friction surfaces.
  • the drive train has exactly one disconnect clutch, so that space and costs for additional disconnect couplings and their actuators can be saved.
  • the automated transmission may have two partial transmissions, wherein a first partial transmission is associated with the internal combustion engine and having the first transmission input shaft, and wherein a second partial transmission is associated with the electric machine and having a second transmission input shaft.
  • the separating clutch is arranged such that either one, in particular bidirectional, operative connection between the first transmission input shaft and the second transmission input shaft can be made or separated.
  • the automated transmission has a first transmission output shaft and a second transmission output shaft, which are in operative connection with a differential drive of a differential gear.
  • the first and second transmission output shaft may have switchable wheelsets, via which a plurality of gear ratios of the automated transmission can be realized.
  • the first transmission output shaft may have at least two sets of wheels for a first and a second gear and the second transmission output shaft may have at least two sets of wheels for a third and a fourth gear.
  • the wheelsets may each have a fixed wheel rotatably connected to the respective transmission output shaft and two idler gears, which can be selectively coupled to the fixed gear in order to select a gear.
  • the idler gears are preferably in engagement with fixed gears of the transmission input shaft.
  • the output power of the first transmission output shaft and the second transmission output shaft can be output.
  • the first transmission output shaft has a first fixed gear, which is in engagement with the differential drive wheel and the second transmission output shaft has a second fixed gear, which is also in engagement with the differential drive wheel.
  • the fixed wheels are preferably designed as gears.
  • the differential drive gear of the differential gear is in engagement with the first transmission output shaft and the second transmission output shaft with exactly two toothed wheels for producing the operative connection.
  • the gears may be disposed either on a first side of the two transmission output shafts or on a first side opposite second side of the transmission output shafts, so that the differential gear can be arranged in the drive train either on the first side or on the second side of the transmission output shafts.
  • the automated GmbHge- transmission has a second transmission input shaft which is coupled disconnect clutchless with the machine shaft of the electric machine, wherein the automated transmission has a switchable gear stage, via which the second transmission input shaft with the first transmission output shaft or the second Transmission output shaft is coupled.
  • a force flow between the electric machine and the respective transmission output shaft or the differential can be made possible via the shiftable gear stage. It is thus possible for the drive wheels to be moved via the electric machine during an acceleration To drive driving process or feed back energy during a braking operation.
  • an additional transmission output shaft with an additional fixed wheel engaging in the differential drive wheel which is provided, for example, in the drive train known from DE 10 2014 222 587 A1, is not required.
  • the differential drive wheel engages only the first fixed gear of the first transmission output shaft and the second fixed gear of the second transmission output shaft, so that no further gears are engaged with the drive wheel of the differential.
  • the tooth closure can be reduced, especially at full load, and the service life of the drive wheel can be increased.
  • the clutch shaft is arranged parallel spaced from the second transmission input shaft of the automated transmission.
  • the first transmission input shaft, the second transmission input shaft, the first transmission output shaft and the second transmission output shaft are arranged in parallel spaced from each other.
  • the second transmission input shaft is coupled to the machine shaft of the electric machine via a planetary gear, so that the electric machine can be operated in an advantageous speed range for the electric machine, which of the speed range of deviates second transmission input shaft.
  • the second transmission input shaft may be non-rotatably connected to the engine shaft of the electric machine, so that the second transmission input shaft is operated at the same speed as the engine shaft.
  • the automated transmission has a gear stage, via which the clutch shaft is coupled to the first transmission output shaft or the second transmission output shaft.
  • a power flow between the clutch shaft and the respective transmission output shaft, or the differential allows so that the drive wheels can be driven via the electric machine during an acceleration process or energy can be fed back during a braking operation.
  • the electric machine can be selectively connected to the clutch shaft and thus also the respective transmission output shaft.
  • an additional gearbox input shaft with an additional engaging in the differential drive wheel fixed wheel which is provided for example in the known from DE 10 2014 222 587 A1 drive train, not required.
  • the differential drive wheel engages only the first fixed gear of the first transmission output shaft and the second fixed gear of the second transmission output shaft, so that no further gears are in engagement with the drive wheel of the differential.
  • the life of the drive wheel can be increased.
  • the output shaft of the internal combustion engine is coupled to the transmission input shaft via a vibration damper.
  • the vibration damper is designed as a dual mass flywheel.
  • the dual mass flywheel may include a first flywheel and a second flywheel coupled by spring damper units.
  • an advantageous embodiment of the invention provides that the coupling shaft is arranged coaxially to a machine shaft of the electric machine.
  • the machine shaft forms an output shaft of the electric machine. If the electric machine is operated as a generator, then the machine shaft forms a drive shaft of the electric machine.
  • the coupling shaft may be coupled to the machine shaft, for example via a gear stage.
  • an alternative, advantageous embodiment provides that the coupling shaft is arranged parallel spaced from a machine shaft of the electric machine, whereby the dimensions of the drive train in the axial direction can be further reduced.
  • the clutch shaft is coupled via a planetary gear with the electric machine.
  • a speed adaptation can take place via the planetary gear, so that the electric machine can be operated in a speed range which is advantageous for the electric machine and deviates from a rotational speed range of the clutch shaft.
  • the planetary gear allows the coaxial arrangement of a drive and an output of the planetary gear.
  • the planetary gear is designed such that it enables a translation of a higher rotational speed of the electric machine, in particular the machine shaft of the electric machine, into a lower rotational speed of the clutch shaft.
  • the first transmission input shaft in particular via a gear stage, coupled to the separating clutch, so that a power flow between the combustion engine side, the first transmission shaft and the spaced apart from the first transmission shaft separating clutch is made possible.
  • the first transmission shaft can optionally be disconnected from or connected to the electrical machine, in particular the machine shaft of the electrical machine, via the separating clutch.
  • the gear stage preferably has a first gear arranged on the first transmission input shaft and a second gear connected to the separating clutch, which is in engagement with the first gear.
  • the first gear may be formed as a fixed gear of the first transmission input shaft; the second gear may be formed as idler gear of the clutch shaft.
  • the coupling of the first transmission input shaft with the separating clutch can also be done via the coupling shaft.
  • the second gear of the gear stage may be formed as a fixed gear of the clutch shaft.
  • a method for operating a drive train of a motor vehicle is further proposed, with an internal combustion engine and an automated transmission, wherein the internal combustion engine has an output shaft which is coupled to a first transmission input shaft of the automated transmission gear disconnectively, the automated Manual transmission having a first transmission output shaft and a second transmission output shaft, which are in operative connection with a differential drive of a differential gear, and with an electric machine, wherein for selectively enabling a power flow between the electric machine and the internal combustion engine, a switchable disconnect clutch is actuated coaxially a clutch shaft is arranged, which is arranged parallel spaced from the first transmission input shaft, wherein the clutch shaft parallel spaced from the first Geretea Output shaft and the second transmission output shaft is arranged.
  • the automated transmission has two partial transmissions, wherein a first partial transmission is associated with the internal combustion engine and having the first transmission input shaft, wherein a second partial transmission of the electric machine is associated and has a second transmission input shaft and wherein by operating the separating clutch optionally one, in particular bidirectional, Active connection between the first transmission input shaft and the second transmission input shaft is made or separated.
  • the two partial transmissions on switchable gear ratios, which are selectively switched active or inactive. When the gear stage is actively activated, a torque can be transmitted to a transmission output shaft assigned to the gear stage. If no gear stage of one of the two partial transmissions is active, no torque is transmitted.
  • the switching of these gear stages is preferably carried out by interrupting the tensile force of a sub-transmission, whereby the respective other sub-transmission in the switching phase, the drive traction maintains to allow a traction interruption-free driving feel.
  • the switching of a switching stage is preferably carried out by a synchronization unit, in which the differential speed is reduced by Reibkonen.
  • the shifting can be done by a dog clutch, wherein the rotational speed adjustment takes place by means of the internal combustion engine or the electric machine.
  • the separating clutch is opened, wherein in the first partial transmission and in the second partial transmission in each case one gear is actively connected.
  • an operating state can be set, in which both the internal combustion engine and the electric machine via the automated transmission with a differential is in operative connection.
  • the disconnect clutch is open, the combustion engine and the electric machine can transmit torque to the differential.
  • the electric machine can be operated as a generator.
  • the drive torque of the internal combustion engine is set such that an acceleration predetermined by the driver of the vehicle is achieved and a generator torque is fed into the electric machine with an excess torque dependent on the torque characteristic field of the internal combustion engine.
  • a generator torque of the electric machine can assist the braking operation.
  • boost mode the drive torque is increased in a short time. The state of charge of the battery and the heating of the electric machine thereby determine the frequency and strength of the boost operation.
  • the electric machine allows the generation of a drive torque with stationary drive shaft, whereby no starting clutch is necessary.
  • the pure internal combustion engine starting - all gear stages of the first, internal combustion engine subgear are inactive and a gear stage of the electric motor subgear is actively switched, with, in particular regulated, closing the clutch power from the engine via the clutch on the second, electromotive transmission input shaft and transmitted via the active gear ratio of the second partial transmission to the differential.
  • the electric machine can be towed without power, as a generator can charge the battery or support the starting process.
  • the separating clutch is closed to start the internal combustion engine, wherein in the first partial transmission and in the second partial transmission all gear ratios are inactive, whereby a cold start of the internal combustion engine can be performed by the electric machine.
  • the power flow takes place from the machine shaft of the electric machine via the closed separating clutch to the first, internal combustion engine transmission input shaft which is coupled to the internal combustion engine.
  • the ignition speed is reached, the engine can be started.
  • FIG. 1 shows a drive train for a motor vehicle according to a first embodiment of the invention in a schematic representation.
  • FIG. 2 shows the drive train according to FIG. 1 in a schematic sectional representation
  • FIG. 3 shows the drive train according to FIG. 1 in a block diagram
  • FIG. 4 shows a drive train for a motor vehicle according to a second exemplary embodiment of the invention in a schematic representation
  • FIG. 5 shows the drive train according to FIG. 4 in a schematic sectional illustration
  • FIG. 6 shows a drive train for a motor vehicle according to a third exemplary embodiment of the invention in a schematic representation
  • FIG. 7 shows the drive train according to FIG. 6 in a schematic sectional illustration
  • FIG. 8 shows a drive train for a motor vehicle according to a fourth exemplary embodiment of the invention in a schematic representation.
  • a first embodiment of a drive train 1 is shown, which can find use in a hybrid motor vehicle.
  • the drive train 1 has an internal combustion engine 2, a transmission 3, an electric machine 4 and a separating clutch 5.
  • a power flow between the electric machine 4 and the internal combustion engine 2 are made possible.
  • an opened state of the separating clutch 5 the electric machine 4 and the internal combustion engine 2 are decoupled from each other.
  • the internal combustion engine 2 has an output shaft 2.1, which is disconnectively connected to a first transmission input shaft 10 of the gearbox 3. This means that the output shaft 2.1 and the first transmission input shaft 10 are continuously operatively connected and an optional disconnection of this connection is not possible.
  • the output shaft 2.1 and the first transmission input shaft 10 designed as a dual mass flywheel vibration damper 6 is arranged.
  • the output shaft 2.1 and the first transmission input shaft 10 are arranged coaxially with each other.
  • the output shaft 2.1 and the first transmission input shaft 10 are preferably installed in a direction perpendicular to the vehicle longitudinal direction L transverse direction.
  • the vibration damper is provided coaxially with the output shaft 2.1 and the first transmission input shaft 10.
  • the first transmission input shaft 10 is rotatably connected to a fixed gear 10.1, which is in engagement with a loose gear 15.2 a clutch shaft 15.
  • the fixed gear 10.1 is designed as a gear.
  • the idler gear 15.2 is connected to the separating clutch 5.
  • the idler gear 15.2 is selectively coupled to the clutch shaft 15, which is arranged coaxially with the separating clutch 5.
  • the clutch shaft 15 is connected via a planetary gear 17 with a machine shaft 14 of the electric machine 4.
  • the coupling shaft 15 and the machine shaft 14 are arranged in parallel spaced.
  • the separating clutch 5 is arranged coaxially with the coupling shaft 15, which is arranged parallel spaced from the first transmission input shaft 10.
  • the electric machine 4 is not disposed coaxially with the engine 2, so that the diameter of the electric machine 4 can be set independently of the size of the engine 2. This also makes it possible to select the electric machine 4 depending on the application - micro-hybrid, mild hybrid, full hybrid - without requiring changes to the gearbox.
  • the manual transmission 3 has in addition to the first transmission input shaft 10, a first transmission output shaft 1 1, a second transmission output shaft 12 and a second transmission input shaft 13, which are each arranged in parallel spaced from each other, see. Also on the first transmission input shaft 10 three further fixed wheels 10.2, 10.3, 10.4 rotatably fixed, via which the first transmission input shaft 10 with the first transmission output shaft 11 and / or the second transmission output shaft 12 can be coupled.
  • a second fixed gear 10.2 of the first transmission input shaft 10 is in engagement with a first idler gear 11.2 of the first transmission output shaft 1 1.
  • Another fixed gear 10.4, which is referred to as a fourth fixed gear 10.4 is in engagement with a second idler wheel 11.4 of the first transmission output shaft. 1 1.
  • the second idler gear 1.4 can be coupled to a non-rotatably connected to the first transmission output shaft 1 1 fixed wheel 11.3.
  • the fixed gear 11.3 can be coupled to the first idler gear 1 1.2 of the first transmission output shaft 11, so that a second gear stage of the gearbox 3 is activated.
  • Another fixed gear 11.1 of the first transmission output shaft 11 is in engagement with a drive wheel 19 of a differential gear 20th
  • the second fixed gear 10.2 of the first transmission input shaft 10 is also in engagement with a first idler gear 12.3 of the second transmission output shaft 12.
  • a third fixed gear 10.3 of the transmission input shaft 10 is in engagement with a second idler gear 12.5 of the second transmission output shaft 12.
  • the first Losrad 12.3 of the second transmission output shaft 12 are connected to a fixed gear 12.4 of the second transmission output shaft 12.
  • the second idler gear 12.5 of the second transmission output shaft 12 can be connected to the fixed gear 12.4.
  • Another fixed gear 12.1 of the second transmission output shaft 12 is in engagement with the drive wheel 19 of the differential gear 20th
  • the two fixed wheels 1 1.1, 12.1 of the transmission output shafts 11, 12, which are in engagement with the drive wheel 19 of the differential gear 20, are arranged on a side facing away from the internal combustion engine 2 of the transmission output shafts 1 1, 12.
  • a further fixed gear 12.2 is arranged rotationally fixed, which is in engagement with a loose wheel 13.1 of the second transmission input shaft 13.
  • a further fixed wheel 12.6 is provided on the second transmission output shaft 12, which is in engagement with a second idler gear 13.3 of the second transmission input shaft 13.
  • two further gear ratios can be provided, which can be used, for example, for coupling the electric machine 4.
  • the second transmission input shaft 13 is coupled via the planetary gear 17 with the coaxial with the second transmission input shaft 13 arranged machine shaft 14 of the electric machine 4.
  • the machine shaft 14 is rotatably connected to the sun gear of the planetary gear 17.
  • the second transmission input shaft 13 is rotatably connected to the ring gear of the planetary gear.
  • the planet carrier of the planetary gear 17 with the planet gears is fixed relative to a housing of the planetary gear 17.
  • the planetary gear 17 is operated in a two-shaft operation in which only the sun gear and the ring gear are rotatable.
  • the ring gear of the planetary gear 17 is engaged with a fixed gear 15.1 of the clutch shaft 15. This means that the clutch shaft 15 is coupled via the fixed gear 15.1 and da ring gear of the planetary gear 17 with the second transmission input shaft 13.
  • the manual transmission 4 thus has four selectively activatable gear ratios for coupling the internal combustion engine 2 with the differential gear 20 and two selectively activatable gear ratios for coupling the electric machine 4 to the differential gear 20.
  • the block diagram in accordance with FIG. 3 simplifies the various possibilities of the force flow in the drive train 1.
  • the power flow is from the internal combustion engine 2 via the first shift set 40 of the first and second gear stage via the first transmission output shaft 11 to the differential gear 20 and then to
  • the power transmission between the electric machine 4 and the differential gear 20 takes place via the second transmission input shaft 13 and the second power input shaft 13 via the second transmission input shaft 12 second transmission output shaft 12.
  • a total of only two interventions in the drive wheel 19 of the differential gear are required, whereby the storage of the transmission shafts is simplified.
  • the starting of the internal combustion engine 2 can be done by means of the electric machine 4.
  • a separate starter is not required to start the engine 2.
  • the disconnect clutch 5 is initially closed to an operative connection between the electric machine 4 and the engine 2 via the planetary gear 17, the clutch shaft 15, the clutch 5, the idler gear 15.1, the fixed gear 10.1 and the transmission input shaft 10 produce.
  • the electric machine 4 is operated as an electric motor and the internal combustion engine 2 towed.
  • the rotational speed of the internal combustion engine 2 is increased up to a predetermined idling speed and the internal combustion engine 2 is given an ignition pulse.
  • the starting of the internal combustion engine 2 is also possible when the drive train is in a purely electric driving mode, in which the differential gear 20 is driven exclusively by the electric machine 4.
  • the electric machine 4 is placed in a boost state in which it is operated as an electric motor and outputs a power that is higher than the power required for driving.
  • the excess power can be diverted for towing the internal combustion engine 2.
  • the separating clutch 5 is closed, so that a power flow between the electric machine 4 and the internal combustion engine 2 is formed.
  • the electric machine 4 can be used for charging an energy accumulator connected to the electric machine 4, in particular a battery.
  • all gear ratios of the gearbox are switched inactive.
  • the separating clutch 5 is closed so that a power flow can flow from the internal combustion engine 2 to the electric machine 4 operated as a generator.
  • the gears of the second transmission input shaft 13, which are designed for driving with the electric machine 4 and have a ratio which is smaller than the ratio of the first gear of the first transmission output shaft 11, can optionally be used for starting by means of the internal combustion engine 2.
  • one of the two gears of the second transmission input shaft 13 is inserted.
  • the separating clutch 5 is closed and thus used as a starting clutch which connects the internal combustion engine 2 via the clutch shaft 15 and the second transmission input shaft 13 to the second transmission output shaft 12. The starting can optionally be supported by the electric machine 4.
  • the power provided by the internal combustion engine 2 and by the electric machine 4 can be combined.
  • the four speed stages of the internal combustion engine 2, which are realized via the idler gears of the first transmission output shaft 11 and the second transmission output shaft 12, and the two gear stages of the electric machine 4, which are realized via the idler gears of the countershaft 13, can be arbitrarily selected.
  • the speed of the engine 2 is controlled and the resulting performance gap is compensated by the electric machine 4.
  • the speed of the electric machine 4 is regulated in a speed step on the second transmission input shaft 13 and the resulting power gap is compensated by the internal combustion engine 2. If necessary, braking energy can be recovered by the electric machine 4 is operated as a generator.
  • FIGS. 4 and 5 show a second exemplary embodiment of a drive train 1 according to the invention.
  • the separating clutch 5 is arranged coaxially on a coupling shaft 15, which is arranged at a distance from the first transmission input shaft 10 parallel thereto.
  • the coupling shaft 15 connected to the separating clutch 5 is arranged coaxially with the machine shaft 14.
  • the coupling shaft 15 carries a fixed gear 15.2.
  • the clutch shaft 15 is connected to a planetary gear 17, which is designed as a switchable planetary gear.
  • the switchable planetary gear 17 has two selectable gear ratios, so that over the switchable planetary gear two switching stages are provided, via which the electric machine 4 can be coupled to the differential gear 20.
  • the machine shaft 14 is rotatably connected to the second transmission input shaft 13, which is coupled to the switchable planetary gear 17.
  • the clutch shaft 15 is coupled to the second output shaft 12 via a fixed gear 15. 3, which is in engagement with a fixed gear 12.6 of the second output shaft 12.
  • the machine shaft 14 is connected to the sun gear of the planetary gear 17.
  • the ring gear of the planetary gear 17 is fixed relative to the housing.
  • the planetary gearset of the planetary gear 17 acts as a translation to the clutch shaft 15, which is connected to the planet carrier of the planetary gear 17.
  • a first gear can be realized.
  • the switchable planetary gear can assume a third, neutral switching position, in which the machine shaft 14 is connected neither to the planetary gear set nor to the sun gear of the planetary gear 17.
  • This switching position is shown in Fig. 4. insofar can be enabled freewheeling or neutral position. This position can be adjusted to allow a pure internal combustion engine starting with the drive train 1, in which the electric machine 4 is decoupled, that is stationary.
  • FIGS. 6 and 7 show a third exemplary embodiment of a drive train 1 according to the invention.
  • the separating clutch 5 is arranged coaxially on a coupling shaft 15, which is arranged at a distance from the first transmission input shaft 10 parallel thereto.
  • the clutch shaft 15 is also provided in parallel spaced relation to the engine shaft 14.
  • no planetary gear is present in the drive train 1 according to the third embodiment.
  • the machine shaft 14 is rotatably connected to the second transmission input shaft 13.
  • the second transmission input shaft 13 can be coupled to the second transmission output shaft 12 via two selectable switching stages.
  • the second transmission input shaft 13 a first fixed gear 13.0, which is in engagement with a fixed gear 15.1 of the clutch shaft 15.
  • the coupling shaft 15 is connected to the separating clutch 5.
  • the separating clutch 5 separates or selectively connects the clutch shaft 15 with a loose wheel 15.2, which is in engagement with a first fixed gear 10.1 of the first transmission input shaft 10.
  • FIG. 8 shows a fourth exemplary embodiment of a drive train 1 according to the invention.
  • the differential gear 20 can thus either be arranged closer to the combustion engine 2 or, as shown in FIG. 1, further away from the combustion engine 2, as shown in FIG. 8.
  • the above drive trains 1 for motor vehicles each have an internal combustion engine 2, an automated manual transmission 3, an electric machine 4 and a switchable disconnect clutch 5 for selectively enabling a power flow between the electric machine 4 and the internal combustion engine 2 on.
  • the automated transmission 3 has a first transmission output shaft 1 1 and a second transmission output shaft 12, which are in operative connection with a differential drive wheel 19 of a differential gear 20.
  • the internal combustion engine 2 has an output shaft 2.1, which is connected to a first transmission input shaft 10 of the gearbox 3 is coupled disconnect clutchless, wherein the separating clutch 5 is arranged coaxially with a clutch 5 connected to the clutch shaft 15, which is arranged parallel spaced from the first transmission input shaft 10.
  • the clutch shaft 15 is arranged parallel to the first transmission output shaft (11) and the second transmission output shaft (12).
  • the axial length of the power train 1 can be reduced.
  • the electric machine 4 does not have to be arranged coaxially with the internal combustion engine 2, so that the dimensions, in particular the diameter, of the electric machine 4 can be selected independently of those of the internal combustion engine 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor (2), mit einem automatisierten Schaltgetriebe (3), mit einer elektrischen Maschine (4) mit einer schaltbaren Trennkupplung (5) zur wahlweisen Ermöglichung eines Kraftflusses zwischen der elektrischen Maschine (4) und dem Verbrennungsmotor (2) und mit einem Differentialgetriebe (20), wobei der Verbrennungsmotor (2) eine Abtriebswelle (2.1) aufweist, die mit einer ersten Getriebeeingangswelle (10) des automatisierten Schaltgetriebes (3) trennkupplungslos gekoppelt ist, wobei das automatisierte Schaltgetriebe (3) eine erste Getriebeausgangswelle (11) und eine zweite Getriebeausgangswelle (12) aufweist, welche in Wirkverbindung mit einem Differential-Antriebsrad (19) des Differentialgetriebes (20) stehen, wobei die Trennkupplung (5) koaxial zu einer mit der Trennkupplung (5) verbundenen Kupplungswelle (15) angeordnet ist, welche parallel beabstandet zu der ersten Getriebeeingangswelle (10) angeordnet ist, wobei die Kupplungswelle (15) parallel beabstandet zu der ersten Getriebeausgangswelle (11) und der zweiten Getriebeausgangswelle (12) angeordnet ist.

Description

Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug und
Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor, mit einem automatisierten Schaltgetriebe, mit einer elektrischen Maschine, mit einer schaltbaren Trennkupplung zur wahlweisen Ermöglichung eines Kraftflusses zwischen der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor und mit einem Differentialgetriebe, wobei der Verbrennungsmotor eine Abtriebswelle aufweist, die mit einer ersten Getriebeeingangswelle des Schaltgetriebes trennkupplungslos gekoppelt ist, wobei das automatisierte Schaltgetriebe eine erste Getriebeausgangswelle und eine zweite Getriebeausgangswelle aufweist, welche in Wirkverbindung mit einem Differential-Antriebsrad des Differentialgetriebes stehen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Antriebsstrangs.
Stand der Technik
Solche Antriebsstränge werden auch als Hybrid-Antriebsstränge bezeichnet und können in Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise PKWs, Verwendung finden.
Aus der DE 10 2014 222 587 A1 ist ein Antriebsstrang bekannt, welcher neben einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine ein automatisiertes Schaltgetriebe aufweist. Der Verbrennungsmotor umfasst eine Abtriebswelle, die über ein Zweimassenschwungrad mit einer Getriebeeingangswelle gekoppelt ist. Eine Trennkupplung zum Trennen der Abtriebswelle und der Getriebeeingangswelle ist nicht vorgesehen. Insofern sind diese beiden Wellen trennkupplungslos miteinander gekoppelt. Bei diesem Antriebsstrang ist die elektrische Maschine koaxial zu dem Verbrennungsmotor angeordnet. Um wahlweise einen Kraftfluss zwischen der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor zu ermöglichen, weist der An- triebsstrang ferner eine Trennkupplung auf, welche mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden und koaxial zu dieser angeordnet ist.
Bei diesem Antriebsstrang hat es sich als nachteilig herausgestellt, dass in axialer Richtung der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors ein relativ großer Bauraum erforderlich ist. Dies kann insbesondere in solchen Einbausituationen von Nachteil sein, in welchen die Ab- triebswelle des Verbrennungsmotors in einer Richtung quer zur Fahrzeuglängsachse des Kraftfahrzeugs eingebaut werden soll.
Ein weiterer Antriebsstrang, der einen in axialer Richtung relativ großen Bauraum erfordert, ist aus der DE 10 2012 016 990 A1 bekannt. Dieser Antriebsstrang umfasst einen Verbrennungsmotor, dessen Abtriebswelle trennkupplungslos mit einer Getriebeeingangswelle eines automatisierten Schaltgetriebes verbunden ist. Eine elektrische Maschine ist koaxial zu der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors angeordnet. Das automatisierte Schaltgetriebe weist zwei Getriebeausgangswellen auf, die in Wirkverbindung mit einem Differential-Antriebsrad eines Differentialgetriebes stehen. Zur wahlweisen Kopplung der elektrischen Maschine mit dem Verbrennungsmotor ist koaxial zu der ersten Getriebeeingangswelle eine schaltbare Trennkupplung vorgesehen.
Ferner beschreibt die DE 10 2013 215 114 A1 einen Antriebsstrang mit einem Verbren- nungsmotor, einer elektrischen Maschine und einem automatisiertem Schaltgetriebe, bei welchem der Verbrennungsmotor über eine Trennkupplung mit einer Getriebeeingangswelle des automatisierten Schaltgetriebes gekoppelt ist. Die DE 10 2013 215 114 A1 beschreibt, dass die Trennkupplung zwischen der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors und der Getriebeeingangswelle weggelassen werden kann. Zum Anfahren können die Abtriebswelle des Ver- brennungsmotors und die Maschinenwelle der elektrischen Maschine über schaltbare Kupplungen des automatisierten Schaltgetriebes verbunden werden, die koaxial zu einer Getriebeausgangswelle des Schaltgetriebes angeordnet und mit einem Planetengetriebe verbunden sind. Hierdurch ergibt sich allerdings ein in axialer Richtung der Getriebeausgangswelle relativ großer Bedarf an Bauraum.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kompakte Bauweise des Antriebsstrangs zu ermöglichen.
Gelöst wird die Aufgabe bei einem Antriebsstrang der eingangs genannten Art dadurch, dass die Trennkupplung koaxial zu einer mit der Trennkupplung verbundenen Kupplungswelle angeordnet ist, welche parallel beabstandet zu der ersten Getriebeeingangswelle angeordnet ist, wobei die Kupplungswelle parallel beabstandet zu der ersten Getriebeausgangswelle und der zweiten Getriebeausgangswelle angeordnet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang ist der Verbrennungsmotor mit dem automatisierten Schaltgetriebe gekoppelt, ohne dass eine Trennkupplung zum Trennen von Verbrennungsmotor und automatisiertem Schaltgetriebe vorgesehen ist. Die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors steht durchgehend in Wirkverbindung mit der Eingangswelle des automati- sierten Schaltgetriebes. Zum wahlweisen Trennen und Verbinden der elektrischen Maschine und des Verbrennungsmotors weist der Antriebsstrang eine Trennkupplung auf, welche mit einer Kupplungswelle verbunden ist, die in einem Abstand parallel zu der Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Diese Kupplungswelle ist ferner parallel beabstandet zu der ersten Getriebeausgangswelle und der zweiten Getriebeausgangswelle angeordnet. Durch diese Maß- nahmen kann der erforderliche Bauraum des Antriebsstrangs in axialer Richtung der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors reduziert werden, so dass ein kompakter Aufbau des Antriebsstrangs ermöglicht wird.
Als schaltbare Trennkupplung im Sinne der Erfindung wird eine separat von dem automatisier- ten Schaltgetriebe ausgebildete schaltbare Trennkupplung angesehen. Insbesondere ist die mit der schaltbaren Trennkupplung verbundene Kupplungswelle separat von dem automatisierten Schaltgetriebe ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Kupplungswelle parallel beabstandet zu allen Getriebeeingangswellen und Getriebeausgangswellen des automatisierten Schaltgetriebes ausgebildet.
Bevorzugt ist die schaltbare Trennkupplung als kraftschlüssige, insbesondere reibschlüssige, schaltbare Trennkupplung ausgebildet. Die schaltbare Trennkupplung kann zwei oder mehrere Reibflächen aufweisen, die zur Übertragung eines Drehmoments in Anlage miteinander gebracht werden. Besonders bevorzugt ist die schaltbare Trennkupplung als Lamellenkupplung ausgebildet, welche mehrere parallel geschaltete Reibflächen aufweist.
Bevorzugt weist der Antriebsstrang genau eine Trennkupplung auf, so dass Bauraum und Kosten für zusätzliche Trennkupplungen und deren Betätigungseinrichtungen eingespart werden können.
Das automatisierte Schaltgetriebe kann zwei Teilgetriebe aufweisen, wobei ein erstes Teilgetriebe dem Verbrennungsmotor zugeordnet ist und die erste Getriebeeingangswelle aufweist, und wobei ein zweites Teilgetriebe der elektrischen Maschine zugeordnet ist und eine zweite Getriebeeingangswelle aufweist. Bevorzugt ist die Trennkupplung derart angeordnet, dass wahlweise eine, insbesondere bidirektionale, Wirkverbindung zwischen der ersten Getriebeeingangswelle und der zweiten Getriebeeingangswelle hergestellt oder getrennt werden kann. Erfindungsgemäß weist das automatisierte Schaltgetriebe eine erste Getriebeausgangswelle und eine zweite Getriebeausgangswelle auf, welche in Wirkverbindung mit einem Differential- Antriebsrad eines Differentialgetriebes stehen. Die erste und zweite Getriebeausgangswelle können schaltbare Radsätze aufweisen, über welche mehrere Gangstufen des automatisierten Schaltgetriebes realisierbar sind. Beispielsweise kann die erste Getriebeausgangswelle mindestens zwei Radsätze für einen ersten und einen zweiten Gang aufweisen und die zweite Getriebeausgangswelle kann mindestens zwei Radsätze für einen dritten und einen vierten Gang aufweisen. Die Radsätze können jeweils ein drehfest mit der jeweiligen Getriebeaus- gangswelle verbundenes Festrad und zwei Losräder aufweisen, welche wahlweise mit dem Festrad koppelbar sind, um eine Gangstufe zu wählen. Die Losräder stehen bevorzugt in Eingriff mit Festrädern der Getriebeeingangswelle. Über das Differential-Antriebsrad kann die Ausgangsleistung der ersten Getriebeausgangswelle und der zweiten Getriebeausgangswelle abgegeben werden. Bevorzugt weist die erste Getriebeausgangswelle ein erstes Festrad auf, welches in Eingriff mit dem Differential-Antriebsrad steht und die zweite Getriebeausgangswelle weist ein zweites Festrad auf, welches ebenfalls in Eingriff mit dem Differential- Antriebsrad steht. Die Festräder sind bevorzugt als Zahnräder ausgebildet.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn das Differential-Antriebsrad des Differenti- algetriebes zur Herstellung der Wirkverbindung mit der ersten Getriebeausgangswelle und der zweiten Getriebeausgangswelle mit genau zwei Zahnrädern in Eingriff steht. Hierdurch kann eine gegenüber dem aus der DE 10 2014 222 587 A1 vorbekannten Antriebsstrang erhöhte Flexibilität bei der Konstruktion erreicht werden. Die Zahnräder können entweder auf einer ersten Seite der beiden Getriebeausgangswellen oder auf einer der ersten Seite gegenüber- liegenden zweiten Seite der Getriebeausgangswellen angeordnet sein, so dass das Differentialgetriebe in dem Antriebsstrang entweder auf der ersten Seite oder auf der zweiten Seite der Getriebeausgangswellen angeordnet werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das automatisierte Schaltge- triebe eine zweite Getriebeeingangswelle aufweist, welche trennkupplungslos mit der Maschinenwelle der elektrischen Maschine gekoppelt ist, wobei das automatisierte Schaltgetriebe eine schaltbare Zahnradstufe aufweist, über welche die zweite Getriebeeingangswelle mit der ersten Getriebeausgangswelle oder der zweiten Getriebeausgangswelle koppelbar ist. Über die schaltbare Zahnradstufe kann wahlweise ein Kraftfluss zwischen der elektrischen Maschi- ne und der jeweiligen Getriebeausgangswelle, bzw. dem Differential, ermöglicht werden. Es ist somit möglich, die Antriebsräder über die elektrische Maschine während eines Beschleuni- gungsvorgangs anzutreiben oder während eines Bremsvorgangs Energie zurückzuspeisen. Zur Anbindung der elektrischen Maschine an das Differential ist eine zusätzliche Getriebeausgangswelle mit einem zusätzlichen in das Differential-Antriebsrad eingreifenden Festrad, welches beispielsweise bei dem aus der DE 10 2014 222 587 A1 bekannten Antriebsstrang vor- gesehen ist, nicht erforderlich. Bevorzugt steht das Differential-Antriebsrad nur mit dem ersten Festrad der ersten Getriebeausgangswelle und dem zweiten Festrad der zweiten Getriebeausgangswelle in Eingriff, so dass keine weiteren Zahnräder in Eingriff mit dem Antriebsrad des Differentials stehen. Hierdurch kann der Zahnverschließ insbesondere bei Volllast reduziert werden und die Lebensdauer des Antriebsrads erhöht werden. Auch ist es nicht erforder- lieh, einen eventuell vergrößerten Zahnverschleiß durch konstruktive Maßnahmen, wie beispielsweise eine vergrößerte Zahnbreite, welche einen vergrößerten axialer Bauraum mit sich bringt, oder einen verringerten Wellenabstand zu kompensieren.
Bevorzugt ist die Kupplungswelle parallel beabstandet zu der zweiten Getriebeeingangswelle des automatisierten Schaltgetriebes angeordnet. Besonders bevorzugt sind die erste Getriebeeingangswelle, die zweite Getriebeeingangswelle, die erste Getriebeausgangswelle und die zweite Getriebeausgangswelle jeweils parallel beabstandet voneinander angeordnet.
In diesem Zusammenhang hat es sich als bevorzugt herausgestellt, wenn die zweite Getrie- beeingangswelle mit der Maschinenwelle der elektrischen Maschine über ein Planetengetriebe gekoppelt ist, so dass die elektrische Maschine in einem für die elektrische Maschine vorteilhaften Drehzahlbereich betrieben werden kann, welche von dem Drehzahlbereich der zweiten Getriebeeingangswelle abweicht. Alternativ kann die zweite Getriebeeingangswelle mit der Maschinenwelle der elektrischen Maschine drehfest verbunden sein, so dass die zweite Ge- triebeeingangswelle mit derselben Drehzahl wie die Maschinenwelle betrieben wird.
Gemäß einer alternativen, vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das automatisierte Schaltgetriebe eine Zahnradstufe aufweist, über welche die Kupplungswelle mit der ersten Getriebeausgangswelle oder der zweiten Getriebeausgangswelle gekoppelt ist. Über die Zahnradstufe wird ein Kraftfluss zwischen der Kupplungswelle und der jeweiligen Getriebeausgangswelle, bzw. dem Differential, ermöglicht, so dass die Antriebsräder über die elektrische Maschine während eines Beschleunigungsvorgangs angetrieben werden können oder während eines Bremsvorgangs Energie zurückgespeist werden kann. Über die mit der Kupplungswelle verbundene Trennkupplung die elektrische Maschine kann wahlweise mit der Kupplungswelle und damit auch der jeweiligen Getriebeausgangswelle verbunden werden. Zur Anbindung der elektrischen Maschine an das Differential ist eine zusätzliche Getriebeaus- gangswelle mit einem zusätzlichen in das Differential-Antriebsrad eingreifenden Festrad, welches beispielsweise bei dem aus der DE 10 2014 222 587 A1 bekannten Antriebsstrang vorgesehen ist, nicht erforderlich. Bevorzugt steht das Differential-Antriebsrad nur mit dem ersten Festrad der ersten Getriebeausgangswelle und dem zweiten Festrad der zweiten Getriebe- ausgangswelle in Eingriff, so dass keine weiteren Zahnräder in Eingriff mit dem Antriebsrad des Differentials stehen. Hierdurch kann die Lebensdauer des Antriebsrads erhöht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors mit der Getriebeeingangswelle über einen Schwingungsdämpfer gekoppelt ist. Über den Schwingungsdämpfer kann die Übertragung von Drehschwingungen, wie sie beispielsweise durch den Verbrennungsmotor erzeugt werden, auf das automatisierte Schaltgetriebe gedämpft werden. Bevorzugt ist der Schwingungsdämpfer als Zweimassenschwungrad ausgebildet. Das Zweimassenschwungrad kann eine erste Schwungmasse und eine zweite Schwungmasse aufweisen, welche durch Feder-Dämpfereinheiten gekoppelt sind.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kupplungswelle koaxial zu einer Maschinenwelle der elektrischen Maschine angeordnet ist. In einem elektromotorischen Betrieb der elektrischen Maschine bildet die Maschinenwelle eine Abtriebswelle der elektrischen Maschine. Wird die elektrische Maschine als Generator betrieben, so bildet die Maschi- nenwelle eine Antriebswelle der elektrischen Maschine. Die Kupplungswelle kann mit der Maschinenwelle, beispielsweise über eine Getriebestufe, gekoppelt sein.
Eine alternative, vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Kupplungswelle parallel beabstandet zu einer Maschinenwelle der elektrischen Maschine angeordnet ist, wodurch die Ab- messungen des Antriebsstrangs in axialer Richtung weiter verringert werden können.
Bevorzugt ist die Kupplungswelle über ein Planetengetriebe mit der elektrischen Maschine gekoppelt. Über das Planetengetriebe kann eine Drehzahlanpassung erfolgen, so dass die elektrische Maschine in einem für die elektrische Maschine vorteilhaften Drehzahlbereich be- trieben werden kann, welcher von einem Drehzahlbereich der Kupplungswelle abweicht. Ferner ermöglicht das Planetengetriebe die koaxiale Anordnung eines Antriebs und eines Abtriebs des Planetengetriebes. Besonders bevorzugt ist das Planetengetriebe derart ausgebildet, dass es eine Übersetzung einer höheren Drehzahl der elektrischen Maschine, insbesondere der Maschinenwelle der elektrischen Maschine, in eine niedrigere Drehzahl der Kupp- lungswelle ermöglicht. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Getriebeeingangswelle, insbesondere über eine Zahnradstufe, mit der Trennkupplung gekoppelt, so dass ein Kraftfluss zwischen der verbrennungsmotorseitigen, ersten Getriebewelle und der von der ersten Getriebewelle beab- standeten Trennkupplung ermöglicht wird. Über die Trennkupplung kann die erste Getriebe- welle wahlweise von der elektrischen Maschine, insbesondere der Maschinenwelle der elektrischen Maschine, getrennt oder mit dieser verbunden werden. Die Zahnradstufe weist bevorzugt ein an der ersten Getriebeeingangswelle angeordnetes erstes Zahnrad und ein mit der Trennkupplung verbundenes zweites Zahnrad auf, welches mit dem ersten Zahnrad in Eingriff steht. Das erste Zahnrad kann als Festrad der ersten Getriebeeingangswelle ausge- bildet sein; das zweite Zahnrad kann als Losrad der Kupplungswelle ausgebildet sein. Die Kopplung der ersten Getriebeeingangswelle mit der Trennkupplung kann zusätzlich über die Kupplungswelle erfolgen. In diesem Fall kann das zweite Zahnrad der Zahnradstufe als Festrad der Kupplungswelle ausgebildet sein. Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, mit einem Verbrennungsmotor und einem automatisierten Schaltgetriebe, wobei der Verbrennungsmotor eine Abtriebswelle aufweist, die mit einer ersten Getriebeeingangswelle des automatisierten Schaltgetriebes trennkupplungs- los gekoppelt ist, wobei das automatisierte Schaltgetriebe eine erste Getriebeausgangswelle und eine zweite Getriebeausgangswelle aufweist, welche in Wirkverbindung mit einem Differential-Antriebsrad eines Differentialgetriebes stehen, sowie mit einer elektrischen Maschine, wobei zur wahlweisen Ermöglichung eines Kraftflusses zwischen der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor eine schaltbare Trennkupplung betätigt wird, die koaxial zu einer Kupplungswelle angeordnet ist, welche parallel beabstandet zu der ersten Getriebeein- gangswelle angeordnet ist, wobei die Kupplungswelle parallel beabstandet zu der ersten Getriebeausgangswelle und der zweiten Getriebeausgangswelle angeordnet ist.
Bei dem Verfahren können dieselben Vorteile erreicht werden, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang erläutert wurden.
Bevorzugt weist das automatisierte Schaltgetriebe zwei Teilgetriebe auf, wobei ein erstes Teilgetriebe dem Verbrennungsmotor zugeordnet ist und die erste Getriebeeingangswelle aufweist, wobei ein zweites Teilgetriebe der elektrischen Maschine zugeordnet ist und eine zweite Getriebeeingangswelle aufweist und wobei durch das Betätigen der Trennkupplung wahlweise eine, insbesondere bidirektionale, Wirkverbindung zwischen der ersten Getriebeeingangswelle und der zweiten Getriebeeingangswelle hergestellt oder getrennt wird. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die beiden Teilgetriebe schaltbare Gangstufen auf, welche wahlweise aktiv oder inaktiv geschaltet werden. Bei aktiv geschalteter Gangstufe kann ein Drehmoment auf eine der Gangstufe zugeordnete Getriebeausgangswelle übertragen werden. Ist keine Gangstufe eines der beiden Teilgetriebe aktiv geschaltet, wird kein Drehmoment übertragen. Das Schalten dieser Gangstufen erfolgt bevorzugt durch Unterbrechung der Zugkraft eines Teilgetriebes, wodurch das jeweils andere Teilgetriebe in der Schaltphase die Antriebszugkraft aufrechterhält, um ein Zugkraftunterbrechungsfreies Fahrgefühl zu ermöglichen. Das Schalten einer Schaltstufe erfolgt bevorzugt durch eine Synchronisa- tionseinheit, bei der die Differenzdrehzahl durch Reibkonen abgebaut wird. Alternativ kann das Schalten durch eine Klauenkupplung, wobei die Drehzahlanpassung mittels des Verbrennungsmotors oder der elektrischen Maschine erfolgt. Durch die Verwendung einer reinen Klauenkupplung wird der erforderliche axiale Bauraum weiter reduziert. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Trennkupplung geöffnet, wobei in dem ersten Teilgetriebe und in dem zweiten Teilgetriebe jeweils eine Gangstufe aktiv geschaltet ist. Hierdurch kann ein Betriebszustand eingestellt werden, in welchem sowohl der Verbrennungsmotor als auch die elektrische Maschine über das automatisierte Schaltgetriebe mit einem Differential in Wirkverbindung steht. Bei geöffneter Trennkupplung können der Verbren- nungsmotor und die elektrische Maschine Drehmoment an das Differential übertragen. Alternativ kann die elektrische Maschine als Generator betrieben werden. Dies geschieht in dem das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors derart eingestellt wird, dass eine vom Fahrer des Fahrzeugs vorgegebene Beschleunigung erreicht wird und mit einem vom Momentkennfeld des Verbrennungsmotors abhängigen Überschussmoment ein Generatormoment in die elektrische Maschine zugeführt wird. Ferner kann bei einem Abbremsvorgang des Fahrzeugs ein Generatormoment der elektrischen Maschine den Bremsvorgang unterstützen. Bei geöffneter Trennkupplung ist es ferner möglich, die elektrische Maschine im sogenannten Boost- Betrieb einzusetzen, wobei das Antriebsmoment kurzeitig erhöht wird. Der Ladezustand der Batterie und die Erwärmung der elektrischen Maschine bestimmen dabei die Häufigkeit und Stärke des Boost-Betriebs.
Nachfolgend sollen verschiedene Anfahrstrategien beschrieben werden, welche wahlweise durchführbar sind. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens - dem rein elektrischen Anfahren - wird das Antriebsmoment der elektrischen Maschine über eine aktiv geschaltete Gangstufe des zweiten, elektromotorischen Teilgetriebes auf eine Getriebeausgangswelle aufgebracht. Hierbei ermöglicht die elektrische Maschine die Erzeugung eines Antriebsmomentes bei stehender Antriebswelle, wodurch keine Anfahrkupplung notwendig ist. Gemäß einer alternativ bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens - dem rein verbrennungsmotorischen Anfahren - sind alle Gangstufen des ersten, verbrennungsmotorischen Teilgetriebes inaktiv geschaltet und eine Gangstufe des elektromotorischen Teilgetriebes ist aktiv geschaltet, wobei durch, insbesondere geregeltes, Schließen der Trennkupplung Leistung von dem Verbrennungsmotor über die Trennkupplung auf die zweite, elektromotorische Getriebeeingangswelle und über die aktiv geschaltete Gangstufe des zweiten Teilgetriebes zum Differential übertragen wird. Hierbei kann optional die elektrische Maschine leistungslos mitgeschleppt werden, als Generator die Batterie laden oder den Anfahrvorgang unterstützen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird zum Starten des Verbren- nungsmotors die Trennkupplung geschlossen, wobei in dem ersten Teilgetriebe und in dem zweiten Teilgetriebe jeweils alle Gangstufen inaktiv geschaltet sind, wodurch ein Kaltstart des Verbrennungsmotors durch die elektrische Maschine erfolgen kann. Der Leistungsfluss erfolgt von der Maschinenwelle der elektrischen Maschine über die geschlossene Trennkupplung auf die erste, verbrennungsmotorische Getriebeeingangswelle, welche mit dem Verbrennungsmo- tor gekoppelt ist. Bei Erreichen der Zünddrehzahl kann der Motorstart erfolgen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens sind - im rein elektromotorischen Betrieb - keine Gangstufen des ersten, verbrennungsmotorischen Teilgetriebes aktiv geschaltet und der Verbrennungsmotor steht still. Um den Verbrennungsmotor in dieser Pha- se zu starten, kann die Trennkupplung geschlossen werden, um die unter Antriebsmoment stehende zweite, elektromotorische Getriebeeingangswelle über die Trennkupplung mit der still stehenden ersten Getriebeeingangswelle schlupfend zu verbinden, bis die Zünddrehzahl erreicht wird. Die im Zusammenhang mit dem Antriebsstrang beschriebenen vorteilhaften Merkmale und Ausgestaltungen können bei dem Verfahren gleichfalls alternativ oder in Kombination Anwendung finden. Kurze Beschreibung der Figuren
Weitere Vorteile und Einzelheiten sollen nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Hierin zeigt
Fig. 1 einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung;
Fig. 2 der Antriebsstrang gemäß Fig. 1 in einer schematischen Schnittdarstellung;
Fig. 3 der Antriebsstrang gemäß Fig. 1 in einem Blockschaltbild;
Fig. 4 einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung;
Fig. 5 der Antriebsstrang gemäß Fig. 4 in einer schematischen Schnittdarstellung;
Fig. 6 einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung;
Fig. 7 der Antriebsstrang gemäß Fig. 6 in einer schematischen Schnittdarstellung; und
Fig. 8 einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung.
Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
In der Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Antriebsstrangs 1 dargestellt, welcher Verwendung in einem Hybrid-Kraftfahrzeug finden kann. Der Antriebsstrang 1 weist einen Verbrennungsmotor 2, ein Schaltgetriebe 3, eine elektrische Maschine 4 sowie eine Trennkupplung 5 auf. Wie nachfolgend noch näher erläutert werden wird, kann in einem geschlos- senen Zustand der Trennkupplung 5 ein Kraftfluss zwischen der elektrischen Maschine 4 und dem Verbrennungsmotor 2 ermöglicht werden. In einem geöffneten Zustand der Trennkupplung 5 sind die elektrische Maschine 4 und der Verbrennungsmotor 2 voneinander entkoppelt.
Der Verbrennungsmotor 2 weist eine Abtriebswelle 2.1 auf, die trennkupplungslos mit einer ersten Getriebeeingangswelle 10 des Schaltgetriebes 3 verbunden ist. Das bedeutet, dass die Abtriebswelle 2.1 und die erste Getriebeeingangswelle 10 durchgehend wirkverbunden sind und ein wahlweises Trennen dieser Verbindung nicht möglich ist. Zwischen der Abtriebswelle 2.1 und der ersten Getriebeeingangswelle 10 ist ein als Zweimassenschwungrad ausgebildeter Schwingungsdämpfer 6 angeordnet. Die Abtriebswelle 2.1 und die erste Getriebeein- gangswelle 10 sind koaxial zueinander angeordnet. In dem Kraftfahrzeug werden die Abtriebswelle 2.1 und die erste Getriebeeingangswelle 10 bevorzugt in einer zur Fahrzeuglängsrichtung L senkrechten Querrichtung eingebaut. Der Schwingungsdämpfer ist koaxial mit der Abtriebswelle 2.1 und der ersten Getriebeeingangswelle 10 vorgesehen. Die erste Getriebeeingangswelle 10 ist drehfest mit einem Festrad 10.1 verbunden, welches in Eingriff mit einem Losrad 15.2 einer Kupplungswelle 15 steht. Das Festrad 10.1 ist als Zahnrad ausgebildet. Das Losrad 15.2 ist mit der Trennkupplung 5 verbunden. Über die Trennkupplung 5 ist das Losrad 15.2 wahlweise mit der Kupplungswelle 15 koppelbar, welche koaxial zu der Trennkupplung 5 angeordnet ist. Die Kupplungswelle 15 ist über ein Planetenge- triebe 17 mit einer Maschinenwelle 14 der elektrischen Maschine 4 verbunden. Die Kupplungswelle 15 und die Maschinenwelle 14 sind parallel beabstandet angeordnet. Erfindungsgemäß ist die Trennkupplung 5 koaxial zu der Kupplungswelle 15 angeordnet, welche parallel beabstandet zu der ersten Getriebeeingangswelle 10 angeordnet ist. Hierdurch wird der erforderliche Bauraum in Querrichtung des Kraftfahrzeugs reduziert. Zudem ist die elektrische Maschine 4 nicht koaxial zu dem Verbrennungsmotor 2 angeordnet, so dass der Durchmesser der elektrischen Maschine 4 unabhängig von der Größe des Verbrennungsmotors 2 festgelegt werden kann. Hierdurch wird es auch möglich, die elektrische Maschine 4 je nach Anwendungsfall - Micro-Hybrid, Mild-Hybrid, Voll-hybrid - auszuwählen, ohne dass dabei Änderungen an dem Schaltgetriebe erforderlich sind.
Das Schaltgetriebe 3 weist neben der ersten Getriebeeingangswelle 10 eine erste Getriebeausgangswelle 1 1 , eine zweite Getriebeausgangswelle 12 und eine zweite Getriebeeingangswelle 13 auf, welche jeweils parallel beabstandet voneinander angeordnet sind, vgl. auch Fig. 2. An der ersten Getriebeeingangswelle 10 sind drei weitere Festräder 10.2, 10.3, 10.4 dreh- fest angeordnet, über welche die ersten Getriebeeingangswelle 10 mit der ersten Getriebeausgangswelle 11 und/oder der zweiten Getriebeausgangswelle 12 gekoppelt werden kann. Ein zweites Festrad 10.2 der ersten Getriebeeingangswelle 10 steht in Eingriff mit einem ersten Losrad 11.2 der ersten Getriebeausgangswelle 1 1. Ein weiteres Festrad 10.4, welches nachfolgend als viertes Festrad 10.4 bezeichnet wird, steht in Eingriff mit einem zweiten Los- rad 11.4 der ersten Getriebeausgangswelle 1 1. Zur Aktivierung einer ersten Gangstufe des Schaltgetriebes 3 kann das zweite Losrad 1 1.4 mit einem drehfest mit der ersten Getriebeausgangswelle 1 1 verbundenen Festrad 11.3 gekoppelt werden. Alternativ kann das Festrad 11.3 mit dem ersten Losrad 1 1.2 der ersten Getriebeausgangswelle 11 gekoppelt werden, so dass eine zweite Gangstufe des Schaltgetriebes 3 aktiviert ist. Ein weiteres Festrad 11.1 der ersten Getriebeausgangswelle 11 steht in Eingriff mit einem Antriebsrad 19 eines Differentialgetriebes 20.
Das zweite Festrad 10.2 der ersten Getriebeeingangswelle 10 steht zudem in Eingriff mit einem ersten Losrad 12.3 der zweiten Getriebeausgangswelle 12. Ein drittes Festrad 10.3 der Getriebeeingangswelle 10 steht in Eingriff mit einem zweiten Losrad 12.5 der zweiten Getriebeausgangswelle 12. Zur Aktivierung einer dritten Gangstufe kann das erste Losrad 12.3 der zweiten Getriebeausgangswelle 12 mit einem Festrad 12.4 der zweiten Getriebeausgangswelle 12 verbunden werden. Zur Aktivierung einer vierten Gangstufe kann das zweite Losrad 12.5 der zweiten Getriebeausgangswelle 12 mit dem Festrad 12.4 verbunden werden. Ein weiteres Festrad 12.1 der zweiten Getriebeausgangswelle 12 steht in Eingriff mit dem Antriebsrad 19 des Differentialgetriebes 20.
Die beiden Festräder 1 1.1 , 12.1 der Getriebeausgangswellen 11 , 12, welche in Eingriff mit dem Antriebsrad 19 des Differentialgetriebes 20 stehen, sind auf einer dem Verbrennungsmo- tor 2 abgewandten Seite der Getriebeausgangswellen 1 1 , 12 angeordnet.
An der zweiten Getriebeausgangswelle 12 ist ein weiteres Festrad 12.2 drehfest angeordnet, welches in Eingriff mit einem Losrad 13.1 der zweiten Getriebeeingangswelle 13 steht. Zusätzlich ist an der zweiten Getriebeausgangswelle 12 noch ein weiteres Festrad 12.6 vorge- sehen, welches in Eingriff mit einem zweiten Losrad 13.3 der zweiten Getriebeeingangswelle 13 steht. Über die Losräder 13.1 , 13.3 der zweiten Getriebeeingangswelle 13 können zwei weitere Gangstufen bereitgestellt werden, welche beispielsweise zur Ankopplung der elektrischen Maschine 4 verwendbar sind. Die zweite Getriebeeingangswelle 13 ist über das Planetengetriebe 17 mit der koaxial zu der zweiten Getriebeeingangswelle 13 angeordneten Ma- schinenwelle 14 der elektrischen Maschine 4 gekoppelt. Die Maschinenwelle 14 ist mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes 17 drehfest verbunden. Die zweite Getriebeeingangswelle 13 ist mit dem Hohlrad des Planetengetriebes drehfest verbunden. Der Planetenträger des Planetengetriebes 17 mit den Planetenrädern ist gegenüber einem Gehäuse des Planetengetriebes 17 festgelegt. Insofern wird das Planetengetriebe 17 in einem Zweiwellenbetrieb betrieben, in welchem nur das Sonnenrad und das Hohlrad drehbar sind. Das Hohlrad des Planetengetriebes 17 steht im Eingriff mit einem Festrad 15.1 der Kupplungswelle 15. Das bedeutet, dass die Kupplungswelle 15 über das Festrad 15.1 und da Hohlrad des Planetengetriebes 17 mit der zweiten Getriebeeingangswelle 13 gekoppelt ist. Das Schaltgetriebe 4 weist somit vier wahlweise aktivierbare Gangstufen zur Kopplung des Verbrennungsmotors 2 mit dem Differentialgetriebe 20 und zwei wahlweise aktivierbare Gangstufen zur Kopplung der elektrischen Maschine 4 mit dem Differentialgetriebe 20 auf.
Das Blockschalbild gemäß Fig. 3 zeigt vereinfacht die verschiedenen Möglichkeiten des Kraft- flusses in dem Antriebsstrang 1. Der Kraftfluss erfolgt von dem Verbrennungsmotor 2 über die den ersten Schaltsatz 40 der ersten und zweiten Gangstufe über die erste Getriebeausgangswelle 11 zu dem Differentialgetriebe 20 und dann zu den Antriebsrädern 60. Über den Schaltsatz 50 der dritten und vierten Gangstufe erfolgt der Kraftfluss von dem Verbrennungsmotor 2 über die zweite Getriebeausgangswelle 12 zu dem Differentialgetriebe 20. Der Kraft- fluss zwischen elektrischer Maschine 4 und dem Differentialgetriebe 20 erfolgt über die zweite Getriebeeingangswelle 13 und die zweite Getriebeausgangswelle 12. Somit sind insgesamt ausschließlich zwei Eingriffe in dem Antriebsrad 19 des Differentialgetriebes erforderlich, wodurch die Lagerung der Getriebewellen vereinfacht wird. Nachfolgend soll näher auf ein Verfahren zum Betrieb des Antriebsstrangs 1 eingegangen werden, wobei zur wahlweisen Ermöglichung eines Kraftflusses zwischen der elektrischen Maschine 4 und dem Verbrennungsmotor 2 die schaltbare Trennkupplung 5 betätigt wird, die koaxial zu der Kupplungswelle 15 angeordnet ist, welche parallel beabstandet zu der ersten Getriebeeingangswelle 10 angeordnet ist.
Das Starten des Verbrennungsmotors 2 kann mittels der elektrischen Maschine 4 erfolgen. Ein separater Anlasser ist zum Starten des Verbrennungsmotors 2 nicht erforderlich. Bei einem Kaltstart, d.h. einer Betriebssituation, bei der sowohl der Verbrennungsmotor 2 als auch die elektrische Maschine 4 nicht aktiv sind, wird zunächst die Trennkupplung 5 geschlossen, um eine Wirkverbindung zwischen der elektrischen Maschine 4 und dem Verbrennungsmotor 2 über das Planetengetriebe 17, die Kupplungswelle 15, die Trennkupplung 5, das Losrad 15.1 , das Festrad 10.1 und die Getriebeeingangswelle 10 herzustellen. Dann wird die elektrische Maschine 4 als Elektromotor betrieben und der Verbrennungsmotor 2 angeschleppt. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 wird bis zu einer vorgegebenen Leerlaufdrehzahl erhöht und dem Verbrennungsmotor 2 wird ein Zündimpuls gegeben. Das Starten des Verbren- nungsmotors 2 ist auch dann möglich, wenn sich der Antriebsstrang in einem rein elektrischen Fahrmodus befindet, in welchem das Differentialgetriebe 20 ausschließlich durch die elektrische Maschine 4 angetrieben wird. In einem solchen Fall, wird die elektrische Maschine 4 in einen Boost-Zustand versetzt, in welchem sie als Elektromotor betrieben wird und eine Leistung abgibt, die höher ist, als die zum Antrieb erforderliche Leistung. Die überschüssige Leis- tung kann zum Anschleppen des Verbrennungsmotors 2 abgezweigt werden. Hierzu wird die Trennkupplung 5 geschlossen, so dass ein Kraftfluss zwischen elektrischer Maschine 4 und Verbrennungsmotor 2 entsteht.
Bei Stillstand des Kraftfahrzeugs kann die elektrische Maschine 4 zum Laden eines mit der elektrischen Maschine 4 verbundenen Energiespeichers, insbesondere einer Batterie, verwendet werden. Hierzu werden alle Gangstufen des Schaltgetriebes inaktiv geschaltet. Die Trennkupplung 5 wird geschlossen, so dass ein Kraftfluss von dem Verbrennungsmotor 2 zu der als Generator betriebenen elektrischen Maschine 4 fließen kann. Die Gänge der zweiten Getriebeeingangswelle 13, die für den Fahrbetrieb mit der elektrischen Maschine 4 ausgelegt sind und eine Übersetzung aufweisen, die kleiner ist als die Übersetzung des ersten Gangs der ersten Getriebeausgangswelle 11 , können optional zum Anfahren mittels des Verbrennungsmotors 2 genutzt werden. Hierzu wird einer der beiden Gänge der zweiten Getriebeeingangswelle 13 eingelegt. Die Trennkupplung 5 wird geschlossen und so- mit als Anfahrkupplung genutzt, welche den Verbrennungsmotor 2 über die Kupplungswelle 15 und, die zweite Getriebeeingangswelle 13 mit der zweiten Getriebeausgangswelle 12 verbindet. Das Anfahren kann optional durch die elektrische Maschine 4 unterstützt werden.
In einem Betriebszustand, in welchem die Trennkupplung 5 geöffnet ist, lässt sich die von dem Verbrennungsmotor 2 und von der elektrischen Maschine 4 bereitgestellte Leistung kombinieren. Die vier Gangstufen des Verbrennungsmotors 2, welche über die Losräder der ersten Getriebeausgangswelle 11 und der zweiten Getriebeausgangswelle 12 realisiert sind, und die zwei Gangstufen der elektrischen Maschine 4, welche über die Losräder der Vorlegewelle 13 realisiert sind, können beliebig gewählt werden. Beim Wechseln einer Gangstufe an den Getriebeausgangswelle 11 , 12 wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 geregelt und die entstehende Leistungslücke wird durch die elektrische Maschine 4 kompensiert. Beim Wech- seln einer Gangstufe an der zweiten Getriebeeingangswelle 13 wird die Drehzahl der elektrischen Maschine 4 geregelt und die entstehende Leistungslücke wird durch den Verbrennungsmotor 2 kompensiert. Bedarfsweise kann Bremsenergie zurückgewonnen werden, indem die elektrische Maschine 4 als Generator betrieben wird.
In Fig. 4 und Fig. 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 1 dargestellt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Trennkupplung 5 koaxial auf einer Kupplungswelle 15 angeordnet, die in einem Abstand von der ersten Getriebeeingangswelle 10 parallel zu dieser angeordnet ist. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungs- beispiel sind bei dem Antriebsstrang 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die mit der Trennkupplung 5 verbundene Kupplungswelle 15 koaxial zu der Maschinenwelle 14 angeordnet. Die Kupplungswelle 15 trägt ein Festrad 15.2. Die Kupplungswelle 15 ist mit einem Planetengetriebe 17 verbunden, welches als schaltbares Planetengetriebe ausgestaltet ist. Das schaltbare Planetengetriebe 17 weist zwei wählbare Übersetzungsverhältnisse auf, so dass über das schaltbare Planetengetriebe zwei Schaltstufen bereitgestellt werden, über welche die elektrische Maschine 4 an das Differentialgetriebe 20 gekoppelt werden kann. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Maschinenwelle 14 drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle 13 verbunden, welche mit dem schaltbaren Planetengetriebe 17 gekoppelt ist. Die Kupplungswelle 15 ist über ein Festrad 15. 3, das in Eingriff mit einem Festrad 12.6 der zwei- ten Ausgangswelle 12 steht, mit der zweiten Ausgangswelle 12 gekoppelt.
In einer ersten Schaltstellung des schaltbaren Planetengetriebes 17 ist die Maschinenwelle 14 mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes 17 verbunden. Das Hohlrad des Planetengetriebes 17 ist gegenüber dem Gehäuse festgelegt. In diesem Fall wirkt der Planetenradsatz des Planetengetriebes 17 als Übersetzung zu der Kupplungswelle 15, die mit dem Planetenträger des Planetengetriebes 17 verbunden ist. Insofern kann eine erste Gangstufe verwirklicht werden.
In einer zweiten Schaltstellung des schaltbaren Planetengetriebes 17 ist die Maschinenwelle 14 mit dem Planetenträger des Planetengetriebes 17 verbunden. Dabei wird ein direkter Durchtrieb von der Maschinenwelle 14 auf die Kupplungswelle 15 ermöglicht. Insofern kann eine zweite Gangstufe verwirklicht werden.
Ferner kann das schaltbare Planetengetriebe eine dritte, neutrale Schaltstellung einnehmen, in welcher die Maschinenwelle 14 weder mit dem Planetenradsatz noch mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes 17 verbunden ist. Diese Schaltstellung ist in Fig. 4 dargestellt. Insofern kann ein Freilauf bzw. eine Neutralstellung ermöglicht werden. Diese Stellung kann eingestellt werden, um ein rein verbrennungsmotorisches Anfahren mit dem Antriebsstrang 1 zu ermöglichen, bei welchem die elektrische Maschine 4 abgekoppelt ist, d. h. stillsteht. Die Fig. 6 und Fig. 7 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel eines Antriebsstrangs 1 gemäß der Erfindung. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist die Trennkupplung 5 koaxial auf einer Kupplungswelle 15 angeordnet, die in einem Abstand von der ersten Getriebeeingangswelle 10 parallel zu dieser angeordnet ist. Die Kupplungswelle 15 ist auch parallel beabstandet zu der Maschinenwelle 14 vorgesehen. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist bei dem Antriebsstrang 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel kein Planetengetriebe vorhanden. Die Maschinenwelle 14 ist drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle 13 verbunden. Die zweite Getriebeeingangswelle 13 ist über zwei wählbare Schaltstufen mit der zweiten Getriebeausgangswelle 12 koppelbar. Zudem weist die zweite Getriebeeingangswelle 13 ein erstes Festrad 13.0 auf, das in Eingriff mit einem Festrad 15.1 der Kupplungswelle 15 steht. Die Kupplungswelle 15 ist mit der Trennkupplung 5 verbunden. Die Trennkupplung 5 trennt oder verbindet wahlweise die Kupplungswelle 15 mit einem Losrad 15.2, welches in Eingriff mit einem ersten Festrad 10.1 der ersten Getriebeeingangswelle 10 steht.
Die Fig. 8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Antriebsstrangs 1 gemäß der Erfindung. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind bei dem Antriebsstrang 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel die Festräder 1 1.1 , 12.1 der Getriebeausgangswellen 11 , 12, welche in Eingriff mit dem Antriebsrad 19 des Differentialgetriebes 20 stehen, auf einer Seite der Getriebeausgangswellen 1 1 , 12 angeordnet, welche dem Verbrennungsmotor 2 zugewandt ist. Da der Antriebsstrang 1 genau zwei Eingriffe in das Antriebsrad 19 des Differential- getriebes 20 aufweist, besteht eine gewisse Flexibilität beim Entwurf des Getriebes. Abhängig von den konkreten Anwendungsanforderungen kann das Differentialgetriebe 20 somit entweder - wie in Fig. 8 gezeigt - näher am Verbrennungsmotor 2 oder - wie in Fig. 1 gezeigt - weiter entfernt vom Verbrennungsmotor 2 angeordnet werden. Die vorstehenden Antriebsstränge 1 für Kraftfahrzeuge weisen jeweils einen Verbrennungsmotor 2, ein automatisiertes Schaltgetriebe 3, eine elektrischen Maschine 4 und eine schaltbare Trennkupplung 5 zur wahlweisen Ermöglichung eines Kraftflusses zwischen der elektrischen Maschine 4 und dem Verbrennungsmotor 2, auf. Das automatisierte Schaltgetriebe 3 weist eine erste Getriebeausgangswelle 1 1 und eine zweite Getriebeausgangswelle 12 auf, welche in Wirkverbindung mit einem Differential-Antriebsrad 19 eines Differentialgetriebes 20 stehen. Der Verbrennungsmotor 2 weist eine Abtriebswelle 2.1 auf, die mit einer ersten Ge- triebeeingangswelle 10 des Schaltgetriebes 3 trennkupplungslos gekoppelt ist, wobei die Trennkupplung 5 koaxial zu einer mit der Trennkupplung 5 verbundenen Kupplungswelle 15 angeordnet ist, welche parallel beabstandet zu der ersten Getriebeeingangswelle 10 angeordnet ist. Zudem ist die Kupplungswelle 15 parallel beabstandet zu der ersten Getriebeaus- gangswelle (1 1) und der zweiten Getriebeausgangswelle (12) angeordnet. Durch diesen Aufbau kann die axiale Länge des Antriebsstrangs 1 reduziert werden. Ferner ist es möglich, die elektrische Maschine 4 in weiten Bereichen zu skalieren, ohne das Layout des automatisierten Schaltgetriebes 3 anpassen zu müssen. Die elektrische Maschine 4 muss nicht koaxial zu dem Verbrennungsmotor 2 angeordnet sein, so dass die Abmessungen, insbesondere der Durchmesser, der elektrischen Maschine 4 unabhängig von denen des Verbrennungsmotors 2 gewählt werden können.
Bezugszeichenliste:
1 Antriebsstrang
2 Verbrennungsmotor
3 automatisiertes Schaltgetriebe 4 elektrische Maschine
5 Trennkupplung
6 Schwingungsdämpfer 10 Getriebeeingangswelle
10.1 , 10.2, 10.3, 10.4 Festrad
1 1 Getriebeausgangswelle
11.1 , 1 1. 3 Festrad
11.2, 1 1. 4 Losrad
12 Getriebeausgangswelle
12.1 , 12.2, 12.4, 12.6 Festrad
12.3, 12.5 Losrad
13 Getriebeeingangswelle
13.1 , 13.3 Losrad
13.2 Festrad
14 Maschinenwelle
14.1 , 14.3 Festrad
14.2, 14.4 Losrad
15 Kupplungswelle
15.1 , 15.3 Festrad
15.2 Losrad
17 Planetengetriebe
19 Antriebsrad
20 Differentialgetriebe
40 Schaltsatz
50 Schaltsatz
60 Antriebsräder
Fahrzeuglängsachse

Claims

Patentansprüche:
1. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor (2), mit einem automatisierten Schaltgetriebe (3), mit einer elektrischen Maschine (4), mit einer schalt- baren Trennkupplung (5) zur wahlweisen Ermöglichung eines Kraftflusses zwischen der elektrischen Maschine (4) und dem Verbrennungsmotor (2) und mit einem Differentialgetriebe (20), wobei der Verbrennungsmotor (2) eine Abtriebswelle (2.1) aufweist, die mit einer ersten Getriebeeingangswelle (10) des automatisierten Schaltgetriebes (3) trennkupplungslos gekoppelt ist, wobei das automatisierte Schaltgetriebe (3) eine erste Getriebeausgangswelle (1 1) und eine zweite Getriebeausgangswelle
(12) aufweist, welche in Wirkverbindung mit einem Differential-Antriebsrad (19) des Differentialgetriebes (20) stehen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Trennkupplung (5) koaxial zu einer mit der Trennkupplung (5) verbundenen Kupp- lungswelle (15) angeordnet ist, welche parallel beabstandet zu der ersten Getriebeeingangswelle (10) angeordnet ist, wobei die Kupplungswelle (15) parallel beabstandet zu der ersten Getriebeausgangswelle (11) und der zweiten Getriebeausgangswelle (12) angeordnet ist.
2. Antriebsstrang nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Trennkupplung (5) als kraftschlüssige, insbesondere reibschlüssige, schaltbare Trennkupplung ausgebildet ist.
3. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Differential-Antriebsrad (19) des Differentialgetriebes (20) zur Herstellung der
Wirkverbindung mit der ersten Getriebeausgangswelle (1 1) und der zweiten Getriebeausgangswelle (12) mit genau zwei Zahnrädern (1 1.1 , 12.1 ) in Eingriff steht.
4. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das automatisierte Schaltgetriebe (3) eine zweite Getriebeeingangswelle (13) aufweist, welche trennkupplungslos mit der Maschinenwelle (14) der elektrischen Maschine (4) gekoppelt ist, wobei das automatisierte Schaltgetriebe (3) eine schaltbare Zahnradstufe (12.2, 12.6, 13.1 , 13.2, 13.3) aufweist, über welche die zweite Getriebeeingangswelle (13) mit der ersten Getriebeausgangswelle (11) oder der zweiten Ge- triebeausgangswelle (12) koppelbar ist.
5. Antriebsstrang nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungswelle (15) parallel beabstandet zu der zweiten Getriebeeingangswelle (13) angeordnet ist.
6. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebeeingangswelle (10), die zweite Getriebeeingangswelle (13), die erste Getriebeausgangswelle (11) und die zweite Getriebeausgangswelle (12) jeweils parallel beabstandet voneinander angeordnet sind.
7. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Getriebeeingangswelle (13) mit der Maschinenwelle (14) der elektrischen Maschine (4) über ein Planetengetriebe (17) gekoppelt ist oder dass die zweite Getriebeeingangswelle (13) mit der Maschinenwelle (14) der elektrischen Maschine (4) drehfest verbunden ist.
8. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das automatisierte Schaltgetriebe (3) eine Zahnradstufe (12.6, 15.3) aufweist, über welche die Kupplungswelle (15) mit der ersten Getriebeausgangswelle (1 1) oder der zweiten Getriebeausgangswelle (12) gekoppelt ist.
9. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungswelle (15) koaxial zu einer Maschinenwelle (14) der elektrischen Maschine (4) angeordnet ist.
10. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungswelle (15) parallel beabstandet zu einer Maschinenwelle (14) der elektrischen Maschine (4) angeordnet ist.
1 1. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungswelle (15) über ein Planetengetriebe (17) mit der elektrischen Maschine (4) gekoppelt ist.
12. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebeeingangswelle (10), insbesondere über eine Zahnradstufe (10.1 , 15.2), mit der Trennkupplung (5) gekoppelt ist.
13. Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs (1) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Verbrennungsmotor (2) und einem automatisierten Schaltgetriebe (3), wobei der Verbrennungsmotor (2) eine Abtriebswelle (2.1) aufweist, die mit einer ersten Getriebeeingangswelle (10) des automatisierten Schaltgetriebes (3) trennkupplungslos gekoppelt ist, wobei das automatisierte Schaltgetriebe (3) eine erste Getriebeausgangswelle (11) und eine zweite Getriebeausgangswelle (12) aufweist, welche in Wirkverbindung mit einem Differential-Antriebsrad (19) eines Differentialgetriebes (20) stehen, sowie mit einer elektrischen Maschine (4), wobei zur wahlweisen Ermöglichung eines Kraftflusses zwischen der elektrischen Maschine (4) und dem Verbrennungsmotor (2) eine schaltbare Trennkupplung (5) betätigt wird, die koaxial zu einer Kupplungswelle (15) angeordnet ist, welche parallel beabstandet zu der ersten Getriebeeingangswelle (10) angeordnet ist, wobei die Kupplungswelle (15) parallel beabstandet zu der ersten Getriebeausgangswelle (1 1) und der zweiten Getriebeausgangswelle (12) angeordnet ist.
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