WO2020168373A1 - Antriebsstrang und verfahren zu dessen betreiben - Google Patents

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WO2020168373A1
WO2020168373A1 PCT/AT2020/060050 AT2020060050W WO2020168373A1 WO 2020168373 A1 WO2020168373 A1 WO 2020168373A1 AT 2020060050 W AT2020060050 W AT 2020060050W WO 2020168373 A1 WO2020168373 A1 WO 2020168373A1
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electrical machine
transmission
gear
output shaft
emi
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PCT/AT2020/060050
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Mario Brunner
Ivan ANDRASEC
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Avl List Gmbh
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    • 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
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    • F16H3/08—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
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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Definitions

  • the invention relates to a drive train with a dedicated hybrid gearbox with a gearbox input shaft that is rotatably or rotatably connected to an internal combustion engine, with a gearbox output shaft and at least one gear stage formed by a switchable spur gear stage with a fixed gear and an idler gear between the gearbox input shaft and the gearbox output shaft.
  • the invention also relates to a method for operating this drive train.
  • a drive train with a hybrid transmission with a transmission input shaft and a transmission output shaft, a first electrical machine and a second electrical machine is known.
  • the first electrical machine and the second electrical machine are arranged coaxially to the transmission input shaft.
  • the first electrical machine is rotatably connected to a loose wheel of the transmission input shaft, which meshes with a loose wheel of the transmission output shaft.
  • the idler gear of the transmission output shaft can be rotatably connected to the transmission output shaft via a coupling.
  • the second electrical machine is rotatably connected to a further idler gear of the transmission input shaft, which can be coupled to the transmission input shaft via a further clutch. This idler gear meshes with a fixed gear of the transmission output shaft.
  • No. 9,789,754 B2 shows a similar arrangement, the second electrical machine being firmly connected to the transmission input shaft.
  • CN 1045899940 B shows a drive train with a hybrid transmission in a preliminary design with a transmission input shaft that can be rotatably connected to an internal combustion engine, and a transmission output shaft. Another shaft is arranged coaxially to the transmission output shaft, with which a first electrical machine is rotatably connected.
  • the Losrä arranged on the transmission input shaft mesh with the idler gear or a fixed gear on the countershaft. Between the countershaft and the transmission output shaft, transmission gear stages are in turn formed.
  • a second electrical machine is rotatably connected to the countershaft.
  • a drive train with a hybrid transmission which has a transmission output shaft and two coaxial transmission input shafts, one transmission input shaft passing through a clutch connecting an internal combustion engine to the other transmission input shaft.
  • This clutch also connects the internal combustion engine to a first electrical machine's, which is arranged coaxially on a further shaft together with a second electrical machine.
  • the second electrical machine is permanently rotatably connected to this additional shaft.
  • the first electrical machine can be rotatably connected to this further shaft via a further coupling.
  • torque filling In the cited prior art, torque drops during switching interruptions can only be compensated for by a single electrical machine. This restricts the operation of the drive train and the driving comfort for passengers. Compensating for torque drops, particularly during switching interruptions, is also referred to as "torque filling".
  • the object of the invention is to enable improved torque filling in a simple manner and to increase driving comfort.
  • the object is achieved according to the invention in that the first electrical machine can be rotatably or rotatably connected via a first power path to at least one fixed wheel of the transmission output shaft and that a second electrical machine alternatively via a second power path at least one fixed gear of the input shaft or via a third power path with a fixed gear of the transmission output shaft is rotatable.
  • the first power path is preferably different from the second power path and in particular has a different transmission ratio than the second power path.
  • One embodiment of the invention provides that the axis of rotation of the first electrical machine is spaced from the axis of rotation of the transmission input shaft and the axis of rotation of the transmission output shaft and in particular also from the axis of rotation of the second electrical machine, and / or that the axis of rotation of the second electrical machine from the axis of rotation of the transmission input shaft and the axis of rotation of the transmission output shaft and in particular also from the axis of rotation of the first electrical machine is spaced apart. This results in great design freedom when arranging the electrical machines.
  • the first electric machine Machine can be connected to the transmission output shaft via a first switching device.
  • the first switching device preferably has a first switching position in which the first electrical machine is rotatably connected via a first transmission gear stage of the first electrical machine to a fixed gear of the output transmission shaft, for example the third transmission gear stage of the internal combustion engine. It is particularly advantageous if the first switching device has a second switching position in which the first electrical machine is rotatably connected via a second gear ratio of the first electric machine to another fixed gear of the output gear shaft, preferably the highest gear ratio of the internal combustion engine. This makes it possible to connect the first electrical machine to the transmission output shaft via various translation stages. On the one hand, this enables torque filling by the first electric machine in different speed ranges. On the other hand, it is possible to drive the transmission output shaft in two different gear ratios - when the internal combustion engine is decoupled - only by the first electrical machine.
  • the first electrical machine can be uncoupled from the transmission output shaft very easily if the first switching device has a neutral switching position in which the first electrical machine is separated from the transmission output shaft.
  • the second electrical machine can be rotatably connected to the transmission input shaft via a second switching device.
  • the second switching device preferably has a first switching position in which the second electrical machine is rotatably connected to a first fixed gear of the transmission input shaft, for example a first transmission gear of the internal combustion engine, via a first transmission stage of the second electrical machine.
  • the second switching device has a second switching position in which the second electrical machine is rotatably connected via a second transmission stage of the second electrical machine to a fixed gear of the transmission output shaft, preferably a third or fifth transmission gear stage.
  • the second switching device advantageously has a neutral switching position in which the second electrical machine is separated from the transmission input shaft. As a result, the second electrical machine can be decoupled from the transmission input shaft very quickly.
  • the inventive method for operating the drive train provides that, in at least one operating mode, the first electrical machine applies a positive torque - i.e. a drive torque - or a negative torque - i.e. a braking torque - to at least one fixed gear of the transmission output shaft.
  • the first electrical cal machine is continuously rotatably connected to the transmission output shaft via at least one transmission stage.
  • Another embodiment of the invention provides that at least one first operating mode, the first electrical machine via a first translation stage of the first electrical machine with a fixed gear of the transmission output shaft - which is preferably assigned to a third transmission gear stage of the internal combustion engine - is rotatably connected.
  • the first electrical machine can be rotatably connected via a second translation stage of the first electrical machine to a fixed gear of the transmission output shaft - which is preferably assigned to the highest transmission gear stage of the internal combustion engine.
  • a positive torque - i.e. drive torque - or negative torque - i.e. braking torque - can also be applied to the transmission input shaft in at least one operating mode with the second electrical machine.
  • the second electric machine can be rotatably connected via a first gear ratio of the second electric machine to a first fixed gear of the transmission input shaft - which is preferably assigned to a first gear ratio of the internal combustion engine.
  • the second electrical machine via a second translation stage of the second electrical machine with a second fixed gear of the transmission output shaft - which is preferably assigned to a third or fifth gear stage of the internal combustion engine - is rotationally connected. Furthermore, it can be provided that in at least one further operating mode in which no electrical torque assistance is required, the first electrical machine is / are separated from the transmission output shaft and / or the second electrical machine is / are separated from the transmission input shaft.
  • both electrical machines can be used to compensate for torque drops during switching interruptions. This significantly increases driving comfort during switching processes. In addition, this allows the electrical machines to be designed to be smaller in terms of their power. Furthermore, a serial hybrid operation of the internal combustion engine and the first and / or second electrical machine is possible.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a drive train according to the invention with four translation stages for the internal combustion engine and two translation stages for the first electrical machine;
  • Fig. 2 shows a second embodiment of a drive train according to the invention with four translation stages for the internal combustion engine and a translation stage for the first electrical Ma machine;
  • FIG. 3 shows a third variant embodiment of a drive train according to the invention with five gear ratios for the internal combustion engine and two gear ratios for the first electric machine;
  • FIG. 4 shows a fourth variant embodiment of a drive train according to the invention with five gear ratios for the internal combustion engine and one gear ratio for the first electric machine;
  • Fig. 5 shows a fifth embodiment of a drive train according to the invention with three translation stages for the internal combustion engine and a translation stage for the first electrical machine;
  • 6 shows a sixth variant embodiment of a drive train according to the invention with four translation stages for the internal combustion engine and one translation stage for the first electrical machine
  • 7 shows a seventh variant embodiment of a drive train according to the invention with four translation stages for the internal combustion engine and two translation stages for the first electrical machine
  • FIG. 8 shows an eighth variant embodiment of a drive train according to the invention with four gear ratios for the internal combustion engine and one gear ratio for the first electric machine;
  • FIG. 9 shows a ninth embodiment variant of a drive train according to the invention with four translation stages for the internal combustion engine and two translation stages for the first electrical machine;
  • FIG. 10 shows a tenth variant embodiment of a drive train according to the invention with four translation stages for the internal combustion engine and one translation stage for the first electrical machine;
  • FIG. 11 shows an eleventh variant embodiment of a drive train according to the invention with four gear ratios for the internal combustion engine and two gear ratios for the first electric machine.
  • the drive train 10 has a dedicated hybrid transmission 11 with a transmission input shaft 12 and a transmission output shaft 13, as well as a first electrical machine EMI and a second electrical machine EM2 drivable with the transmission output shaft 12.
  • the transmission input shaft 12 can be rotatably connected to an internal combustion engine ICE via a clutch CO.
  • the axes of rotation 16a and 18a of the first electrical machine EMI and the second electrical machine EM2 are spaced apart from the axis of rotation 12a of the transmission input shaft 12 and the axis of rotation 13a of the transmission output shaft 13 and from one another.
  • the transmission output shaft 13 is connected via a spur gear stage 14 with meshing gears FDzl and FDz2 with a differential 15, wel Ches is connected to drive wheels of the motor vehicle via drive shafts not shown.
  • each gear stage 1, 2, 3, 4 has a fixed gear Glzl, G2zl, G3z2, G4z2 and an idler gear Glz2, G2z2, G3zl, G4zl that is in meshing engagement with this on the transmission input shaft 12 or the transmission output shaft 13.
  • the fixed gears Glzl of the first translation stage 1 and G2zl of the second translation stage 2 are arranged on the transmission input shaft 12, and the corresponding idler gears Glz2, G2z2 on the transmission output shaft 13.
  • the fixed gears G3z2 of the third translation stage 3 and G4z2 of the fourth translation stage 4 are arranged on the transmission output shaft 13, and the corresponding idler gears G3zl, G4zl on the transmission input shaft 12.
  • the idler gears Glz2 and G2z2 can optionally be drive-connected to the transmission output shaft 13 via the first shift sleeve S1.
  • the idler gears G3zl and G4zl can optionally be drive-connected to the transmission input shaft 12 via the second shift sleeve S2.
  • the shift sleeves S1 and S2 each have a left position I and a right position r.
  • the hybrid transmission 11 also has a first electrical machine EMI and a second electrical machine EM2.
  • the first electrical machine EMI can be connected to the transmission output shaft 13 via a first intermediate gear ZW1 and the second electrical machine EM2 can be connected to the transmission input shaft 12 via a second intermediate gear ZW2.
  • the first intermediate gear ZW1 has a first transmission stage El with an idler gear Elzl and a second translation stage E2 with an idler gear E2zl.
  • the idler gear Elzl of the first gear stage El of the first electrical machine EMI is connected to the fixed gear G3z2 of the third gear stage 3 of the internal combustion engine ICE and the idler gear E2zl of the second gear stage E2 of the first electrical machine EMI is connected to the fixed gear G4z2 of the fourth gear stage 4 of the internal combustion engine ICE Teeth engaged.
  • the drive shaft 16 of the first electrical machine EMI is drive-connected via a spur gear stage E with the spur gears Ezl and Ez2 in meshing engagement with a first intermediate shaft 17 of the first intermediate gear ZW1, on which the idler gears Elzl and E2zl are rotatably mounted.
  • the first switching device SEI can be used to switch between the first transmission stage E1 and the second transmission stage E2 of the first electrical machine EMI and the first electrical machine EMI can be coupled to the transmission output shaft 13 with different translation stages E1 or E2.
  • the first switching device SEI has a left first switching position SE1-I and a right second switching position SE-r.
  • the first shifting device SEI can also have a central, neutral shift position, in which the first electrical machine EMI is mechanically separated from the transmission output shaft 13.
  • the first electrical machine EMI is thus about one first power path with a fixed gear of the transmission output shaft 13 Drehver bindable.
  • the first electrical machine EMI is rotatably connected to the fixed gear G3z2 of the third gear stage 3 or the fixed gear G4z2 of the fourth gear stage 4 as a function of the switching position of the first switching device SEI.
  • the first power path is thus formed when the left first shift position SE1-I is engaged by the spur gears Ezl and Ez2 of the spur gear stage E and the idler gear Elzl and connects the first electrical machine EMI with the fixed gear G3z2 of the transmission output shaft 13 Second shift position SEl-r, the first power path is formed by the meshing spur gears Ezl and Ez2 of the spur gear stage E and the idler gear E2zl and connects the first electrical machine EMI with the fixed gear G4z2 of the transmission output shaft 13. This results from the two alternative first Power paths with different transmission ratios between the first electrical machine EMI and the fixed gear of the transmission output shaft 13.
  • the second intermediate gear ZW2 has a first transmission stage EM2-A with an idler gear EM2-Azl and a second transmission stage EM2-B with a second idler gear EM2-Bzl.
  • the idler gear EM2-Azl is in meshing engagement with the fixed gear Glzl of the transmission input shaft 12.
  • the idler gear EM2-Bzl is drive-connected to the fixed gear G3z2 of the transmission output shaft 13 via a further gear (not shown).
  • the second switching device SE2 can be used to switch between the first transmission stage EM2-A and the second transmission stage EM2-B of the second electrical machine EM2 and the drive shaft 18 of the second electrical machine EM2 with different transmission stages EM2-A or EM2-B with the transmission input shaft 12 or the transmission output shaft 13 are coupled.
  • the second switching device SE2 has a left first switching position SE2-I and a right second switching position SE2-r. If necessary, the second switching device SE2 can also have a central, neutral switching position in which the second electrical machine EM2 is mechanically separated from the transmission input shaft 12.
  • the second electrical machine EM2 can thus be rotatably connected to a fixed gear of the transmission input shaft 12 via a second power path or via a third power path to a fixed gear of the transmission output shaft 13.
  • the second electrical machine EM2 is rotatably connected to the fixed gear Glzl of the transmission input shaft 12 or the fixed gear G3z2 of the transmission output shaft 13 as a function of the switching position of the second switching device SE2.
  • the second power path is thus formed when shifting the left first shift position SE2-I by the idler gear EM2-Azl and connects the second electrical machine EM2 with the fixed gear Glzl of the transmission input shaft 12.
  • the third power path becomes by the idler EM2-Bzl and the additional gear, not shown, is formed and connects the second electrical machine EM2 to the fixed gear G3z2 of the transmission output shaft 13.
  • the first power path which rotationally connects the first electrical machine EMI to a fixed gear of the transmission output shaft 13 is different from the second power path, which rotationally connects the second electrical machine EM2 to a fixed gear of the transmission output shaft 13, and in particular has a different gear ratio between the first or the second second electrical machine and the fixed gear of the transmission output shaft 13 connected to the respective electrical machine.
  • the electrical machines can thus be designed differently.
  • the distance between the axis of rotation 16a of the first electrical machine EMI and the axis of rotation 13a of the transmission output shaft 13 is different from the distance between the axis of rotation 18a of the second electrical machine EM2 and the axis of rotation 13a of the transmission output shaft 13.
  • the electrical machines EMI, EM2 of the drive train 10 have the following functions in the first embodiment variant shown in FIG. 1:
  • First EM electric machine Main function: electric driving; Main function: Torque replenishment during switching operations between all gear ratios 1, 2, 3, 4 of the ICE internal combustion engine; Main function: Additional power (boost) in all or most of the translation levels 1, 2, 3, 4 of the ICE internal combustion engine; Additional function: Shifting the load point of the ICE internal combustion engine.
  • Second electrical machine EM2 (can be decoupled if necessary)
  • Main function starting the internal combustion engine ICE;
  • Main function load point shift of the internal combustion engine ICE;
  • Additional functions Provision of additional power through the second electrical machine EM2;
  • High state of charge SOC of the vehicle battery The drive is provided by the first electrical machine EMI (gear ratio 1 up to ⁇ 70-80km / h);
  • the second electrical machine EM2 can provide additional power.
  • Low state of charge SOC of the vehicle battery The internal combustion engine ICE is started by the second electrical machine EM2;
  • the internal combustion engine ICE charges the vehicle battery via the second electrical machine EM2; It is driven by the first electrical machine EMI.
  • Vehicle battery SOC high It is driven by the first electrical machine EMI (translation stage 1 or 2); An additional line may be available through the second electrical machine EM2.
  • Low state of charge SOC of the vehicle battery It is driven by the second electric machine EM2;
  • the internal combustion engine ICE charges the vehicle battery via the second electrical machine EM2;
  • the ICE internal combustion engine operated in the range of optimum efficiency;
  • the drive power is transmitted directly to the drive wheels (load point shift by second electrical machine EM2);
  • the first electrical machine EMI can provide an additional service.
  • EMI is operated as a motor or generator
  • ** . EM2 is operated as a motor or generator
  • the second embodiment shown in Fig. 2 differs from the first embodiment in that the first intermediate gear ZW1 between tween the transmission output shaft 13 and the intermediate shaft 17 has only a single gear ratio El and that no switching device SEI between the first electrical machine EMI and the transmission output shaft 13 is provided.
  • the first electrical machine EMI is thus via the spur gear stage E and the Gear ratio El is constantly coupled to the transmission output shaft 13.
  • the first power path is thus formed by the meshing spur gears Ezl and Ez2 of the spur gear stage E and the gear Elzl and connects the first electrical machine EMI to the fixed gear G3z2 of the transmission output shaft 13.
  • EM2 is operated as a motor or generator
  • the third embodiment variant shown in FIG. 3 differs from the drive train 10 shown in FIG. 1 in that the hybrid transmission 11 does not have four, but five transmission stages 1, 2, 3, 4, 5 for the internal combustion engine ICE.
  • Each gear stage 1, 2, 3, 4, 5 has a fixed gear Glzl, G2zl, G3z2, G4z2, G5z2 and a loose gear Glz2, G2z2, G3zl, G4zl, G5zl on the gearbox input shaft 12 or the gearbox output shaft 13.
  • the fixed gears Glzl of the first gear stage 1 and G2zl of the second gear stage 2 are on the Transmission input shaft 12 and the corresponding idler gears Glz2, G2z2 are arranged on the transmission output shaft 13.
  • the fixed gears G3z2 of the third gear stage 3, G4z2 of the fourth gear stage 4 and G5z2 of the fifth gear stage 5 are arranged on the transmission output shaft 13 and the corresponding idler gears G3zl, G4zl, G5zl on the transmission input shaft 12.
  • the idler gears Glz2 and G2z2 can optionally be drive-connected to the transmission output shaft 13 via the first shift sleeve S1.
  • the idler gear G3zl can optionally be drive-connected via the second shift sleeve S2 and the idler gears G4zl and G5zl via the third shift sleeve S3 with the transmission input shaft 12.
  • the shift sleeves S1 and S3 each have a left position I and a right position r for activating the respective idler gear G4zl, G5zl.
  • the second shift sleeve S2 only has a left position for activating the idler gear G3zl.
  • the following first embodiment variant shown can be the following switching operations assigned to the translation stages 1, 2, 3, 4, 5 of the internal combustion engine ICE or based on the translation stages El, E2 of the first electrical machine EMI Carry out operating modes BEI, BE2, SER:
  • EMI is operated as a motor or generator
  • EM2 is operated as a motor or generator
  • the fourth embodiment shown in Fig. 4 differs from the third embodiment in that - similar to the second Ausure approximately variant - the first intermediate gear ZW1 between the transmission output shaft 13 and the intermediate shaft 17 has only a single gear ratio El, and that no switching device is provided between the first electrical machine EMI and the transmission output shaft 13.
  • the first electrical machine EMI is thus constantly coupled to the transmission output shaft 13 via the spur gear stage E and the transmission stage El.
  • the first power path is thus formed by the meshing spur gears Ezl and Ez2 of the spur gear stage E and the gear Elzl and connects the first electrical machine EMI to the fixed gear G3z2 of the transmission output shaft 13.
  • the electrical machines EMI, EM2 of the drive train 10 also have the following functions in the third and fourth embodiment variants shown in FIGS. 3 and 4:
  • First EM electric machine Main function: electric driving; Main function: Torque replenishment during switching operations between all gear ratios 1, 2, 3, 4, 5 of the ICE internal combustion engine; Main function: Additional power (boost) in all or most of the translation levels 1, 2, 3, 4, 5 of the ICE internal combustion engine; Additional function: Shifting the load point of the ICE internal combustion engine.
  • Second electrical machine EM2 (can be decoupled if necessary) Main function: serial hybrid mode SER; Main function: starting the internal combustion engine ICE;
  • Main function load point shift of the internal combustion engine ICE; Additional function: Provision of additional power through the second electrical machine EM2; Additional power (boost) in all gear ratios 1, 2, 3, 4, 5 of the internal combustion engine ICE and in the electrical modes BEI and BE2 of the first electrical machine EMI;
  • EM2 is operated as a motor or generator Fifth variant
  • Fig. 5 shows a structurally simple fifth embodiment of a fiction, contemporary drive train 10, which differs from the drive train 10 shown in Fig. 2 in that the hybrid transmission 11 is not four, but only three transmission stages 1, 2, 3 for the internal combustion engine ICE.
  • Each transmission stage 1, 2, 3 for the internal combustion engine ICE has a fixed gear Glzl, G2zl, G3z2 and a loose gear Glz2, G2z2, G3zl on the transmission input shaft 12 or the transmission output shaft 13 in meshing engagement with this.
  • the fixed gears Glzl of the first gear stage 1 and G2zl of the second gear stage 2 are arranged on the transmission input shaft 12 and the corresponding idler gears Glz2, G2z2 on the transmission output shaft 13.
  • the fixed gear G3z2 of the third gear stage 3 is arranged on the transmission output shaft 13 and the corresponding idler gear G3zl is arranged on the transmission input shaft 12.
  • the idler gears Glz2 and G2z2 can optionally be drive-connected to the transmission output shaft 13 via the first shift sleeve S1.
  • the idler gear G3zl can optionally be drive-connected to the transmission input shaft 12 via the second shift sleeve S2.
  • the first shift sleeve S1 has a left position I and a right position r for activating the respective idler gear Glz2, G2z2.
  • the second shift sleeve S2 has only one left position I for activating the idler gear G3zl.
  • ** .... EM2 is operated as a motor or generator
  • Fig. 6 shows a sixth embodiment of a drive train 10 according to the invention, which differs from the drive train 10 shown in Fig. 2 because the second idler EM2-Bzl of the second gear stage EM2-B of the switchable second intermediate gear ZW2 without interposing device Another gear directly with the fixed gear G3z2 of the transmission output shaft 13 meshes.
  • the third power path is thus formed by the idler gear EM2-Bzl and connects the second electrical machine EM2 to the fixed gear G3z2 of the transmission output shaft 13.
  • the idler gear EM2-Azl of the first transmission stage EM2-A of the second intermediate gear ZW2 meshes with the gearbox output shaft on the Ge 13 arranged idler gear Glz2, which in turn meshes with the fixed gear Glzl of the transmission input shaft 12.
  • the second power path is thus formed by the idler gear EM2-Azl and the idler gear Glz2 and connects the second electrical machine EM2 to the fixed gear Glzl of the transmission input shaft 12.
  • the first power path which rotatably connects the first electrical machine EMI to the fixed gear G3z2 of the transmission output shaft 13 is different from the second power path, which rotatably connects the second electric machine EM2 to the same fixed gear G3z2 of the transmission output shaft 13, and in particular has a different transmission ratio between the first EMI or second electrical machine EM2 and the fixed gear G3z2 of the transmission output shaft 13.
  • the distance between the axis of rotation 16a of the first electrical machine EMI and the axis of rotation 13a of the transmission output shaft 13 is different from the distance between the axis of rotation 18a of the second electrical machine EM2 and the axis of rotation 13a of the transmission output shaft 13.
  • the drive shaft 16 of the first electrical machine EMI is drive-connected via a first spur gear stage ESI with the spur gears EMlzl and EMlz2 in mesh with a first intermediate shaft 17 of the first intermediate gear ZW1.
  • the axis of rotation of the first intermediate shaft 17 is denoted by 17a.
  • the drive shaft 18 of the second electrical machine EM2 is drive-connected via a second spur gear stage ES2 with the spur gears EM2zl and EM2z2 in meshing engagement with a second intermediate shaft 19 of the switchable second intermediate gear ZW2, on which the idler gears EM2-Azl and EM2-Bzl are rotatably mounted.
  • the axis of rotation of the second intermediate shaft 19 is denoted by 19a.
  • FIG. 7 shows a seventh embodiment of a drive train 10 according to the invention, which differs from the drive train 10 shown in FIG. 6 in that the first electrical machine EMI can be connected to the transmission output shaft 13 via a switchable first intermediate gear ZW1.
  • This intermediate gear ZW1 corresponds to the intermediate gear ZW1 described for the first variant.
  • the drive shaft 16 of the first electrical machine EMI is drive-connected via a first spur gear stage ESI with the spur gears EMlzl and EMlz2 that are in meshing engagement with a first intermediate shaft 17 of the first intermediate gear ZW1 on which the idler gears El-zl and E2-zl are rotatably mounted.
  • the only difference is that the first electrical machine EMI is arranged on the same side of the hybrid transmission 11 as the second electrical machine EM2. This has advantages in terms of packaging.
  • Fig. 8 shows a seventh embodiment of a drive train 10 according to the invention, which differs from the drive train 10 shown in Fig. 2 because the second idler EM2-Bzl of the second gear stage EM2-B of the second intermediate gear ZW2 without the interposition of another Gear meshes directly with the fixed gear G3z2 of the transmission output shaft 13.
  • the third power path is thus formed by the idler gear EM2-Bzl and connects the second electrical machine EM2 with the fixed gear G3z2 of the transmission output shaft 13.
  • the idler gear EM2-Azl of the first gear stage EM2-A of the second intermediate gear ZW2 meshes with the additional gear EM2-Az2, which in turn with the fixed gear Glzl of the transmission input shaft 12 combs.
  • the second power path is thus formed by the idler gear EM2-Azl and the gear EM2-Az2 and connects the second electrical machine EM2 with the fixed gear Glzl of the transmission input shaft 12.
  • FIG. 9 shows a ninth embodiment of a drive train 10 according to the invention, which differs from the drive train 10 shown in FIG. 8 in that the first electrical machine EMI can be connected to the transmission output shaft 13 via a switchable first intermediate gear ZW1.
  • This intermediate gear ZW1 corresponds to the intermediate gear ZW1 described for the first variant.
  • the only difference is that the first electrical machine EMI is arranged on the same side of the hybrid transmission 11 as the second electrical machine EM2. This has advantages in terms of packaging.
  • Fig. 10 shows a tenth embodiment of a drive train 10 according to the invention, which differs from the drive train 10 shown in Fig. 2 because the transmission input shaft 12 has an additional fixed gear EM2-Az3, with which the idler gear EM2-Azl of the first gear stage EM2-A of the second intermediate gear ZW2 meshes.
  • the second idler gear EM2-Bzl of the second transmission stage EM2-B of the second intermediate gear ZW2 is rotatably connected to the fixed gear G3z2 of the gear output shaft 13 via a further gear, as in the embodiment variant shown in FIG. In contrast to FIG. 2, where this further gear is not shown, FIG. 10 shows this gear with the reference symbol EM2-Bz2.
  • This further gear is just as necessary as in the embodiment according to FIG. 2, so that the resulting direction of rotation is identical at the transmission output shaft 13 with the same direction of rotation of the second electrical machine EM2.
  • no reversal of the direction of rotation is necessary for the second electrical machine EM2.
  • the second power path is thus formed when shifting the left first shift position SE2-I by the idler gear EM2-Azl and connects the second electrical machine EM2 with the fixed gear EM2-Az3 of the transmission input shaft 12.
  • the The third power path is formed by the idler gear EM2-Bzl and the gear EM2-Bz2 and connects the second electrical machine EM2 to the fixed gear G3z2 of the transmission output shaft 13.
  • the first power path which rotatably connects the first electrical machine EMI to the fixed gear G3z2 of the transmission output shaft 13, is therefore from the second Power path that rotates the second electrical machine EM2 with the same fixed gear G3z2 of the transmission output shaft 13, different and in particular has a different transmission ratio between the first or second electrical machine and the fixed gear G3z2 of the transmission output shaft 13.
  • the distance between the axis of rotation 16a of the first electrical machine EMI and the axis of rotation 13a of the transmission output shaft 13 is different from the distance between the axis of rotation 18a of the second electrical machine EM2 and the axis of rotation 13a of the transmission output shaft 13.
  • the idler EM2-Bzl could alternatively mesh with the idler gear G3zl or the gear Elzl, which in turn with the fixed gear G3z2 of the transmission output shaft 13 comb. In principle, this is also possible with the other design variants.
  • the additional fixed gear EM2-Az3 of the transmission input shaft 12 results in advantageous variability in the transmission ratio between the transmission input shaft 12 and the second intermediate shaft 19 and the distance between the axes of rotation 12a, 19a of the two shafts. This leads to an advantageous freedom in the arrangement of the second electrical machine EM2 and makes it possible to use an electrical machine with a larger diameter.
  • FIG. 11 shows an eleventh embodiment of a drive train 10 according to the invention, which differs from the drive train 10 shown in FIG. 10 in that the first electrical machine EMI can be connected to the transmission output shaft 13 via a switchable first intermediate gear ZW1.
  • This intermediate gear ZW1 corresponds to the intermediate gear ZW1 described for the first variant.
  • the only difference is that the first electrical machine EMI is arranged on the same side of the hybrid transmission 11 as the second electrical machine EM2. This has advantages in terms of packaging.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang (10) mit einem insbesondere dezidierten Hybridgetriebe (11) mit einer Getriebeeingangswelle (12), die mit einer Brennkraftmaschine (ICE) drehverbunden oder drehverbindbar ist, mit einer Getriebeausgangswelle (13) und zumindest einer durch eine schaltbare Stirnradstufe mit einem Festrad (G1z1, G2z1, G3z2, G4z2, G5z2) und einem Losrad (G1z2, G2z2, G3z1, G4z1, G5z1) gebildeten Übersetzungsgangstufe (1, 2, 3, 4, 5) zwischen der Getriebeeingangswelle (12) und der Getriebeausgangswelle (13). Um den Fahrkomfort zu steigern ist vorgesehen, dass die erste elektrische Maschine (EM1) über einen ersten Leistungspfad mit zumindest einem Festrad (G3z2, G4z2, G5z2) der Getriebeausgangswelle (13) drehverbindbar oder drehverbunden ist und dass eine zweite elektrische Maschine (EM2) alternativ über einen zweiten Leistungspfad mit zumindest einem Festrad (G1z1) der Eingangswelle (12) oder über einen dritten Leistungspfad mit einem Festrad (G3z2) der Getriebeausgangswelle (13) drehverbindbar ist.

Description

ANTRIEBSSTRANG UND VERFAHREN ZU DESSEN BETREIBEN
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang mit einem insbesondere dezidierten Hy bridgetriebe mit einer Getriebeeingangswelle, die mit einer Brennkraftmaschine drehverbunden oder drehverbindbar ist, mit einer Getriebeausgangswelle und zu mindest einer durch eine schaltbare Stirnradstufe mit einem Festrad und einem Losrad gebildeten Übersetzungsgangstufe zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zum betreiben dieses Antriebsstranges.
Aus der CN 203283020 A ist ein Antriebsstrang mit einem Hybridgetriebe mit einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle, einer ersten elektrischen Maschine und einer zweiten elektrischen Maschine bekannt. Die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine sind dabei koaxial zur Getriebeein gangswelle angeordnet. Die erste elektrische Maschine ist mit einem Losrad der Getriebeeingangswelle drehverbunden, welches mit einem Losrad der Getriebe ausgangswelle im Zahneingriff steht. Das Losrad der Getriebeausgangswelle kann über eine Kupplung mit der Getriebeausgangswelle drehverbunden werden. Die zweite elektrische Maschine ist auf ein weiteres Losrad der Getriebeeingangswelle drehverbunden, welches über eine weitere Kupplung an die Getriebeeingangswelle gekoppelt werden kann . Dieses Losrad steht mit einem Festrad der Getriebeaus gangswelle im Zahneingriff.
Die US 9,789,754 B2 zeigt eine ähnliche Anordnung, wobei die zweite elektrische Maschine mit der Getriebeeingangswelle fest verbunden ist.
CN 1045899940 B zeigt einen Antriebsstrang mit einem Hybridgetriebe in Vorge legebauweise mit einer Getriebeeingangswelle, die mit einer Brennkraftmaschine drehverbindbar ist, und einer Getriebeausgangswelle. Koaxial zur Getriebeaus gangswelle ist eine weitere Welle angeordnet, mit der eine erste elektrische Ma schine drehverbunden ist. Die auf der Getriebeeingangswelle angeordneten Losrä der kämmen mit Losrad oder einem Festrad der Vorgelegewelle. Zwischen Vorge legewelle und Getriebeausgangswelle sind wiederum Übersetzungsgangstufen ausgebildet. Eine zweite elektrische Maschine ist mit der Vorgelegewelle drehver bunden .
Aus der CN 107234964 A ist ein Antriebsstrang mit einem Hybridgetriebe bekannt, der eine Getriebeausgangswelle und zwei koaxiale Getriebeeingangswellen auf weist, wobei die eine Getriebeeingangswelle durch eine eine Brennkraftmaschine mit der anderen Getriebeeingangswelle verbindende Kupplung hindurchführt. Diese Kupplung verbindet die Brennkraftmaschine auch mit einer ersten elektri schen Maschine, die zusammen mit einer zweiten elektrischen Maschine koaxial auf einer weiteren Welle angeordnet ist. Die zweite elektrische Maschine ist fest mit dieser weiteren Welle drehverbunden. Die erste elektrische Maschine ist über eine weitere Kupplung mit dieser weiteren Welle drehverbindbar.
Bei dem genannten Stand der Technik können Drehmomenteinbrüche während Schaltunterbrechungen nur durch eine einzige elektrische Maschine kompensiert werden. Dies schränkt die Betriebsweise des Antriebsstranges und den Fahrkom fort für Passagiere ein. Das Ausgleichen von Drehmomenteinbrüchen insbesondere während Schaltunterbrechungen wird auch als "Torque Filling" bezeichnet.
Aufgabe der Erfindung ist es, auf einfache Weise ein verbessertes Torque Filling zu ermöglichen und den Fahrkomfort zu steigern.
Ausgehend von einem Antriebsstrang der eingangs genannten Art wird die Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die erste elektrische Ma schine über einen ersten Leistungspfad mit zumindest einem Festrad der Getrie beausgangswelle drehverbindbar oder drehverbunden ist und dass eine zweite elektrische Maschine alternativ über einen zweiten Leistungspfad mit zumindest einem Festrad der Eingangswelle oder über einen dritten Leistungspfad mit einem Festrad der Getriebeausgangswelle drehverbindbar ist.
Vorzugsweise ist der erste Leistungspfad vom zweiten Leistungspfad verschieden und weist insbesondere ein anderes Übersetzungsverhältnis auf als der zweite Leistungspfad.
Dies ermöglicht es, bei einem Schaltvorgang mit beiden elektrischen Maschinen ein Antriebsmoment (Torque Filling) oder ein Bremsmoment zur Verfügung zu stel len.
Eine Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Drehachse der ersten elektri schen Maschine von der Drehachse der Getriebeeingangswelle und der Drehachse der Getriebeausgangswelle sowie insbesondere auch von der Drehachse der zwei ten elektrischen Maschine beabstandet ist, und/oder dass die Drehachse der zwei ten elektrischen Maschine von der Drehachse der Getriebeeingangswelle und der Drehachse der Getriebeausgangswelle sowie insbesondere auch von der Dreh achse der ersten elektrischen Maschine beabstandet ist. Dadurch ergeben sich große konstruktive Freiheiten bei der Anordnung der elektrischen Maschinen.
Um wahlweise Torque Filling mit dem Drehmoment der ersten elektrischen Ma schine durchführen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die erste elektrische Ma- schine über eine erste Schalteinrichtung mit der Getriebeausgangswelle drehver bindbar ist. Vorzugsweise weist dabei die erste Schalteinrichtung eine erste Schalt stellung auf, in welcher die erste elektrische Maschine über eine erste Über setzungsgangstufe der ersten elektrischen Maschine mit einem Festrad der Aus gangsgetriebewelle, beispielsweise der dritten Übersetzungsgangstufe der Brenn kraftmaschine, drehverbunden ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste Schalteinrichtung eine zweite Schaltstellung aufweist, in welcher die erste elektri sche Maschine über eine zweite Übersetzungsgangstufe der ersten elektrischen Maschine mit einem anderen Festrad der Ausgangsgetriebewelle, vorzugsweise der höchsten Übersetzungsgangstufe der Brennkraftmaschine, drehverbunden ist. Da durch ist es möglich, die erste elektrische Maschine über verschiedene Übersetz ungsstufen mit der Getriebeausgangswelle zu verbinden. Dies ermöglicht einer seits ein Torque Filling durch die erste elektrische Maschine in verschiedenen Ge schwindigkeitsbereichen. Andererseits ist es möglich, die Getriebeausgangswelle in zwei verschiedenen Übersetzungsstufen - bei abgekoppelter Brennkraftma schine - nur durch die erste elektrische Maschine anzutreiben.
Andererseits kann die erste elektrische Maschine von der Getriebeausgangswelle sehr einfach abgekoppelt werden, wenn die erste Schalteinrichtung eine neutrale Schaltstellung aufweist, in welcher die erste elektrische Maschine von der Getrie beausgangswelle getrennt ist.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite elek trische Maschine über eine zweite Schalteinrichtung mit der Getriebeeingangswelle drehverbindbar ist. Dies ermöglich es, wahlweise Torque Filling mit der zweiten elektrischen Maschine durchzuführen. Vorzugsweise weist die zweite Schalteinrich tung eine erste Schaltstellung auf, in welcher die zweite elektrische Maschine über eine erste Übersetzungsstufe der zweiten elektrischen Maschine mit einem ersten Festrad der Getriebeeingangswelle, beispielsweise einer ersten Übersetzungs gangstufe der Brennkraftmaschine, drehverbunden ist. Um mehrere Betriebsmodi zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die zweite Schalteinrichtung eine zweite Schaltstellung aufweist, in welcher die zweite elektrische Maschine über eine zweite Übersetzungsstufe der zweiten elektrischen Maschine mit einem Festrad der Getriebeausgangswelle, vorzugsweise einer dritten oder fünften Übersetzungs gangstufe, drehverbunden ist.
Dadurch ist es möglich, die zweite elektrische Maschine über verschiedene Über setzungsstufen mit der Eingangswelle zu verbinden. Dies ermöglicht einerseits ein Torque Filling durch die zweite elektrische Maschine in verschiedenen Geschwin digkeitsbereichen. Andererseits ist es möglich, die Eingangswelle in zwei verschie denen Übersetzungsstufen - beispielsweise bei abgekoppelter Brennkraftmaschine - nur durch die erste elektrische Maschine anzutreiben. Durch Ankoppeln der Brennkraftmaschine an die Getriebeeingangswelle kann die Brennkraftmaschine über die zweite elektrische Maschine gestartet werden. Günstigerweise weist die zweite Schalteinrichtung eine neutrale Schaltstellung auf, in welcher die zweite elektrische Maschine von der Getriebeeingangswelle getrennt ist. Dadurch kann die zweite elektrische Maschine sehr rasch von der Getriebeeingangswelle abge koppelt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des Antriebsstranges sieht vor, dass in zumindest einem Betriebsmodus durch die erste elektrische Maschine ein positives Drehmoment - also ein Antriebsdrehmoment - oder ein negatives Dreh moment - also ein Bremsmoment - auf zumindest ein Festrad der Getriebeaus gangswelle aufgebracht wird.
In einer einfachen Ausführungsvariante der Erfindung ist dabei die erste elektri sche Maschine ständig über zumindest eine Übersetzungsstufe mit der Getriebe ausgangswelle drehverbunden.
Eine andere Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass zumindest einem ersten Betriebsmodus die erste elektrische Maschine über eine erste Übersetz ungsstufe der ersten elektrischen Maschine mit einem Festrad der Getriebeaus gangswelle - das vorzugsweise einer dritten Übersetzungsgangstufe der Brenn kraftmaschine zugeordnet ist - drehverbunden wird. In zumindest einem zweiten Betriebsmodus kann die erste elektrische Maschine über eine zweite Übersetz ungsstufe der ersten elektrischen Maschine mit einem Festrad der Getriebeaus gangswelle - das vorzugsweise der höchsten Übersetzungsgangstufe der Brenn kraftmaschine zugeordnet ist - drehverbunden werden.
Um Torque Filling mit der zweiten elektrischen Maschine durchzuführen, kann im Rahmen der Erfindung weiters zumindest in einem Betriebsmodus mit der zweiten elektrischen Maschine ein positives Drehmoment - also Antriebsdrehmoment - oder negatives Drehmoment - also Bremsmoment - auf die Getriebeeingangswelle aufgebracht werden. Dabei kann beispielsweise in zumindest einem Betriebsmo dus die zweite elektrische Maschine über eine erste Übersetzungsstufe der zweiten elektrischen Maschine mit einem ersten Festrad der Getriebeeingangswelle - das vorzugsweise einer ersten Übersetzungsgangstufe der Brennkraftmaschine zuge ordnet ist - drehverbunden werden.
Weiters kann auch vorgesehen sein, dass in zumindest einem ersten und/oder zweiten Betriebsmodus die zweite elektrische Maschine über eine zweite Übersetz ungsstufe der zweiten elektrischen Maschine mit einem zweiten Festrad der Ge triebeausgangswelle - das vorzugsweise einer dritten oder fünften Übersetzungs gangstufe der Brennkraftmaschine zugeordnet ist - drehverbunden wird. Weiters kann vorgesehen sein, dass in zumindest einem weiteren Betriebsmodus, in welchem keine elektrische Drehmomentunterstützung erforderlich ist, die erste elektrische Maschine von der Getriebeausgangswelle und/oder die zweite elektri sche Maschine von der Getriebeeingangswelle getrennt wird/werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang können beide elektrischen Maschinen verwendet werden, um Drehmomenteinbrüche während Schaltunterbrechungen zu kompensieren. Dies erhöht wesentlich den Fahrkomfort während Schaltvorgän gen. Zudem können hierdurch die elektrischen Maschinen hinsichtlich ihrer Leistung kleiner ausgelegt werden Weiters ist ein serieller Hybridbetrieb der Brenn kraftmaschine und der ersten und/oder zweiten elektrischen Maschine möglich.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den nicht einschränkenden Figuren gezeigten Ausführungsvarianten näher erläutert. Darin zeigen schematisch :
In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 eine erste Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Antriebs stranges mit vier Übersetzungsstufen für die Brennkraftmaschine und zwei Übersetzungsstufen für die erste elektrische Maschine;
Fig. 2 eine zweite Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen An triebsstranges mit vier Übersetzungsstufen für die Brennkraftma schine und einer Übersetzungsstufe für die erste elektrische Ma schine;
Fig. 3 eine dritte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Antriebs stranges mit fünf Übersetzungsstufen für die Brennkraftmaschine und zwei Übersetzungsstufen für die erste elektrische Maschine;
Fig. 4 eine vierte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Antriebs stranges mit fünf Übersetzungsstufen für die Brennkraftmaschine und einer Übersetzungsstufe für die erste elektrische Maschine;
Fig. 5 eine fünfte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Antriebs stranges mit drei Übersetzungsstufen für die Brennkraftmaschine und einer Übersetzungsstufe für die erste elektrische Maschine;
Fig. 6 eine sechste Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen An triebsstranges mit vier Übersetzungsstufen für die Brennkraftma schine und einer Übersetzungsstufe für die erste elektrische Ma schine; Fig. 7 eine siebente Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen An triebsstranges mit vier Übersetzungsstufen für die Brennkraftma schine und zwei Übersetzungsstufen für die erste elektrische Ma schine;
Fig. 8 eine achte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Antriebs stranges mit vier Übersetzungsstufen für die Brennkraftmaschine und einer Übersetzungsstufen für die erste elektrische Maschine;
Fig. 9 eine neunte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen An triebsstranges mit vier Übersetzungsstufen für die Brennkraftma schine und zwei Übersetzungsstufen für die erste elektrische Ma schine;
Fig. 10 eine zehnte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen An triebsstranges mit vier Übersetzungsstufen für die Brennkraftma schine und einer Übersetzungsstufe für die erste elektrische Ma schine; und
Fig. 11 eine elfte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Antriebs stranges mit vier Übersetzungsstufen für die Brennkraftmaschine und zwei Übersetzungsstufen für die erste elektrische Maschine.
Dabei weist in jeder Ausführungsvariante der Antriebsstrang 10 ein dezidiertes Hybridgetriebe 11 mit einer Getriebeeingangswelle 12 und einer Getriebeaus gangswelle 13, sowie einer mit der Getriebeausgangswelle 12 antriebsverbindba ren ersten elektrischen Maschine EMI und einer zweiten elektrischen Maschine EM2 auf. Die Getriebeeingangswelle 12 ist über eine Schaltkupplung CO mit einer Brennkraftmaschine ICE drehverbindbar.
Die Drehachsen 16a und 18a der ersten elektrischen Maschine EMI und der zwei ten elektrischen Maschine EM2 sind von der Drehachse 12a der Getriebeeingangs welle 12 und der Drehsachse 13a der Getriebeausgangswelle 13 sowie voneinan der beabstandet. Die Getriebeausgangswelle 13 ist über eine Stirnradstufe 14 mit kämmenden Zahnrädern FDzl und FDz2 mit einem Differential 15 verbunden, wel ches über nicht weiter dargestellte Antriebswellen mit Antriebsrädern des Kraft fahrzeugs verbunden ist.
Erste Ausführunasvariante
Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsvariante bei der die Getriebeeingangswelle 12 über mehrere Übersetzungsgangstufen 1, 2, 3, 4 mit der Getriebeausgangswelle 13 verbindbar ist. Jede Übersetzungsstufe 1, 2, 3, 4 weist ein Festrad Glzl, G2zl, G3z2, G4z2 und ein mit diesem in Zahneingriff stehendes Losrad Glz2, G2z2, G3zl, G4zl auf der Getriebeeingangswelle 12 oder der Getriebeausgangswelle 13 auf. In den Ausführungsbeispielen sind die Festräder Glzl der ersten Übersetz ungsstufe 1 und G2zl der zweiten Übersetzungsstufe 2 auf der Getriebeeingangs welle 12, und die korrespondierenden Losräder Glz2, G2z2 auf der Getriebeaus gangswelle 13 angeordnet. Weiters sind die Festräder G3z2 der dritten Übersetz ungsstufe 3 und G4z2 der vierten Übersetzungsstufe 4 auf der Getriebeausgangs welle 13, und die korrespondierenden Losräder G3zl, G4zl auf der Getriebeein gangswelle 12 angeordnet.
Die Losräder Glz2 und G2z2 können über die erste Schaltmuffe S1 wahlweise mit der Getriebeausgangswelle 13 antriebsverbunden werden. Analog dazu können die Losräder G3zl und G4zl über die zweite Schaltmuffe S2 wahlweise mit der Ge triebeeingangswelle 12 antriebsverbunden werden. Die Schaltmuffen S1 und S2 weisen jeweils eine linke Stellung I und eine rechte Stellung r auf.
Weiters weist das Hybridgetriebe 11 eine erste elektrische Maschine EMI und eine zweite elektrische Maschine EM2 auf. Die erste elektrische Maschine EMI ist über ein erstes Zwischengetriebe ZW1 mit der Getriebeausgangswelle 13 und die zweite elektrische Maschine EM2 ist über ein zweites Zwischengetriebe ZW2 mit der Ge triebeeingangswelle 12 verbindbar.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführung weist das erste Zwischengetriebe ZW1 eine erste Übersetzungsstufe El mit einem Losrad Elzl und eine zweite Übersetzungs stufe E2 mit einem Losrad E2zl auf. Das Losrad Elzl der ersten Übersetzungsstufe El der ersten elektrischen Maschine EMI steht mit dem Festrad G3z2 der dritten Übersetzungsstufe 3 der Brennkraftmaschine ICE und das Losrad E2zl der zweiten Übersetzungsstufe E2 der ersten elektrischen Maschine EMI steht mit dem Festrad G4z2 der vierten Übersetzungsstufe 4 der Brennkraftmaschine ICE im Zahnein griff. Die Antriebswelle 16 der ersten elektrischen Maschine EMI ist über eine Stirn radstufe E mit den im Zahneingriff stehenden Stirnräder Ezl und Ez2 mit einer ersten Zwischenwelle 17 des ersten Zwischengetriebes ZW1 antriebsverbunden, auf welcher die Losräder Elzl und E2zl drehbar gelagert sind. Über die erste Schalteinrichtung SEI kann zwischen der ersten Übersetzungsstufe El und der zweiten Übersetzungsstufe E2 der ersten elektrischen Maschine EMI umgeschaltet werden und die erste elektrische Maschine EMI mit unterschiedlichen Übersetz ungsstufen El oder E2 mit der Getriebeausgangswelle 13 gekoppelt werden. Die erste Schalteinrichtung SEI weist dazu eine linke erste Schaltstellung SE1-I und eine rechte zweite Schaltstellung SE-r auf. Gegebenenfalls kann die erste Schalteinrichtung SEI auch eine mittige neutrale Schaltstellung aufweisen, in wel cher die erste elektrische Maschine EMI mechanisch von der Getriebeausgangs welle 13 getrennt ist. Die erste elektrische Maschine EMI ist somit über einen ersten Leistungspfad mit einem Festrad der Getriebeausgangswelle 13 drehver bindbar. Wie erläutert wird die erste elektrische Maschine EMI in Abhängigkeit von der Schaltstellung der ersten Schalteinrichtung SEI mit dem Festrad G3z2 der dritten Übersetzungsstufe 3 oder dem Festrad G4z2 der vierten Übersetzungsstufe 4 drehverbunden. Der erste Leistungspfad wird also bei Schaltung der linken ersten Schaltstellung SE1-I durch die im Zahneingriff stehenden Stirnräder Ezl und Ez2 der Stirnradstufe E und dem Losrad Elzl gebildet und verbindet die erste elektrische Maschine EMI mit dem Festrad G3z2 der Getriebeausgangswelle 13. Bei Schaltung der rechten zweiten Schaltstellung SEl-r wird der erste Leistungs pfad durch die im Zahneingriff stehenden Stirnräder Ezl und Ez2 der Stirnradstufe E und dem Losrad E2zl gebildet und verbindet die erste elektrische Maschine EMI mit dem Festrad G4z2 der Getriebeausgangswelle 13. Hierbei ergeben sich durch die beiden alternativen ersten Leistungspfade unterschiedliche Übersetzungsver hältnisse zwischen ersten elektrischen Maschine EMI und dem Festrad der Getrie beausgangswelle 13.
Das zweite Zwischengetriebe ZW2 weist eine erste Übersetzungsstufe EM2-A mit einem Losrad EM2-Azl und eine zweite Übersetzungsstufe EM2-B mit einem zwei ten Losrad EM2-Bzl auf. Das Losrad EM2-Azl steht mit dem Festrad Glzl der Getriebeeingangswelle 12 im Zahneingriff. Das Losrad EM2-Bzl ist über ein wei teres nicht dargestelltes Zahnrad mit dem Festrad G3z2 der Getriebeausgangs welle 13 antriebsverbunden. Über die zweite Schalteinrichtung SE2 kann zwischen der ersten Übersetzungsstufe EM2-A und der zweiten Übersetzungsstufe EM2-B der zweiten elektrischen Maschine EM2 umgeschaltet werden und die Antriebswelle 18 der zweiten elektrischen Maschine EM2 mit unterschiedlichen Übersetzungsstu fen EM2-A oder EM2-B mit der Getriebeeingangswelle 12 bzw. der Getriebeaus gangswelle 13 gekoppelt werden. Die zweite Schalteinrichtung SE2 weist dazu eine linke erste Schaltstellung SE2-I und eine rechte zweite Schaltstellung-SE2-r auf. Gegebenenfalls kann die zweite Schalteinrichtung SE2 auch eine mittige neutrale Schaltstellung aufweisen, in welcher die zweite elektrische Maschine EM2 mecha nisch von der Getriebeeingangswelle 12 getrennt ist. Die zweite elektrische Ma schine EM2 ist somit über einen zweiten Leistungspfad mit einem Festrad der Ge triebeeingangswelle 12 oder über einen dritten Leistungspfad mit einem Festrad der Getriebeausgangswelle 13 drehverbindbar. Wie erläutert wird die zweite elek trische Maschine EM2 in Abhängigkeit von der Schaltstellung der zweiten Schalt einrichtung SE2 mit dem Festrad Glzl der Getriebeeingangswelle 12 oder dem Festrad G3z2 der Getriebeausgangswelle 13 drehverbunden. Der zweite Leistungs pfad wird also bei Schaltung der linken ersten Schaltstellung SE2-I durch das Losrad EM2-Azl gebildet und verbindet die zweite elektrische Maschine EM2 mit dem Festrad Glzl der Getriebeeingangswelle 12. Bei Schaltung der rechten zwei ten Schaltstellung SE2 r wird der dritte Leistungspfad durch das Losrad EM2-Bzl und das nicht dargestellte weitere Zahnrad gebildet und verbindet die zweite elektrische Maschine EM2 mit dem Festrad G3z2 der Getriebeausgangswelle 13. Hierbei ergibt sich für den zweiten Leistungspfad zwischen der zweiten elektrischen Maschine EM2 und dem Festrad Glzl der Getriebeeingangswelle 12 ein unter schiedliches Übersetzungsverhältnis als für den dritten Leistungspfad zwischen der zweiten elektrischen Maschine EM2 und dem Festrad G3z2 der Getriebeausgangs welle 13.
Somit ist der erste Leistungspfad, der die erste elektrische Maschine EMI mit einem Festrad der Getriebeausgangswelle 13 drehverbindet, vom zweiten Leistungspfad, der die zweite elektrische Maschine EM2 mit einem Festrad der Ge triebeausgangswelle 13 drehverbindet, verschieden und weist insbesondere ein anderes Übersetzungsverhältnis zwischen der ersten oder zweiten elektrischen Maschine und dem mit der jeweiligen elektrischen Maschine verbundenen Festrad der Getriebeausgangswelle 13 auf. Somit können die elektrischen Maschinen un terschiedlich ausgelegt werden. Hierbei ist insbesondere auch der Abstand der Drehachse 16a der ersten elektrischen Maschine EMI von der Drehachse 13a der Getriebeausgangswelle 13 verschieden vom Abstand der Drehachse 18a der zwei ten elektrischen Maschine EM2 von der Drehachse 13a der Getriebeausgangswelle 13.
Durch den vom zweiten Leistungspfad unabhängigen ersten Leistungspfad lassen sich diese Leistungspfade voneinander unabhängig schalten.
Die elektrischen Maschinen EMI, EM2 des Antriebsstranges 10 weisen in der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsvariante folgende Funktionen auf:
Erste elektrische Maschine EM Hauptfunktion : elektrisches Fahren; Hauptfunktion : Drehmomentauffüllung während der Schaltvorgänge zwi schen allen Übersetzungsstufen 1, 2, 3, 4 der Brennkraftmaschine ICE; Hauptfunktion : Zusatzleistung (boost) in allen oder den meisten Übersetz ungsstufen 1, 2, 3, 4 der Brennkraftmaschine ICE; Zusatzfunktion : Lastpunktverschiebung der Brennkraftmaschine ICE.
Zweite elektrische Maschine EM2 (eventuell abkoppelbar)
Hauptfunktion : serieller Hybridmodus SER;
Hauptfunktion : Starten der Brennkraftmaschine ICE; Hauptfunktion : Lastpunktverschiebung der Brennkraftmaschine ICE; Zusatzfunktionen : Bereitstellen von Zusatzleistung durch zweite elektrische Maschine EM2; Zusatzleistung (boost) in allen Übersetzungsstufen 1, 2, 3, 4 der Brennkraftmaschine ICE und den Übersetzungsstufen El, E2 der ersten elektrischen Maschine EMI;
■ Zusätzliche Drehmomentauffüllung während der Schaltvorgänge zwi schen allen Übersetzungsstufen 1, 2, 3, 4 der Brennkraftmaschine ICE; Drehmomentauffüllung während der Schaltvorgänge zwischen den beiden elektrischen Modi BEI, BE2 (realisiert durch die erste elektri sche Maschine EMI).
Abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges und dem Ladezustand der Fahr zeugbatterie können folgende Betriebsmodi mit dem Antriebsstrang 10 gefahren werden :
Unterer Geschwindigkeitsbereich (Low speed Range):
Hoher Ladezustand SOC der Fahrzeugbatterie Der Antrieb erfolgt durch erste elektrische Maschine EMI (Übersetz ungsstufe 1 bis zu ~70-80km/h); Die zweite elektrische Maschine EM2 kann Zusatzleistung bereitstel len. Niedriger Ladezustand SOC der Fahrzeugbatterie Die Brennkraftmaschine ICE wird durch die zweite elektrische Ma schine EM2 gestartet; Die Brennkraftmaschine ICE lädt die Fahrzeugbatterie über die zweite elektrische Maschine EM2; Der Antrieb erfolgt durch die erste elektrische Maschine EMI.
Mittlerer bis oberer Geschwindigkeitsbereich (Mid-high speed Range):
Hoher Ladezustand der Fahrzeugbatterie SOC Der Antrieb erfolgt durch die erste elektrische Maschine EMI (Uber setzungsstufe 1 oder 2); Eine Zusatzleitung ist eventuell durch zweite elektrische Maschine EM2 verfügbar. Niedriger Ladezustand SOC der Fahrzeugbatterie Der Antrieb erfolgt durch die zweite elektrische Maschine EM2; Die Brennkraftmaschine ICE lädt die Fahrzeugbatterie über die zweite elektrische Maschine EM2; Die Brennkraftmaschine ICE im Bereich des Wirkungsgradoptimums betrieben;
Die Antriebsleistung wird direkt an die Antriebsräder übertragen (Lastpunktverschiebung durch zweite elektrische Maschine EM2); Die erste elektrische Maschine EMI kann eine Zusatzleistung bereit stellen.
Mit der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsvariante lassen sich folgende den Übersetzungsstufen 1, 2, 3, 4 der Brennkraftmaschine ICE zugeordnete Schaltvor gänge bzw. auf den Übersetzungsstufen El, E2 der ersten elektrischen Maschine EMI basierende Betriebsmodi BEI, BE2, SER durchführen :
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000014_0005
EMI wird motorisch oder generatorisch betrieben
** . EM2 wird motorisch oder generatorisch betrieben
Motorstart und Langsamfahrt (z.B. <30 km/h): Start bei hohem Ladezustand SOC:
Figure imgf000014_0001
mittels EMI : elektrischer Modus BEI (Zusatzleistung durch die zweite elektrische Maschine EM2 möglich, wenn sich die zweite Schalteinrichtung SE2 in der linken ersten Stellung SE2-I und die erste Schaltmuffe S1 in linker Stellung Sl-I befindet); Start bei niedrigem Ladezustand SOC:
Figure imgf000014_0002
serieller Hybridmodus SER mit EM2, Kupplung CO geschlossen.
Langsamfahrt und Fahrt bei mittlerer Geschwindigkeit (>30 km/h): mit Übersetzungsstufe El der ersten elektrischen Maschine EMI
Figure imgf000014_0003
Start der Brennkraftmaschine ICE, zweite Schalteinrichtung SE2 befindet sich in linker ersten Stellung SE2-I, Synchronisation erfolgt mit erster Schaltmuffe S1 in linker Stellung Sl-I; es besteht eine Energiebalance zwischen der Brennkraftmaschine ICE, der ersten elektrischen Maschine EMI und der zweiten elektri schen Maschine EM2; mit seriellem Hybridmodus SER mit EM2
Figure imgf000014_0004
Synchronisation erfolgt mit erster Schaltmuffe S1 in linker Stellung Sl-I
es besteht eine Energiebalance zwischen der Brennkraftmaschine ICE, der ersten elektrischen Maschine EMI und der zweiten elektri schen Maschine EM2.
Zweite Ausführunasvariante
Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass das erste Zwischengetriebe ZW1 zwi schen der Getriebeausgangswelle 13 und der Zwischenwelle 17 nur eine einzige Übersetzungsstufe El aufweist und dass keine Schalteinrichtung SEI zwischen der ersten elektrischen Maschine EMI und der Getriebeausgangswelle 13 vorgesehen ist. Die erste elektrische Maschine EMI ist somit über die Stirnradstufe E und die Übersetzungsstufe El ständig an die Getriebeausgangswelle 13 gekoppelt. Der erste Leistungspfad wird also durch die im Zahneingriff stehenden Stirnräder Ezl und Ez2 der Stirnradstufe E und dem Zahnrad Elzl gebildet und verbindet die erste elektrische Maschine EMI mit dem Festrad G3z2 der Getriebeausgangswelle 13.
Mit der in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsvariante lassen sich folgende den Übersetzungsstufen 1, 2, 3, 4 der Brennkraftmaschine ICE zugeordnete Schaltvorgänge bzw. auf der Übersetzungsstufe El der ersten elektrischen Ma schine EMI basierende Betriebsmodi BEI, SER durchführen :
Figure imgf000015_0001
EM2 wird motorisch oder generatorisch betrieben
Dritte Ausführunasvariante
Die in Fig. 3 dargestellte dritte Ausführungsvariante unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten Antriebsstrang 10 dadurch, dass das Hybridgetriebe 11 nicht vier, sondern fünf Übersetzungsstufen 1, 2, 3, 4, 5 für die Brennkraftmaschine ICE aufweist.
Jede Übersetzungsstufe 1, 2, 3, 4, 5 weist ein Festrad Glzl, G2zl, G3z2, G4z2, G5z2 und ein mit diesem in Zahneingriff stehendes Losrad Glz2, G2z2, G3zl, G4zl, G5zl auf der Getriebeeingangswelle 12 oder der Getriebeausgangswelle 13 auf. In dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Festräder Glzl der ersten Übersetzungsstufe 1 und G2zl der zweiten Übersetzungsstufe 2 auf der Getriebeeingangswelle 12 und die korrespondierenden Losräder Glz2, G2z2 auf der Getriebeausgangswelle 13 angeordnet. Weiters sind die Festräder G3z2 der dritten Übersetzungsstufe 3, G4z2 der vierten Übersetzungsstufe 4 und G5z2 der fünften Übersetzungsstufe 5 auf der Getriebeausgangswelle 13 und die korrespon dierenden Losräder G3zl, G4zl, G5zl auf der Getriebeeingangswelle 12 angeord net.
Die Losräder Glz2 und G2z2 können über die erste Schaltmuffe S1 wahlweise mit der Getriebeausgangswelle 13 antriebsverbunden werden. Analog dazu können das Losrad G3zl über die zweite Schaltmuffe S2 und die Losräder G4zl und G5zl über die dritte Schaltmuffe S3 wahlweise mit der Getriebeeingangswelle 12 an triebsverbunden werden. Die Schaltmuffen S1 und S3 weisen neben einer mittigen Entkoppelungsstellung jeweils eine linke Stellung I und eine rechte Stellung r für die Aktivierung des jeweiligen Losrades G4zl, G5zl auf. Die zweite Schaltmuffe S2 weist neben der Entkoppelungsstellung nur eine linke Stellung für die Aktivie rung des Losrades G3zl auf.
Mit der in Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsvariante lassen sich folgende dargestellten ersten Ausführungsvariante lassen sich folgende den Übersetzungs stufen 1, 2, 3, 4, 5 der Brennkraftmaschine ICE zugeordnete Schaltvorgänge bzw. auf den Übersetzungsstufen El, E2 der ersten elektrischen Maschine EMI basie rende Betriebsmodi BEI, BE2, SER durchführen :
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EMI wird motorisch oder generatorisch betrieben
EM2 wird motorisch oder generatorisch betrieben
Vierte Ausführunasvariante
Das in Fig. 4 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem dritten Ausführungsbeispiel dadurch, dass - ähnlich wie bei der zweiten Ausfüh rungsvariante - das erste Zwischengetriebe ZW1 zwischen der Getriebeausgangs welle 13 und der Zwischenwelle 17 nur eine einzige Übersetzungsstufe El aufweist, und dass keine Schalteinrichtung zwischen der ersten elektrischen Maschine EMI und der Getriebeausgangswelle 13 vorgesehen ist. Die erste elektrische Maschine EMI ist somit über die Stirnradstufe E und die Übersetzungsstufe El ständig an die Getriebeausgangswelle 13 gekoppelt. Der erste Leistungspfad wird also durch die im Zahneingriff stehenden Stirnräder Ezl und Ez2 der Stirnradstufe E und dem Zahnrad Elzl gebildet und verbindet die erste elektrische Maschine EMI mit dem Festrad G3z2 der Getriebeausgangswelle 13.
Auch in den in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten dritten und vierten Ausführungsvarian ten weisen die elektrischen Maschinen EMI, EM2 des Antriebsstranges 10 folgende Funktionen auf:
Erste elektrische Maschine EM Hauptfunktion : elektrisches Fahren; Hauptfunktion : Drehmomentauffüllung während der Schaltvorgänge zwi schen allen Übersetzungsstufen 1, 2, 3, 4, 5 der Brennkraftmaschine ICE; Hauptfunktion : Zusatzleistung (boost) in allen oder den meisten Übersetz ungsstufen 1, 2, 3, 4, 5 der Brennkraftmaschine ICE; Zusatzfunktion : Lastpunktverschiebung der Brennkraftmaschine ICE.
Zweite elektrische Maschine EM2 (eventuell abkoppelbar) Hauptfunktion : serieller Hybridmodus SER; Hauptfunktion : Starten der Brennkraftmaschine ICE;
Hauptfunktion : Lastpunktverschiebung der Brennkraftmaschine ICE; Zusatzfunktion : Bereitstellen von Zusatzleistung durch zweite elektrische Maschine EM2; Zusatzleistung (boost) in allen Übersetzungsstufen 1, 2, 3, 4, 5 der Brennkraftmaschine ICE und in den elektrischen Modi BEI und BE2 der ersten elektrischen Maschine EMI;
■ Zusätzliche Drehmomentauffüllung während der Schaltvorgänge zwi schen all Übersetzungsstufen 1, 2, 3, 4, 5 der Brennkraftmaschine ICE; Drehmomentauffüllung während des Schaltvorgangs zwischen den beiden elektrischen Modi BEI, BE2 (realisiert durch die erste elektri sche Maschine EMI).
Mit der in Fig. 4 dargestellten vierten Ausführungsvariante lassen sich folgende den Übersetzungsstufen 1, 2, 3, 4, 5 der Brennkraftmaschine ICE zugeordnete Schaltvorgänge bzw. auf der Übersetzungsstufe El der ersten elektrischen Ma schine EMI basierende Betriebsmodi BEI, SER durchführen :
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EM2 wird motorisch oder generatorisch betrieben Fünfte Ausführunasvariante
Fig. 5 zeigt eine konstruktiv einfache fünfte Ausführungsvariante eines erfindungs gemäßen Antriebsstranges 10, welcher sich von dem in Fig. 2 dargestellten An triebsstrang 10 dadurch unterscheidet, dass das Hybridgetriebe 11 nicht vier, son dern nur drei Übersetzungsstufen 1, 2, 3 für die Brennkraftmaschine ICE aufweist.
Jede Übersetzungsstufe 1, 2, 3 für die Brennkraftmaschine ICE weist ein Festrad Glzl, G2zl, G3z2 und ein mit diesem in Zahneingriff stehendes Losrad Glz2, G2z2, G3zl auf der Getriebeeingangswelle 12 oder der Getriebeausgangswelle 13 auf. In dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Festräder Glzl der ersten Übersetzungsstufe 1 und G2zl der zweiten Übersetzungsstufe 2 auf der Getriebeeingangswelle 12 und die korrespondierenden Losräder Glz2, G2z2 auf der Getriebeausgangswelle 13 angeordnet. Weiters sind das Festrad G3z2 der drit ten Übersetzungsstufe 3 auf der Getriebeausgangswelle 13 und das korrespondie rende Losrad G3zl auf der Getriebeeingangswelle 12 angeordnet.
Die Losräder Glz2 und G2z2 können über die erste Schaltmuffe S1 wahlweise mit der Getriebeausgangswelle 13 antriebsverbunden werden. Analog dazu kann das Losrad G3zl über die zweite Schaltmuffe S2 wahlweise mit der Getriebeeingangs welle 12 antriebsverbunden werden. Die erste Schaltmuffe S1 weist neben einer mittigen Entkoppelungsstellung jeweils eine linke Stellung I und eine rechte Stel lung r für die Aktivierung des jeweiligen Losrades Glz2, G2z2 auf. Die zweite Schaltmuffe S2 weist neben der Entkoppelungsstellung nur eine linke Stellung I für die Aktivierung des Losrades G3zl auf.
Mit der in Fig. 5 dargestellten fünften Ausführungsvariante lassen sich folgende den Übersetzungsstufen 1, 2, 3 der Brennkraftmaschine ICE zugeordnete Schalt vorgänge bzw. auf der Übersetzungsstufe El der ersten elektrischen Maschine EMI basierende Betriebsmodi BEI, SER durchführen :
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000020_0001
**....EM2 wird motorisch oder generatorisch betrieben
Sechste Ausführunasvariante
Fig. 6 zeigt eine sechste Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Antriebs stranges 10, welcher sich von dem in Fig. 2 dargestellten Antriebsstrang 10 da durch unterscheidet, dass das zweite Losrad EM2-Bzl der zweiten Übersetzungs stufe EM2-B des schaltbaren zweiten Zwischengetriebes ZW2 ohne Zwischenschal tung eines weiteren Zahnrads direkt mit dem Festrad G3z2 der Getriebeausgangs welle 13 kämmt. Der dritte Leistungspfad wird also durch das Losrad EM2-Bzl gebildet und verbindet die zweite elektrische Maschine EM2 mit dem Festrad G3z2 der Getriebeausgangswelle 13. Das Losrad EM2-Azl der ersten Übersetzungsstufe EM2-A des zweiten Zwischengetriebes ZW2 hingegen kämmt mit dem auf der Ge triebeausgangswelle 13 angeordneten Losrad Glz2, welches wiederum mit dem Festrad Glzl der Getriebeeingangswelle 12 kämmt. Somit wird der zweite Leistungspfad durch das Losrad EM2-Azl und das Losrad Glz2 gebildet und ver bindet die zweite elektrische Maschine EM2 mit dem Festrad Glzl der Getriebe eingangswelle 12.
Somit ist der erste Leistungspfad, der die erste elektrische Maschine EMI mit dem Festrad G3z2 der Getriebeausgangswelle 13 drehverbindet, vom zweiten Leistungspfad, der die zweite elektrische Maschine EM2 mit demselben Festrad G3z2 der Getriebeausgangswelle 13 drehverbindet, verschieden und weist insbe sondere ein anderes Übersetzungsverhältnis zwischen der ersten EMI oder zweiten elektrischen Maschine EM2 und dem Festrad G3z2 der Getriebeausgangswelle 13 auf. Hierbei ist insbesondere auch der Abstand der Drehachse 16a der ersten elek trischen Maschine EMI von der Drehachse 13a der Getriebeausgangswelle 13 ver schieden vom Abstand der Drehachse 18a der zweiten elektrischen Maschine EM2 von der Drehachse 13a der Getriebeausgangswelle 13.
Durch den vom zweiten Leistungspfad unabhängigen ersten Leistungspfad lassen sich diese Leistungspfade voneinander unabhängig schalten.
Durch die Einsparung des zwischen dem zweiten Losrad EM2-Bzl und dem Festrad G3z2 der Getriebeausgangswelle 13 zwischengeschalteten Zahnrads und des Ein griffs des Losrads EM2-Azl in das auf der Getriebeausgangswelle 13 angeordneten Losrad Glz2 werden in vorteilhafter Weise weniger Bauteile benötigt und das Packaging verbessert, obgleich die an der Getriebeausgangswelle 13 bei gleicher Drehrichtung der zweiten elektrischen Maschine EM2 resultierende Drehrichtung identisch ist.
Die Antriebswelle 16 der ersten elektrischen Maschine EMI ist über eine erste Stirnradstufe ESI mit den im Zahneingriff stehenden Stirnräder EMlzl und EMlz2 mit einer ersten Zwischenwelle 17 des ersten Zwischengetriebes ZW1 antriebsver bunden. Die Drehachse der ersten Zwischenwelle 17 ist mit 17a bezeichnet.
Die Antriebswelle 18 der zweiten elektrischen Maschine EM2 ist über eine zweite Stirnradstufe ES2 mit den im Zahneingriff stehenden Stirnräder EM2zl und EM2z2 mit einer zweiten Zwischenwelle 19 des schaltbaren zweiten Zwischengetriebes ZW2 antriebsverbunden, auf welcher die Losräder EM2-Azl und EM2-Bzl drehbar gelagert sind. Die Drehachse der zweiten Zwischenwelle 19 ist mit 19a bezeichnet.
Siebte Ausführunasvariante
Fig. 7 zeigt eine siebte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Antriebs stranges 10, welcher sich von dem in Fig. 6 dargestellten Antriebsstrang 10 da durch unterscheidet, dass die erste elektrische Maschine EMI über ein schaltbares erstes Zwischengetriebe ZW1 mit der Getriebeausgangswelle 13 verbindbar ist. Dieses Zwischengetriebe ZW1 entspricht dem zur ersten Ausführungsvariante be schriebenen Zwischengetriebe ZW1. Die Antriebswelle 16 der ersten elektrischen Maschine EMI ist über eine erste Stirnradstufe ESI mit den im Zahneingriff ste henden Stirnräder EMlzl und EMlz2 mit einer ersten Zwischenwelle 17 des ersten Zwischengetriebes ZW1 antriebsverbunden, auf welcher die Losräder El-zl und E2-zl drehbar gelagert sind.
Der einzige Unterschied besteht darin, dass die erste elektrische Maschine EMI auf der gleichen Seite des Hybridgetriebes 11 angeordnet ist wie die zweite elektrische Maschine EM2. Dies bringt Vorteile hinsichtlich des Packagings.
Achte Ausführunasvariante
Fig. 8 zeigt eine siebte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Antriebs stranges 10, welcher sich von dem in Fig. 2 dargestellten Antriebsstrang 10 da durch unterscheidet, dass das zweite Losrad EM2-Bzl der zweiten Übersetzungs stufe EM2-B des zweiten Zwischengetriebes ZW2 ohne Zwischenschaltung eines weiteren Zahnrads direkt mit dem Festrad G3z2 der Getriebeausgangswelle 13 kämmt. Der dritte Leistungspfad wird also durch das Losrad EM2-Bzl gebildet und verbindet die zweite elektrische Maschine EM2 mit dem Festrad G3z2 der Getrie beausgangswelle 13. Das Losrad EM2-Azl der ersten Übersetzungsstufe EM2-A des zweiten Zwischengetriebes ZW2 hingegen kämmt mit dem zusätzlichen Zahn rad EM2-Az2, welches wiederum mit dem Festrad Glzl der Getriebeeingangswelle 12 kämmt. Somit wird der zweite Leistungspfad durch das Losrad EM2-Azl und das Zahnrad EM2-Az2 gebildet und verbindet die zweite elektrische Maschine EM2 mit dem Festrad Glzl der Getriebeeingangswelle 12.
Neunte Ausführunasvariante
Fig. 9 zeigt eine neunte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Antriebs stranges 10, welcher sich von dem in Fig. 8 dargestellten Antriebsstrang 10 da durch unterscheidet, dass die erste elektrische Maschine EMI über ein schaltbares erstes Zwischengetriebe ZW1 mit der Getriebeausgangswelle 13 verbindbar ist. Dieses Zwischengetriebe ZW1 entspricht dem zur ersten Ausführungsvariante be schriebenen Zwischengetriebe ZW1. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die erste elektrische Maschine EMI auf der gleichen Seite des Hybridgetriebes 11 angeordnet ist wie die zweite elektrische Maschine EM2. Dies bringt Vorteile hin sichtlich des Packagings.
Zehnte Ausführunasvariante
Fig. 10 zeigt eine zehnte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Antriebs stranges 10, welcher sich von dem in Fig. 2 dargestellten Antriebsstrang 10 da durch unterscheidet, dass die Getriebeeingangswelle 12 ein zusätzliches Festrad EM2-Az3 aufweist, mit dem das Losrad EM2-Azl der ersten Übersetzungsstufe EM2-A des zweiten Zwischengetriebes ZW2 kämmt. Das zweite Losrad EM2-Bzl der zweiten Übersetzungsstufe EM2-B des zweiten Zwischengetriebes ZW2 ist wie in der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsvariante über ein weiteres Zahnrad mit dem Festrad G3z2 der Getriebeausgangswelle 13 drehverbunden. Im Unterschied zu Fig. 2, wo dieses weitere Zahnrad nicht dargestellt ist, zeigt Fig. 10 dieses Zahnrad mit dem Bezugszeichen EM2-Bz2. Dieses weitere Zahnrad ist ebenso wie bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 2 notwendig, damit an der Getriebeaus gangswelle 13 bei gleicher Drehrichtung der zweiten elektrischen Maschine EM2 die resultierende Drehrichtung identisch ist. Beim Schalten von dem einen Leistungspfad auf den anderen Leistungspfad ist also keine Drehrichtungsumkehr bei der zweiten elektrischen Maschine EM2 notwendig.
Der zweite Leistungspfad wird also bei Schaltung der linken ersten Schaltstellung SE2-I durch das Losrad EM2-Azl gebildet und verbindet die zweite elektrische Ma schine EM2 mit dem Festrad EM2-Az3 der Getriebeeingangswelle 12. Bei Schaltung der rechten zweiten Schaltstellung SE2-r wird der dritte Leistungspfad durch das Losrad EM2-Bzl und das Zahnrad EM2-Bz2 gebildet und verbindet die zweite elek trische Maschine EM2 mit dem Festrad G3z2 der Getriebeausgangswelle 13.
Somit ist der erste Leistungspfad, der die erste elektrische Maschine EMI mit dem Festrad G3z2 der Getriebeausgangswelle 13 drehverbindet, vom zweiten Leistungspfad, der die zweite elektrische Maschine EM2 mit demselben Festrad G3z2 der Getriebeausgangswelle 13 drehverbindet, verschieden und weist insbe sondere ein anderes Übersetzungsverhältnis zwischen der ersten oder zweiten elektrischen Maschine und dem Festrad G3z2 der Getriebeausgangswelle 13 auf. Hierbei ist insbesondere auch der Abstand der Drehachse 16a der ersten elektri schen Maschine EMI von der Drehachse 13a der Getriebeausgangswelle 13 ver schieden vom Abstand der Drehachse 18a der zweiten elektrischen Maschine EM2 von der Drehachse 13a der Getriebeausgangswelle 13.
Durch den vom zweiten Leistungspfad unabhängigen ersten Leistungspfad lassen sich diese Leistungspfade voneinander unabhängig schalten.
Um das zwischen dem zweiten Losrad EM2-Bzl und dem Festrad G3z2 der Getrie beausgangswelle 13 zwischengeschaltete Zahnrad EM2-Bz2 einzusparen, könnte das Losrad EM2-Bzl alternativ mit dem Losrad G3zl oder dem Zahnrad Elzl käm men, die wiederum mit dem Festrad G3z2 der Getriebeausgangswelle 13 kämmen. Dies ist grundsätzlich auch bei den anderen Ausführungsvarianten möglich.
Durch das zusätzliche Festrad EM2-Az3 der Getriebeeingangswelle 12 ergibt sich eine vorteilhafte Variabilität beim Übersetzungsverhältnis zwischen der Getriebe eingangswelle 12 und der zweiten Zwischenwelle 19 und dem Abstand der Dreh achsen 12a, 19a der beiden Wellen. Dies führt zu einer vorteilhaften Freiheit bei der Anordnung der zweiten elektrischen Maschine EM2 und erlaubt es eine elektri sche Maschine mit größerem Durchmesser zu verwenden.
Elfte Ausführunasvariante
Fig. 11 zeigt eine elfte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Antriebs stranges 10, welcher sich von dem in Fig. 10 dargestellten Antriebsstrang 10 da durch unterscheidet, dass die erste elektrische Maschine EMI über ein schaltbares erstes Zwischengetriebe ZW1 mit der Getriebeausgangswelle 13 verbindbar ist. Dieses Zwischengetriebe ZW1 entspricht dem zur ersten Ausführungsvariante be schriebenen Zwischengetriebe ZW1. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die erste elektrische Maschine EMI auf der gleichen Seite des Hybridgetriebes 11 angeordnet ist wie die zweite elektrische Maschine EM2. Dies bringt Vorteile hin sichtlich des Packagings.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Antriebsstrang (10) mit einem insbesondere dezidierten Hybridgetriebe (11) mit einer Getriebeeingangswelle (12), die mit einer Brennkraftmaschine (ICE) drehverbunden oder drehverbindbar ist, mit einer Getriebeausgangswelle (13) und zumindest einer durch eine schaltbare Stirnradstufe mit einem Festrad (Glzl, G2zl, G3z2, G4z2, G5z2) und einem Losrad (Glz2, G2z2, G3zl, G4zl, G5zl) gebildeten Übersetzungsgangstufe (1, 2, 3, 4, 5) zwischen der Getriebeeingangswelle (12) und der Getriebeausgangswelle (13), dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (EMI) über einen ersten Leistungspfad mit zumindest einem Festrad (G3z2, G4z2, G5z2) der Getriebeausgangswelle (13) drehverbindbar oder drehverbunden ist und dass eine zweite elektrische Maschine (EM2) alternativ über einen zwei ten Leistungspfad mit zumindest einem Festrad (Glzl) der Eingangswelle (12) oder über einen dritten Leistungspfad mit einem Festrad (G3z2) der Ge triebeausgangswelle (13) drehverbindbar ist.
2. Antriebsstrang (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leistungspfad vom zweiten Leistungspfad verschieden ist und insbeson dere der erste Leistungspfad ein anderes Übersetzungsverhältnis aufweist als der zweite Leistungspfad.
3. Antriebsstrang (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (16a) der ersten elektrischen Maschine (EMI) von der Drehachse (12a) der Getriebeeingangswelle (12) und der Drehachse (13a) der Getriebeausgangswelle (13) sowie insbesondere auch von der Drehachse (18a) der zweiten elektrischen Maschine (EM2) beabstandet ist.
4. Antriebsstrang (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (18a) der zweiten elektrischen Maschine (EM2) von der Drehachse (12a) der Getriebeeingangswelle (12) und der Drehachse (13a) der Getriebeausgangswelle (13) sowie insbesondere auch von der Drehachse (16a) der ersten elektrischen Maschine (EMI) beabstandet ist.
5. Antriebsstrang (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (EMI) über eine erste Schalt einrichtung (SEI) - vorzugsweise über zumindest eine Übersetzungsstufe (El, E2) der ersten elektrischen Maschine (EMI) - mit der Getriebeausgangs welle (13) drehverbindbar ist.
6. Antriebsstrang (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinrichtung (SEI) eine erste Schaltstellung (SE1-I) aufweist, in welcher die erste elektrische Maschine (EMI) über eine erste Übersetzungs stufe (El) der ersten elektrischen Maschine (EMI) mit einem Festrad (G3z2) der Ausgangsgetriebewelle (13) - das vorzugsweise einer dritten Übersetz ungsgangstufe (4, 5) der Brennkraftmaschine (ICE) zugeordnet ist - drehver bunden ist.
7. Antriebsstrang (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinrichtung (SEI) eine zweite Schaltstellung (SE-r) auf weist, in welcher die erste elektrische Maschine (EMI) über eine zweite Über setzungsstufe (E2) der ersten elektrischen Maschine (EMI) mit einem Festrad (G4z2) der Ausgangsgetriebewelle (13) - das vorzugsweise der höchsten Übersetzungsgangstufe (3) der Brennkraftmaschine (ICE) zugeordnet ist - drehverbunden ist.
8. Antriebsstrang (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinrichtung (SEI) eine neutrale Schaltstellung aufweist, in welcher die erste elektrische Maschine (EMI) von der Getriebe ausgangswelle (13) getrennt ist.
9. Antriebsstrang (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Maschine (EM2) - vorzugsweise über zumindest eine Übersetzungsstufe (EM2-A, EM2-B) der zweiten elektrischen Maschine (EM2) - über eine zweite Schalteinrichtung (SE2) mit der Getriebe eingangswelle (12) drehverbindbar ist.
10. Antriebsstrang (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schalteinrichtung (SE2) eine erste Schaltstellung (SE2-I) aufweist, in welcher die zweite elektrische Maschine (EM2) über eine erste Übersetzungs stufe (EM2-A) der zweiten elektrischen Maschine (EM2) mit einem Festrad (Glzl) der Getriebeeingangswelle (12) - das vorzugsweise der ersten Über setzungsgangstufe (1) der Brennkraftmaschine (ICE) zugeordnet ist - dreh verbunden ist.
11. Antriebsstrang (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schalteinrichtung (SE2) eine zweite Schaltstellung (SE2-r) aufweist, in welcher die zweite elektrische Maschine (EM2) über eine zweite Übersetzungsstufe (EM2-B) der zweiten elektrischen Maschine (EM2) mit einem Festrad (G3z2, G5z2) der Getriebeausgangswelle (13) - das vorzugs weise einer dritten oder fünften Übersetzungsgangstufe (3, 5) zugeordnet ist - drehverbunden ist.
12. Antriebsstrang (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schalteinrichtung (SE2) eine neutrale Schaltstel lung aufweist, in welcher die zweite elektrische Maschine (EM2) von der Ge triebeeingangswelle (12) und der Getriebeausgangswelle (13) getrennt ist.
13. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges (10) nach einem der An sprüche 1 bis 12, mit mehreren Betriebsmodi (BEI, BE2, SER), dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Betriebsmodus (BEI, BE2, SER) durch die erste elektrische Maschine (EMI) ein positives oder negatives Dreh moment auf zumindest ein Festrad (G3z2, G4z2, G5z2) der Getriebeaus gangswelle (13) aufgebracht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem ersten Betriebsmodus (BEI) oder dritten Betriebsmodus (SER) die erste elektrische Maschine (EMI) über eine erste Übersetzungsstufe (El) der ersten elektrischen Maschine (EMI) mit einem Festrad (G3z2) der Getriebe ausgangswelle (13) - das vorzugsweise einer dritten Übersetzungsgangstufe (3) der Brennkraftmaschine (ICE) zugeordnet ist - drehverbunden wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem zweiten Betriebsmodus (BE2) die erste elektrische Maschine (EMI) über eine zweite Übersetzungsstufe (E2) der ersten elektrischen Ma schine (EMI) mit einem Festrad (G4z2, G5z2) der Getriebeausgangswelle (13) - das vorzugsweise der höchsten Übersetzungsgangstufe (4, 5) der Brennkraftmaschine (ICE) zugeordnet ist - drehverbunden wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem weiteren Betriebsmodus die erste elektrische Ma schine (EMI) von der Getriebeausgangswelle (13) getrennt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Betriebsmodus (BEI, BE2, SER) ein positives oder negatives Drehmoment durch die zweite elektrische Maschine (EM2) auf die Getriebeeingangswelle (12) aufgebracht wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Betriebsmodus (BEI, BE2, SER) die zweite elektri sche Maschine (EM2) über eine erste Übersetzungsstufe (EM2-A) der zweiten elektrischen Maschine (EM2) mit einem ersten Festrad (Glzl) der Getriebe eingangswelle (12) - das vorzugsweise einer ersten Übersetzungsgangstufe (1) der Brennkraftmaschine (ICE) zugeordnet ist - drehverbunden wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem ersten und/oder zweiten Betriebsmodus (BEI, BE2) die zweite elektrische Maschine (EM2) über eine zweite Übersetzungsstufe (EM2-B) der zweiten elektrischen Maschine (EM2) mit einem zweiten Festrad (G3z2, G5z2) der Getriebeausgangswelle (13) - das vorzugsweise einer drit ten (3) oder fünften Übersetzungsgangstufe (5) der Brennkraftmaschine (ICE) zugeordnet ist - drehverbunden wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem weiteren Betriebsmodus die zweite elektrische Ma schine (EM2) von der Getriebeeingangswelle (12) getrennt wird.
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