WO2020177885A1 - Hybrid-antriebsstrang für ein kraftfahrzeug sowie verfahren zum betreiben eines hybrid-antriebsstranges - Google Patents

Hybrid-antriebsstrang für ein kraftfahrzeug sowie verfahren zum betreiben eines hybrid-antriebsstranges Download PDF

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WO2020177885A1
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clutch
gear
transmission
sub
input shaft
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PCT/EP2019/077868
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French (fr)
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Stefan Beck
Fabian Kutter
Matthias Horn
Thomas Martin
Michael Wechs
Johannes Kaltenbach
Martin Brehmer
Peter Ziemer
Thomas KROH
Oliver Bayer
Max Bachmann
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • 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
    • F16H3/087—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
    • F16H3/089—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 all of the meshing gears being supported by a pair of parallel shafts, one being the input shaft and the other the output shaft, there being no countershaft involved
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • 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
    • F16H3/087—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
    • F16H3/091—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 including a single countershaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H61/68—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for stepped gearings
    • F16H61/684—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for stepped gearings without interruption of drive
    • F16H61/688—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for stepped gearings without interruption of drive with two inputs, e.g. selection of one of two torque-flow paths by clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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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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    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K2006/541—Transmission for changing ratio without reverse ratio using instead electric reversing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • 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
    • F16H2003/0826—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 wherein at least one gear on the input shaft, or on a countershaft is used for two different forward gear ratios
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/003—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds
    • F16H2200/0047—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising five forward speeds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/003—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds
    • F16H2200/0069—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising ten forward speeds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a hybrid drive train for a motor vehicle, with a double clutch arrangement which has a first and a second clutch which hold a common input member that can be connected to an internal combustion engine, the first clutch including a first output member and the second clutch includes a second output member, with a gear arrangement having a first sub-transmission and a second sub-transmission, wherein an input shaft of the first sub-transmission is connected to the first output member and wherein an input shaft of the second sub-transmission is verbun with the second output member, with an electrical Machine and with a control device.
  • the present invention also relates to a method for operating such a hybrid drive train.
  • a transmission arrangement of the type described above is known from document DE 10 2006 036 758 A1.
  • the automated dual clutch transmission disclosed there has two input shafts and at least one output shaft and an unsynchronized gear clutch, each of the input shafts having a separate motor clutch for connection to the drive shaft of a drive motor and a group of differently geared gears for connection to the output shaft - Gears are assigned, each with a fixed gear and an idler gear that can be shifted via an assigned gear clutch.
  • the two motor clutches are designed as unsynchronized claw clutches.
  • Two electric machines are provided as starting and synchronizing means, each of which is alternately in drive connection with one of the input shafts.
  • Double clutch transmissions have been an alternative to converter automatic transmissions for some years now.
  • Double clutch transmissions have a double clutch arrangement that can be connected on the input side to a drive machine such as an internal combustion engine.
  • An output member of a first friction clutch of the clutch assembly is connected to a first input shaft of a first sub-transmission, which is typically wise assigned to the even or odd forward gear steps.
  • An output member from a second friction clutch of the dual clutch arrangement is connected to a second input shaft of a second sub-transmission, which is typically assigned to the other forward gear stages.
  • the gear steps assigned to the partial transmissions can usually be switched on and off automatically.
  • one of the clutches of the double clutch assembly is closed.
  • a connecting gear stage can then be shifted in advance.
  • a gear change can then be carried out essentially without interruption of traction.
  • Motor vehicle transmissions are usually designed either for front or rear transverse installation in a motor vehicle, with particular attention being paid to a short axial length.
  • transmissions are designed for longitudinal installation in a motor vehicle, with particular attention being paid to a radially compact design.
  • an input shaft arrangement is often assigned two axially parallel countershafts, so that the power can flow either from the input shaft arrangement via one countershaft or via the other countershaft.
  • the countershafts are also designed as output shafts and, as a rule, both mesh with a differential for distributing drive power to driven wheels.
  • hybridization Another trend in the field of motor vehicle drive trains is so-called hybridization.
  • double clutch transmissions a typical variant can be seen in arranging an electrical machine concentrically to an input member of the double clutch arrangement.
  • the input element of the double clutch arrangement is usually connected to the internal combustion engine via a separating clutch or an internal combustion engine decoupling device.
  • each sub-transmission is assigned an electrical machine.
  • the double clutch arrangement is formed by two unsynchronized claw clutches.
  • the speed adjustments required for starting up and for synchronizing when changing gears are implemented via the electrical machines.
  • the unsynchronized dog clutches are combined in a common clutch block, which has two shift positions, in each of which one of the clutches is closed, and a neutral position with a completely interrupted power flow.
  • switching the clutches of the double clutch assembly is always necessary.
  • one or both electrical machines must be controlled for synchronization and / or load transfer.
  • the internal combustion engine must always synchronize itself with such gear changes.
  • a hybrid drive train for a motor vehicle with a double clutch arrangement which has a first and a second clutch which contain a common input member that can be connected to an internal combustion engine, the first clutch including a first output member and wherein the second clutch includes a second output member, with a Ge gear arrangement having a first partial transmission and a second partial transmission, where at an input shaft of the first sub-transmission with the first output member is verbun and wherein an input shaft of the second sub-transmission is connected to the second output member, with a third clutch for connecting the first and the second sub-transmission, with a first electrical machine that is connected to the A first input shaft is connected to a second electrical machine, which is connected to the second input shaft, and to a control device for controlling the double clutch arrangement, the transmission arrangement, the third clutch and the first and second electrical machines.
  • the above object is achieved by a method for operating a hybrid drive train of the type according to the invention, with the steps of using the gear steps of the egg sub-transmission by engaging the associated clutch of the double clutch arrangement in a combustion engine ferry operation or a hybrid driving operation to use the gear steps of the other sub-transmission by engaging the same clutch and the third clutch.
  • the above object is achieved by a method for operating a hybrid drive train of the type according to the invention, with the steps of opening the third clutch in a combustion engine ferry operation in a gear stage of one sub-transmission to open the other sub-transmission and the other sub-transmission Decouple an orderly electrical machine.
  • the above object is achieved by a method for operating a hybrid drive train of the type according to the invention, with the steps of providing drive power of the first electrical machine via the first sub-transmission in a purely electric motor ferry operation and at the same time drive power of the second electrical machine's second Provide partial transmission, whereby a power shift is realized in that one of the electrical machines maintains the tractive force via the assigned partial transmission, while a gear change is carried out in the other partial transmission.
  • the hybrid drive train according to the invention enables the fact that in one Nem internal combustion engine or hybrid driving gear changes can be carried out without having to operate the double clutch arrangement. Fer ner, since each sub-transmission is assigned its own electrical machine, both electrical machines can be provided for providing drive power to whoever.
  • both electrical machines can be used as a generator or as a motor in a serial operation.
  • serial operation is understood to mean that in a purely electromotive ferry operation by means of one of the two electric machines, the other electric machine is simultaneously driven by the internal combustion engine and operated as a generator in order to charge a vehicle battery.
  • the vehicle battery is preferably the same from which the electrical machine operating as a motor draws power.
  • the hybrid drive train it is possible to use an electric machine for synchronization when changing gear in an internal combustion engine ferry or hybrid driving mode, i.e. to support the internal combustion engine when synchronizing with an electric machine.
  • an electric machine for synchronization when changing gear in an internal combustion engine ferry or hybrid driving mode, i.e. to support the internal combustion engine when synchronizing with an electric machine.
  • one of the electrical machines is always connected to the internal combustion engine. This allows a load point shift on the internal combustion engine and this electric machine can assist in speed control when a shift element such as a clutch has to be synchronized.
  • the internal combustion engine therefore does not have to synchronize itself "by its own power", but is always "picked up" by one of the two electrical machines at its current speed.
  • one clutch of one sub-transmission remains closed for all states of this ferry operation, while the other clutch of the double clutch arrangement remains open during all states of this ferry operation.
  • a purely electromotive ferry operation it is possible with the hybrid drive train according to the invention to open both clutches of the double clutch arrangement and to close the third clutch, so that the two electric machines are coupled to one another and together provide drive power via a single gear stage can.
  • the second clutch of the double clutch arrangement which is preferably always opened in normal internal combustion engine ferry operation and in normal hybrid driving operation, is preferably closed in serial operation.
  • serial operation an electric machine works as a motor and provides electromotive power for a purely electromotive ferry operation, for example for a ferry operation in a starting gear (first gear) to drive a vehicle in what is known as a "creep gear".
  • the speed of the vehicle is usually below a speed at which the internal combustion engine can be used as the drive motor (due to the translation of the lowest gear or starting gear).
  • the serial operation described above can be implemented.
  • the first input shaft and the second input shaft are preferably arranged coaxially with one another.
  • the first input shaft is preferably designed as an inner shaft.
  • the second input shaft is preferably designed as a hollow shaft.
  • the gear arrangement preferably has exactly one countershaft.
  • the one countershaft is also an output shaft of the transmission arrangement.
  • the countershaft is preferably connected to a driven wheel which is designed to drive a power distribution arrangement such as a differential.
  • switchable gear sets are understood to mean gear sets which have an idler gear and a fixed gear which are in meshing engagement with one another and which are by means of an assigned clutch are switchable.
  • the idler gear of this gear set is non-rotatably connected to the associated shaft.
  • the gear sets are preferably spur gear sets, which preferably each connect one of the two input shafts and the countershaft to one another.
  • Each gear set is preferably assigned a regular forward gear, i. a fixed translation.
  • the transmission arrangement preferably does not have a gear set that is assigned to a reverse gear.
  • Driving backwards is preferably realized only via one of the electrical machines.
  • the third clutch preferably connects the first input shaft and the second input shaft.
  • the third clutch is preferably not such a clutch that is used to set up a so-called winding gear stage in the transmission arrangement. Because when setting up a winding gear stage, two gear sets from each of the two sub-transmissions are usually involved in order to achieve the lowest possible or the highest possible translation, so to enable a high spread of the transmission arrangement. In the present case, however, power is preferably only transmitted via one gear set either from the first input shaft to the countershaft or from the second input shaft to the countershaft, so that the spread of the transmission arrangement is preferably exclusively due to the translations of the regular forward gear stages. Consequently, the transmission arrangement can generally operate with a high degree of efficiency.
  • the first partial transmission is assigned to the odd gear stages.
  • the second partial transmission is assigned to the straight forward gear stages in a preferred embodiment.
  • connection is understood in particular to mean that the two elements to be connected are permanently connected to one another in a rotationally fixed manner; alternatively, however, if necessary, they can be connected to one another in a rotationally fixed manner.
  • a rotationally fixed connection is understood to mean that the elements connected in this way rotate at a speed that is proportional to one another.
  • the electrical machines are preferably arranged axially parallel to the transmission arrangement.
  • the longitudinal axes of the electrical machines are consequently preferably arranged parallel, but offset to both the input shafts and the countershaft.
  • the sequence of the elements starting from an input of the transmission arrangement, is as follows: gear set for forward gear stage 4, clutch pack for forward gear stages 4 and 2, gear set for forward gear stage 2, clutch pack with the third clutch and a clutch pack for the forward gear stage 3 (or forward gear 5), gear set for forward gear 3 (or 5), gear set for forward gear 1, clutch pack for forward gears 1 and 3 (or 1 and 5), and gear set for forward gear 3 (or 5) .
  • the clutch packs for forward gear stages 2 and 4 and 1 and 3 are preferably arranged on a countershaft.
  • a Heidelbergkupplungspa ket which includes the third clutch and a clutch for the forward gear stage 5 or 3, is preferably arranged coaxially to the input shafts.
  • control device is set up to set up at least the following driving modes:
  • the control device is also set up to set up a hybrid ferry operation in which drive power is provided by the internal combustion engine and electromotive drive power is provided by the first electrical machine and / or the second electrical machine.
  • the hybrid driving mode can be a drive mode, but it can also be a mode in which mechanical drive power is at least partially se is fed into the electrical machines in order to operate them as a generator for charging a vehicle battery.
  • the hybrid drive train is preferably also set up to carry out a so-called sailing operation, in which the internal combustion engine is decoupled starting from a medium or high driving speed and the driving speed is maintained, for example by intermittent operation of one or both electrical machines. Stand charging is also possible.
  • the hybrid drive train can consequently be operated in all conceivable electromotive, combustion engine or hybrid driving modes.
  • the third clutch and a clutch for shifting a gear set of a partial transmission are included in a clutch pack.
  • a clutch pack is generally understood to mean an arrangement of two clutch systems which can be operated alternatively by means of a single operating device. Furthermore, a clutch pack generally has a neutral position in which none of the two clutch clutches of the pack is closed. Such a clutch pack can also be referred to as a double shift element.
  • the gear set that can be shifted with the clutch pack is assigned to that sub-transmission whose assigned clutch is always closed in the internal combustion engine ferry mode and in hybrid driving mode.
  • This gear set is preferably assigned to the first partial transmission that is assigned to the forward gear stages. It is particularly preferred if the gear set is assigned to forward gear stage 5 or forward gear stage 3.
  • the first clutch of the double clutch arrangement and / or the second clutch of the double clutch arrangement and / or the third clutch and / or at least one clutch of the gear arrangement is designed as a dog clutch, that is, as a non-synchronized shift element.
  • a dog clutch has in particular no friction elements for synchronizing components to be connected to one another.
  • each sub-transmission is assigned its own electrical machine, functions of synchronization and / or load transfer can be carried out by means of the electrical machines.
  • the above-mentioned clutches can be designed as claw clutches, so that savings potentials arise with regard to the axial and / or radial installation space as well as weight advantages.
  • the two clutches of the double clutch arrangement can be actuated independently of one another by means of their own actuating devices. It is particularly preferred, however, if the first clutch and the second clutch of the Doppelkupp treatment arrangement are included in a clutch pack that is actuated by means of a single actuating device.
  • the clutch pack consequently has a first position in which the first clutch is closed, a second position in which the second clutch is closed, and a third position in which neither the first clutch nor the second clutch is closed, i.e. a neutral position .
  • the first electrical machine is connected to the first input shaft via a gear set of the first sub-transmission and / or the second electrical machine is connected to the second input shaft via a gear set of the second sub-transmission.
  • the electrical machines coaxially with, for example, the respective input shafts of the partial transmissions. It is preferred, however, if the electrical machines are arranged axially parallel to the input shaft arrangement.
  • the connection with the respective input shaft can then take place via a belt drive or a gear set.
  • a separate wheel set can be provided for this purpose. This can have the advantage of an optimal translation connection.
  • the connection of the electrical machines nen takes place via respective gear sets. This can save weight.
  • a gear ratio can preferably be adjusted in that a machine pinion of the respective electrical machine is not connected directly to a gear of the gear set or meshes with it, but an intermediate gear is interposed so that the electrical machines start with an optimized gear ratio the respective sub-transmissions can be connected.
  • the electrical machines can be implemented as relatively high-speed machines that can consequently be built compactly.
  • gear set of the first sub-transmission, via which the first electrical machine is connected to the first input shaft is assigned to the highest gear of the first sub-gear, and / or if the gear set of the second sub-gear via which the second electrical machine is connected to the second input shaft, the highest gear of the second Operage transmission is assigned.
  • the gear set of the first partial transmission via which the first electrical machine is connected to the first input shaft, is arranged at a first axial end of the gear arrangement, and / or the gear set of the second partial transmission, via which the second electrical machine is connected the second input shaft is connected, is arranged at a second axial end of the transmission arrangement.
  • the first Operage gear is assigned to the odd forward gear steps and has three gear sets that are assigned to different forward gear steps, and / or the second Generalge is preferably assigned to the even forward gear steps and has two or three gear sets that are different Forward gear stages are assigned.
  • a combustion engine-powered ferry operation can be implemented over a wide speed range. For very low speed ranges, it may only be possible to drive with an electric motor.
  • the gear arrangement therefore preferably has only five or six gear set levels. Furthermore, the transmission arrangement preferably has only three shift clutch levels, in each of which preferably exactly one shift clutch package is arranged.
  • the transmission arrangement preferably has only four actuating devices, three of which are assigned to the clutch packs of the transmission arrangement and one of which is assigned to the double clutch arrangement.
  • the first electrical machine and the second electrical machine are structurally identical.
  • the two electrical machines can then work quasi "equally" within the Gereteanord voltage and can both be operated alternatively as a prime mover for driving a motor vehicle and / or as a generator for charging a vehicle battery.
  • the transmission arrangement preferably has only one countershaft, which is preferably connected to a power distribution device via only one output gear set,
  • a serial operation can be implemented both by means of the first electrical machine and by means of the second electrical machine as a generator,
  • An internal combustion engine ferry operation and a hybrid driving operation are particularly preferably set up so that one of the two clutches of the double clutch arrangement is always closed and the other clutch always remains open (depending on the gear, the third clutch is opened or closed).
  • FIG. 1 shows a schematic wheel set illustration of an embodiment of a hybrid drive train
  • FIG. 2 shows a schematic power flow representation of a further embodiment of a hybrid drive train
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a further embodiment of a hybrid drive train
  • FIG. 5 shows a switching table for an internal combustion engine and a hybrid driving mode of the hybrid drive train of FIG. 1;
  • FIG. 7 shows a switching table for an electromotive ferry operation by means of the second electrical machine.
  • FIG. 1 a hybrid drive train for a motor vehicle, in particular a passenger vehicle, is shown in schematic form and is generally designated by 10.
  • the hybrid drive train 10 has an internal combustion engine 12 which is connected to an input member of a double clutch arrangement 14.
  • the Doppelkupp treatment arrangement 14 is the output side with a hybrid transmission assembly 16 verbun the.
  • An output of the hybrid transmission arrangement 16 is connected to a power distribution device 18, which can be designed, for example, as a mechanical differential and can distribute the drive power to two driven wheels 20L, 20R of the motor vehicle.
  • the hybrid drive train 10 also contains a control device 22 for controlling all of its components.
  • the double clutch arrangement 14 is arranged on an axis A1 which is coaxial with a crankshaft of the internal combustion engine 12.
  • the double clutch arrangement 14 can have two friction clutches or one friction clutch and one unsynchronized claw clutch.
  • the Doppelkupplungsanord includes two unsynchronized dog clutches K1 and K2.
  • the two clutches K1, K2 have a common input element EG which is connected to the crankshaft of the internal combustion engine 12 in a rotationally fixed manner.
  • the first clutch K1 has a first output member AG1.
  • the second clutch K2 has a second output member AG2.
  • the output members AG1, AG2 are arranged coaxially to one another.
  • the transmission arrangement 16 has a first input shaft 24 and a second input shaft 26.
  • the input shafts 24, 26 are arranged coaxially to one another and to the axis A1.
  • the first input shaft 24 is designed as an inner shaft.
  • the second A input shaft 26 is designed as a hollow shaft.
  • the transmission arrangement 16 also includes a countershaft 28, which is designed as an output shaft 28 and is arranged coaxially to a second axis A2.
  • the output shaft 28 is connected via a driven gear set 30 to the power distribution device 18, which is arranged coaxially to an axis A3.
  • a parking lock wheel can be fixed in a rotationally fixed manner, by means of which the hybrid drive train 10 can be immobilized.
  • the associated parking lock device is not shown for reasons of clarity.
  • the transmission arrangement 16 has a first partial transmission 32 and a second partial transmission 34.
  • the partial transmissions 32, 34 are arranged axially offset from one another.
  • the first partial transmission 32 is arranged adjacent to a first axial end of the Gereteanord voltage 16.
  • the second partial transmission 34 is arranged adjacent to a second axial end of the transmission arrangement 16, the second axial end being is adjacent to the double clutch arrangement 14.
  • the subtransmissions 30, 32 have a plurality of shiftable gear sets which each connect an input shaft and the output shaft 28 in the shifted state.
  • the first partial transmission 32 has a first gear set 36 for forward gear stage 1 and a second gear set 38 for forward gear stage 3.
  • the second gear set 38 is arranged closer to the first axial end of the transmission arrangement 16 than the first gear set 36.
  • a first clutch pack 40 is arranged between the first gear set 36 and the second gear set 38, coaxial with the axis A2.
  • the first clutch pack 40 contains a first clutch A for shifting the first gear set 36 and a second clutch C for shifting the second gear set 38.
  • the two clutches A, C are alternatively switchable and are designed as unsynchronized dog clutches. Switching a wheel set includes the non-rotatable connection of a loose wheel of the respective wheel set with an assigned shaft.
  • the first gear set 36 is switched by connecting an idler gear of the first gear set 36 rotatably mounted on the output shaft 28 to the output shaft 28 so as to bring the first gear set into the power flow.
  • the first partial transmission 32 also has a third gear set 42 for the forward gear stage 5.
  • the third gear set 42 is arranged closer to the second axial end of the transmission arrangement 16 than the first gear set 36.
  • the third gear set 42 can be shifted by means of a clutch E and has an idler gear which is rotatably mounted on the first input shaft 24.
  • the second partial transmission 34 has a fourth gear set 48 for the forward gear stage 2 and a fifth gear set 50 for the forward gear stage 4.
  • the fifth wheel set 50 is arranged closer to the second axial end than the fourth wheel set 48.
  • a second clutch pack 52 is arranged between the wheel sets 48, 50, coaxially to the axis A2.
  • the second clutch pack 52 has a shift clutch B for shifting the fourth gear set 48 and a clutch D for shifting the fifth wheel set.
  • the clutches B and D are received in the second clutch pack 52 in such a way that they can be actuated alternatively.
  • the transmission arrangement 16 consequently has five gear set levels, namely starting from the second axial end to the first axial end in the following order: gear set 50 for forward gear stage 4, gear set 48 for forward gear stage 2, gear set 42 for forward gear stage 5, gear set 36 for forward gear stage 1 and gear set 38 for forward gear stage 3.
  • the hybrid drive train 10 also has a first electrical machine 56, which is arranged coaxially to a fourth axis A4.
  • the first electrical machine 56 has a first pinion 58 which is non-rotatably connected to a rotor of the first electrical Ma machine 56 and is coaxial with the axis A4.
  • the first pinion which can also be referred to as the first machine pinion, is connected to a gear set of the first sub-gear 32, in the present case with the second gear set 38, via a first intermediate gear 59, which is rotatably mounted on an axis that is not specified for forward gear 3. More precisely, the first pinion 58 meshes with the first intermediate gear 59, and the first intermediate gear 59 meshes with a fixed gear of the second gear set 38, the fixed gear being connected to the first input shaft 24 in a rotationally fixed manner.
  • the hybrid drive train 10 also has a second electrical machine 60, which is arranged axially parallel to the input shafts 24, 26, namely coaxially to a fifth axis A5.
  • the second electrical machine has a second pinion (second machine pinion) 62, which is arranged coaxially to the axis A5.
  • the second pinion 62 is connected to the second input shaft 26 via a gear set of the second partial transmission 34.
  • the second pinion 62 is connected to the fifth gear set for the forward gear stage 4 via a second intermediate gear 63.
  • the second pinion 62 meshes with the second intermediate gear 63, which is rotatably mounted on an unspecified axis, and the second intermediate gear 63 meshes with a fixed gear of the fifth gear set 50, the fixed gear being non-rotatably connected to the second input shaft 26 .
  • the five axes A1, A2, A3, A4, A5 are all aligned parallel to one another.
  • the double clutch arrangement 14 is arranged adjacent to the second axial end of the transmission arrangement 16.
  • the output gear set 30 is also if arranged on the second axial side of the gear assembly 16 and is preferably axially aligned with the double clutch assembly 14 and is approximately in a plane therewith. Between the output gear set 30 and the fifth gear set 50, the parking lock wheel P can be set on the output shaft 28.
  • the electrical machines 56, 60 are each connected to a gear set of their assigned sub-transmission, which is assigned to the highest gear of that sub-transmission. Furthermore, the electrical machines 56, 60 are each connected to their respective sub-transmission via a gear set, which is preferably arranged adjacent to an axial end of the transmission arrangement. The wheel sets are located at opposite axial ends.
  • the electrical machines 56, 60 are arranged axially overlapping one another.
  • the connection via intermediate gears 59, 63 enables high gear ratios to be set up for the respective gear sets, so that relatively high-speed electrical machines can be used which are compact in construction.
  • the hybrid transmission arrangement has exactly five forward gear stages and no reverse gear stage.
  • a reverse drive mode can only be set up by means of the hybrid drive train 10 if one of the electrical machines 56 or 60 is driven in the opposite direction of rotation.
  • the gear arrangement 16 has no winding gear stages.
  • Each gear set 36 to 50 has exactly one idler gear and one fixed gear, the idler gears of the gear sets 36, 38, 48, 50 being rotatably mounted on the output shaft 28, and the idler gear of the gearset 42 being rotatably mounted on the first input shaft 24 .
  • the hybrid drive train 10 also has a third clutch K3, which can also be referred to as a bridge clutch.
  • the third clutch is used to connect the first input shaft 24 and the second input shaft 26.
  • the third clutch K3 is arranged adjacent to the fourth gear set 48 for the forward gear stage 2 and is in one with the clutch E for the third gear set 42 for shifting the fifth forward gear stage third Wegkupp treatment package 66 added.
  • the third clutch K3, like the clutch systems A, B, C, D, E, is implemented as a non-synchronized claw clutch.
  • the third clutch pack 66 is arranged coaxially to the first axis A1, to be precise between the wheel sets 42, 48.
  • the double clutch arrangement 14 and the three clutch assemblies 40, 52, 66 can be operated by means of four operating devices S1 to S4.
  • An actuating device S1 is used to actuate the double clutch arrangement 14 and can either close the clutch K1 or close the clutch K2 or set up a neutral position.
  • the first clutch pack 40 can be actuated by means of a fourth actuating device S4.
  • the fourth actuating device S4 either the clutch A can be closed or the clutch C can be closed or a neutral position can be set up.
  • the second clutch pack 52 can be actuated by means of a third actuating device S3 in order either to close clutch D or to close clutch B or to set up a neutral position.
  • the third clutch pack 66 can be switched by means of a second actuation device S2 in order to either close the clutch K3, or to close the clutch E or to set up a neutral position.
  • a further embodiment of a hybrid drive train 10 ' is shown, which generally corresponds to the drive train 10 of FIG. 1 ent in terms of and functionality.
  • the same elements are therefore indicated by the same reference symbols.
  • drive power can be fed from the internal combustion engine either via the clutch K1 to the first partial transmission 32 or via the clutch K2 to the second partial transmission 34.
  • Drive power of the first electrical machine can be fed directly into the first partial transmission 32, or via the clutch K1 to the internal combustion engine 12 (for example, to start it).
  • Drive power of the second electric machine 60 can be introduced directly into the second Generalge gear 34 or via the clutch K2 to the internal combustion engine 12, for example to start it.
  • first partial transmission 32 and the second partial transmission 34 can be connected to one another via a third clutch K3, so that, for example, when the clutch K1 is closed, combustion engine power can flow via the clutch K3 to the second partial transmission 34.
  • the first electrical machine 56 can be switched to idle so that it rotates with virtually no loss, or it can be operated as a generator or as an electric motor.
  • the power of the combustion engine 12 can be passed to the first partial transmission 32 when the clutch K3 is closed.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a hybrid drive train 10 ′′ which generally corresponds to the drive train 10 of FIG. 1 in terms of structure and mode of operation. The same elements are therefore identified by the same reference symbols. The following essentially explains the differences.
  • the gear sets for the forward gear stages 3 and 5 are interchanged in the first partial transmission 32. Consequently, the second gear set 38 ′′ for the forward gear stage 3 is arranged closer to the second axial end of the transmission arrangement 16 than the third gear set 42 ′′ for the forward gear stage 5, which is arranged adjacent to the first axial end of the transmission arrangement 16. Accordingly, the third clutch pack 66 ′′ includes the third clutch K3 and the clutch C for shifting the second gear set 38 ′′ for the forward gear stage 3.
  • the first clutch pack 40 ′′ also includes clutch A for switching the first gear set 36 for forward gear stage 1 and clutch E for engaging third gear set 42 ′′ for forward gear stage 5.
  • FIG. 3 also shows that the first electrical machine 56 and / or the second electrical machine 60 does not necessarily have to be connected to the respective associated input shaft 24, 26 via a gear set. Rather, it is also possible to set a first gear (first machine gear) 70 on the first output shaft 24, which is engaged with the first pinion 58 directly or via a first inter mediate gear 59 ".
  • first gear (first machine gear) 70 on the first output shaft 24, which is engaged with the first pinion 58 directly or via a first inter mediate gear 59 ".
  • a second gearwheel (second machine gearwheel) 72 can be fixed on the second output shaft 26, which meshes with the second pinion 62 directly or via a second intermediate gear 63 "'.
  • the first gear 70 and / or the second gear 72 can provide an additional degree of freedom that simplifies the implementation of the pre-translation.
  • the first gear 70 is preferably in one plane with the first clutch pack 40 ′′, so that this implementation is possible in a length-neutral manner.
  • the second gear 72 is axially aligned with the second clutch pack 52, so that the provision of the second gear 72 does not result in any extension of the installation space.
  • the toothed edges 70, 72 are not provided, but rather a connection is to be made via the gear sets that are arranged at the axial ends of the gear assembly 16, the following advantage can be achieved. Because in this case the first electric machine 56 can be connected to the first input shaft 24 via that gear set 42 ′′ which represents the highest ratio of the first partial transmission 32, so that a greater ratio can be realized in the electric Fährbe drive.
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment of a double clutch arrangement 14 '' 'which can be used in each of the drive trains described above as an alternative to the double clutch arrangements 14 used there.
  • the double clutch arrangement 14 '' ' includes a second clutch K2, which, as in the case of the double clutch arrangement 14, is designed as a non-synchronized claw clutch and which can be actuated by means of an actuating device S1.
  • the Doppelkupplungsan order 14 '"a clutch KT" is provided in the form of a normally open friction clutch, which can be actuated either by means of the same actuating device S1 or by means of its own actuating device S1a, independently of the actuating device S1.
  • the design of the first clutch KT "as a normally open friction clutch can have the advantage that the first clutch KT" can also be opened under load, for example in the event of emergency braking. This means that the internal combustion engine can also be decoupled in such an emergency.
  • the second clutch K2 (as will also be explained below) is not used to set up a power flow for forward gear stages of the transmission arrangement 16, but essentially to couple the second electrical machine 60 to the internal combustion engine 12.
  • a switching table of the switching elements K1, K2, K3, A-E is shown in a purely internal combustion engine ferry operation or in a hybrid driving operation, in which the drive power is provided by the internal combustion engine and optionally by an electric motor.
  • the first clutch K1 is always closed and the second clutch K2 of the double clutch arrangement 14 is open.
  • the clutch A is closed and all other clutches B to E are geöff net.
  • the third clutch K3 is also open. Power consequently flows from the internal combustion engine via the first clutch K1 and the first input shaft 24 to the first gear set 36, and from there via the clutch A to the output shaft 28.
  • the clutch A for the forward gear stage 1 is then opened, the tractive force being supported by the second electric machine 60 and the gear set 48 which has already been engaged for the forward gear stage 2.
  • the third clutch K3 can then be closed, the synchronization required for this taking place on the one hand by adjusting the speed of the internal combustion engine 12, but also by means of corresponding synchronization measures on the second electrical machine 16.
  • power therefore flows from the internal combustion engine 12 via the first clutch K1, the first input shaft 24, the closed third clutch K3, the second input shaft 26 and the gear set 48 for the second forward gear to the output shaft 28.
  • the third clutch K3 When changing to the forward gear stage V3, the third clutch K3 is again opened, the tractive force is supported by the second electric machine 60, and then the connecting gear stage 3 in the first sub-transmission 32 can be closed by closing the clutch C.
  • the necessary synchronization can take place here by means of the first electrical machine 56.
  • the load can then be taken over by means of the first electric machine 56, and the clutch B of the forward gear stage 2 can be opened.
  • a purely electric motor ferry operation by means of the first electrical Ma machine is shown.
  • a first electrical gear stage E1 .1 only the clutch A for the forward gear stage 1 is closed.
  • a second electrical forward In gear stage E1 .2 only clutch C is closed.
  • a third elektromotori's gear stage E1.3 the clutch E is closed.
  • FIG. 7 shows a purely electromotive ferry operation by means of the second electric machine 60.
  • a first gear stage E2.1 only the clutch B is closed.
  • a second electrical gear stage E2.2 only the clutch D is closed.
  • clutch B in the second sub-transmission can be closed and the second electric machine can consequently maintain the tractive force during the shifting process in the first sub-transmission.
  • the third clutch is used to connect the second input shaft 26 to the first input shaft 24 and consequently always to feed internal combustion engine power into the transmission arrangement 16 via the first input shaft 24.
  • the first electrical machine 56 assigned to the first partial transmission 32 is consequently always connected in a rotationally fixed manner to the internal combustion engine during this ferry operation. This makes it possible to set up load point shifts on the internal combustion engine, and the first electric machine can assist in speed control when a synchronization process is to take place. In other words, since the first clutch K1 always remains closed, the first electric machine 56 can support the internal combustion engine 12 when synchronizing.
  • the third clutch K3 In order to integrate the third clutch K3 required for this into the transmission arrangement as efficiently as possible, it is included in the third clutch pack 66. Since the third clutch K3 is consequently integrated with a clutch in a clutch pack that is assigned to that sub-transmission whose assigned clutch K1 of the dual clutch arrangement 14 is always engaged in the internal combustion engine or hybrid driving mode, the internal combustion engine can use all gear stages of the transmission.
  • the second clutch K2 is closed when a so-called serial operation is set up.
  • the first clutch K1 is opened here.
  • a purely electric motor-driven ferry operation is set up in one gear stage, for example in forward gear stage 1.
  • the internal combustion engine 12 drives the second electric machine 60 via the closed second clutch K2 and operates it as a generator, see above that the power drawn from a vehicle battery by the first electric machine 56 in this purely electric ferry operation can be fed in again at the same time via the second electric machine 60, at least partially.
  • the serial operation is used in particular in what is known as a creep mode, in which the vehicle speed is less than a minimum speed that can be set by the internal combustion engine.
  • That sub-transmission 32 which is assigned to clutch K1, which is always closed in internal combustion engine operation, preferably also contains the highest forward gear of the transmission arrangement 16.
  • the second electric machine 60 can be decoupled to avoid drag losses.
  • the first electrical machine 56 can remain coupled to the To supply the vehicle electrical system with electrical energy (operation as a generator), or to set up a boost operation (operation as a motor).
  • the desired gear stage is first engaged in the second sub-transmission by closing the associated Wegkupp ment (D or B). This takes place with the aid of a synchronization by means of the second electrical machine 60, the second electrical machine changing to this target gear stage in the second sub-transmission 34 without load. Then the second electrical machine 60 supports the tractive force during the shift via the target gear already engaged.
  • the clutch of the first sub-transmission which is assigned to the start or source gear stage, opens and then the third clutch K3 is closed, the internal combustion engine 12 and the first electric machine 56 interacting during synchronization.
  • the second electric machine 60 When shifting from the second partial transmission 34 into a gear stage of the first partial transmission 32, the second electric machine 60 initially supports the tractive force during the shift in the source gear stage or the actual gear.
  • K3 is first opened and one of the shifting elements A, C, E closes, with the internal combustion engine 12 and the first electrical machine 56 interacting in the event of the necessary synchronization.
  • the output gear stage (actual gear stage) in the second sub-transmission can be opened.
  • stationary charging can also take place with the hybrid drive train at a standstill.
  • the first clutch K1 can be closed and the drive power of the internal combustion engine is fed into the first electrical machine 56 via the first input shaft 24.
  • the second clutch K2 remains open, and the clutches A, C, E of the first partial transmission 32 remain open, so the first partial transmission 32 remains in neutral.
  • either stationary charging can take place, but the internal combustion engine 12 can also be started by means of the first electrical machine 56.
  • the internal combustion engine drives both electrical machines and both work as a generator to charge a motor vehicle battery.

Abstract

Hybrid-Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Doppelkupplungsanordnung (14), die eine erste und eine zweite Kupplung (K1, K2) aufweist, die ein gemeinsames, mit einem Verbrennungsmotor (12) verbindbares Eingangsglied (EG) beinhalten, wobei die erste Kupplung (K1) ein erstes Ausgangsglied (AG1) beinhaltet und wobei die zweite Kupplung (K2) ein zweites Ausgangsglied (AG2) beinhaltet, mit einer Getriebeanordnung (16), die ein erstes Teilgetriebe (32) und ein zweites Teilgetriebe (34) aufweist, wobei eine Eingangswelle (24) des ersten Teilgetriebes (32) mit dem ersten Ausgangsglied (AG1) verbunden ist und wobei eine Eingangswelle (26) des zweiten Teilgetriebes (34) mit dem zweiten Ausgangsglied (AG2) verbunden ist, mit einer dritten Kupplung (K3) zum Verbinden des ersten und des zweiten Teilgetriebes (32, 34), mit einer ersten elektrischen Maschine (56), die mit der ersten Eingangswelle (24) verbunden ist, mit einer zweiten elektrischen Maschine (60), die mit der zweiten Eingangswelle (26) verbunden ist, und mit einer Steuereinrichtung (22) zum Ansteuern der Doppelkupplungsanordnung (14), der Getriebeanordnung (16), der dritten Kupplung (K3) sowie der ersten und der zweiten elektrischen Maschine (56, 60).

Description

Hybrid-Antriebsstranq für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Antriebsstranges
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hybrid -Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer Doppelkupplungsanordnung, die eine erste und eine zweite Kupplung aufweist, die ein gemeinsames, mit einem Verbrennungsmotor verbindbares Eingangsglied bein halten, wobei die erste Kupplung ein erstes Ausgangsglied beinhaltet und wobei die zweite Kupplung ein zweites Ausgangsglied beinhaltet, mit einer Getriebeanordnung, die ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe aufweist, wobei eine Eingangs welle des ersten Teilgetriebes mit dem ersten Ausgangsglied verbunden ist und wobei eine Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mit dem zweiten Ausgangsglied verbun den ist, mit einer elektrischen Maschine und mit einer Steuereinrichtung.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Hybrid-Antriebsstranges.
Eine Getriebeanordnung der oben beschriebenen Art ist bekannt aus dem Dokument DE 10 2006 036 758 A1 . Das dort offenbarte automatisierte Doppelkupplungsgetriebe weist zwei Eingangswellen sowie mindestens eine Abtriebswelle und eine unsynchroni- sierte Gangkupplung auf, wobei jeder der Eingangswellen zur Verbindung mit der An triebswelle eines Antriebsmotors jeweils eine separate Motorkupplung und zur Verbin dung mit der Abtriebswelle jeweils eine Gruppe von unterschiedlich übersetzten Gang- Zahnrädern mit jeweils einem Festrad und einem über eine zugeordnete Gangkupplung schaltbaren Losrad zugeordnet sind. Zur Vereinfachung des Aufbaus und der Steuer barkeit sind die beiden Motorkupplungen als unsynchronisierte Klauenkupplungen aus gebildet. Als Anfahr- und Synchronisiermittel sind zwei Elektromaschinen vorgesehen, die wechselweise jeweils mit einer der Eingangswellen in Triebverbindung stehen.
Doppelkupplungsgetriebe stellen sei einigen Jahren eine Alternative zu Wandler- Automatikgetrieben dar. Doppelkupplungsgetriebe weisen eine Doppelkupplungsanord nung auf, die eingangsseitig mit einer Antriebsmaschine wie einem Verbrennungsmotor verbindbar ist. Ein Ausgangsglied einer ersten Reibkupplung der Kupplungsanordnung ist mit einer ersten Eingangswelle eines ersten Teilgetriebes verbunden, das typischer- weise den geraden oder den ungeraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet ist. Ein Aus gangsglied einer zweiten Reibkupplung der Doppelkupplungsanordnung ist mit einer zweiten Eingangswelle eines zweiten Teilgetriebes verbunden, das typischerweise den anderen Vorwärtsgangstufen zugeordnet ist.
Die den Teilgetrieben zugeordneten Gangstufen können in der Regel automatisiert ein- und ausgelegt werden. Im normalen Fährbetrieb ist eine der Kupplungen der Doppel kupplungsanordnung geschlossen. In dem anderen inaktiven Teilgetriebe kann dann eine Anschlussgangstufe vorab geschaltet werden. Durch überschneidende Betätigung der zwei Reibkupplungen kann dann ein Gangwechsel im Wesentlichen ohne Zug kraftunterbrechung durchgeführt werden.
Kraftfahrzeuggetriebe werden in der Regel entweder für den Front- oder Heck- Quereinbau in einem Kraftfahrzeug konstruiert, wobei insbesondere auf eine kurze axia le Baulänge geachtet wird. Alternativ hierzu werden Getriebe für einen Längseinbau in einem Kraftfahrzeug konstruiert, wobei insbesondere auf eine radial kompakte Bauwei se geachtet wird.
Bei den Front- bzw. Heck-Quer-Getrieben sind einer Eingangswellenanordnung häufig zwei achsparallel angeordnete Vorgelegewellen zugeordnet, so dass der Leistungsfluss entweder von der Eingangswellenanordnung über die eine Vorgelegewelle oder über die andere Vorgelegewelle erfolgen kann. Die Vorgelegewellen sind dabei auch als Ausgangswellen ausgebildet und stehen in der Regel beide mit einem Differential zur Verteilung von Antriebsleistung auf angetriebene Räder in Eingriff.
Ein weiterer Trend auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugantriebsstränge ist die sogenannte Hybridisierung. Generell bedeutet dies, dass einem Antriebsmotor in Form einer Ver brennungsmaschine eine elektrische Maschine als weitere Antriebsmaschine zugeord net wird. Hierbei wird zwischen einer Vielzahl von unterschiedlichen Konzepten unter schieden, die jeweils eine unterschiedliche Anbindung der elektrischen Maschine an das Getriebe vorsehen. Bei Doppelkupplungsgetrieben ist eine typische Variante darin zu sehen, eine elektrische Maschine konzentrisch zu einem Eingangsglied der Doppel kupplungsanordnung anzuordnen. Um in diesem Fall die elektrische Maschine nicht nur zum Unterstützen des Verbrennungsmotors verwenden zu können, sondern auch einen rein elektromotorischen Fährbetrieb einrichten zu können, ist das Eingangsglied der Doppelkupplungsanordnung dabei in der Regel über eine Trennkupplung bzw. eine Verbrennungsmotor-Abkoppeleinrichtung mit dem Verbrennungsmotor verbunden.
Die Hybridisierung von Getrieben stellt im Hinblick auf die eingangs genannten Anforde rungen an radialen und/oder axialen Bauraum hohe Anforderungen.
Bei dem Doppelkupplungsgetriebe, das aus der eingangs genannten DE 10 2006 036 758 A1 bekannt geworden ist, ist jedem Teilgetriebe eine elektrische Maschine zuge ordnet. Ferner ist die Doppelkupplungsanordnung durch zwei unsynchronisierte Klau enkupplungen gebildet. Die zum Anfahren und zum Synchronisieren bei Gangwechseln notwendigen Drehzahlanpassungen werden dabei über die elektrischen Maschinen rea lisiert. Die unsynchronisierten Klauenkupplungen sind in einem gemeinsamen Kupp lungsblock zusammengefasst, der zwei Schaltstellungen, in denen jeweils eine der bei den Kupplungen geschlossen ist, und eine Neutralstellung mit vollständig unterbroche nem Kraftfluss aufweist. Bei Gangwechseln in einem verbrennungsmotorischen Fährbe trieb ist immer ein Umschalten der Kupplungen der Doppelkupplungsanordnung not wendig. Ferner müssen je nach Art des Gangwechsels eine oder beide elektrische Ma schinen zur Synchronisierung und/oder zur Lastübernahme angesteuert werden. Ferner muss der Verbrennungsmotor bei derartigen Gangwechseln sich immer selber synchro nisieren.
Es ist vor diesem Hintergrund eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbes serten Hybrid -Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug sowie verbesserte Verfahren zum Betreiben eines solchen Hybrid-Antriebsstranges anzugeben.
Die obige Aufgabe wird zum einen gelöst durch einen Hybrid -Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer Doppelkupplungsanordnung, die eine erste und eine zweite Kupplung aufweist, die ein gemeinsames, mit einem Verbrennungsmotor verbindbares Eingangsglied beinhalten, wobei die erste Kupplung ein erstes Ausgangsglied beinhal tet und wobei die zweite Kupplung ein zweites Ausgangsglied beinhaltet, mit einer Ge triebeanordnung, die ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe aufweist, wo- bei eine Eingangswelle des ersten Teilgetriebes mit dem ersten Ausgangsglied verbun den ist und wobei eine Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mit dem zweiten Aus gangsglied verbunden ist, mit einer dritten Kupplung zum Verbinden des ersten und des zweiten Teilgetriebes, mit einer ersten elektrischen Maschine, die mit der ersten Ein gangswelle verbunden ist, mit einer zweiten elektrischen Maschine, die mit der zweiten Eingangswelle verbunden ist, und mit einer Steuereinrichtung zum Ansteuern der Dop pelkupplungsanordnung, der Getriebeanordnung, der dritten Kupplung sowie der ersten und der zweiten elektrischen Maschine.
Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Hybrid- Antriebsstranges der erfindungsgemäßen Art, mit den Schritten, bei einem verbren nungsmotorischen Fährbetrieb oder einem Hybrid-Fahrbetrieb die Gangstufen des ei nen Teilgetriebes durch Schließen der zugeordneten Kupplung der Doppelkupplungs anordnung zu nutzen und die Gangstufen des anderen Teilgetriebes durch Schließen derselben Kupplung und der dritten Kupplung zu nutzen.
Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Hybrid- Antriebsstranges der erfindungsgemäßen Art, mit den Schritten, in einem verbren nungsmotorischen Fährbetrieb in einer Gangstufe des einen Teilgetriebes die dritte Kupplung zu öffnen, um das andere Teilgetriebe und die dem anderen Teilgetriebe zu geordnete elektrische Maschine abzukoppeln.
Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Hybrid- Antriebsstranges der erfindungsgemäßen Art, mit den Schritten, in einem rein elektro motorischen Fährbetrieb Antriebsleistung der ersten elektrischen Maschine über das erste Teilgetriebe bereitzustellen und gleichzeitig Antriebsleistung der zweiten elektri schen Maschine über das zweite Teilgetriebe bereitzustellen, wobei eine Lastschaltung realisiert wird, indem eine der elektrischen Maschinen die Zugkraft über das zugeordne te Teilgetriebe aufrecht erhält, während in dem anderen Teilgetriebe ein Gangwechsel vollzogen wird.
Der erfindungsgemäße Hybrid-Antriebsstrang ermöglicht durch das Bereitstellen der dritten Kupplung zum Verbinden des ersten und des zweiten Teilgetriebes, dass in ei- nem verbrennungsmotorischen oder einem Hybrid-Fahrbetrieb Gangwechsel durchge führt werden können, ohne die Doppelkupplungsanordnung betätigen zu müssen. Fer ner, da jedem Teilgetriebe eine eigene elektrische Maschine zugeordnet ist, können beide elektrische Maschinen zum Bereitstellen von Antriebsleistung vorgesehen wer den.
Zudem können beide elektrische Maschinen als Generator oder als Motor in einem se riellen Betrieb verwendet werden. Unter einem seriellen Betrieb wird vorliegend ver standen, dass in einem rein elektromotorischen Fährbetrieb mittels einer der zwei elektrischen Maschinen die andere elektrische Maschine gleichzeitig von dem Verbren nungsmotor angetrieben und als Generator betrieben wird, um eine Fahrzeugbatterie zu laden. Die Fahrzeugbatterie ist vorzugsweise dieselbe, aus der die als Motor arbeitende elektrische Maschine Leistung entnimmt.
Zudem ist es mit dem erfindungsgemäßen Hybrid -Antriebsstrang möglich, bei Gang wechseln in einem verbrennungsmotorischen Fährbetrieb oder einem Hybrid- Fahrbetrieb eine elektrische Maschine zum Synchronisieren zu verwenden, also den Verbrennungsmotor beim Synchronisieren durch eine elektrische Maschine zu unter stützen. Mit anderen Worten ist in dem verbrennungsmotorischen Fährbetrieb oder in dem Hybrid-Fahrbetrieb immer eine der elektrischen Maschinen mit dem Verbren nungsmotor verbunden. Hierdurch ist eine Lastpunktverschiebung an dem Verbren nungsmotor möglich und diese elektrische Maschine kann bei der Drehzahlregelung unterstützen, wenn ein Schaltelement wie eine Schaltkupplung synchronisiert werden muss. Der Verbrennungsmotor muss sich folglich nicht aus "eigener Kraft" synchronisie ren, sondern wird immer von einer der beiden elektrischen Maschinen bei seiner aktuel len Drehzahl "abgeholt".
In dem verbrennungsmotorischen Fährbetrieb oder in dem Hybrid-Fahrbetrieb ist es bei Durchführung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens so, dass die eine Kupplung des einen Teilgetriebes für sämtliche Zustände dieses Fährbetriebes geschlossen bleibt, während die andere Kupplung der Doppelkupplungsanordnung während sämtlicher Zustände dieses Fährbetriebs geöffnet bleibt. In einem rein elektromotorischen Fährbetrieb ist es mit dem erfindungsgemäßen Hyb- rid-Antriebsstrang möglich, beide Kupplungen der Doppelkupplungsanordnung zu öff nen und die dritte Kupplung zu schließen, so dass die zwei elektrischen Maschinen mit einander gekoppelt werden und gemeinsam Antriebsleistung über eine einzige Gang stufe bereitstellen können. Alternativ ist es möglich, in einem rein elektromotorischen Fährbetrieb die beiden elektrischen Maschinen über ihre jeweiligen Teilgetriebe parallel zu betreiben und die dritte Kupplung geöffnet zu lassen.
Die zweite Kupplung der Doppelkupplungsanordnung, die vorzugsweise im normalen verbrennungsmotorischen Fährbetrieb und im normalen Hybrid-Fahrbetrieb immer ge öffnet ist, wird vorzugsweise bei dem seriellen Betrieb geschlossen. In dem seriellen Betrieb arbeitet eine elektrische Maschine als Motor und stellt elektromotorische Leis tung für einen rein elektromotorischen Fährbetrieb bereit, beispielsweise für einen Fährbetrieb in einer Anfahrgangstufe (erster Gang), um ein Fahrzeug in einem soge nannten "Kriechgang" anzutreiben. In einem solchen Kriechgang liegt die Fahrge schwindigkeit des Fahrzeugs in der Regel unterhalb einer Geschwindigkeit, bei der der Verbrennungsmotor als Antriebsmotor verwendet werden kann (aufgrund der Überset zung der niedrigsten Gangstufe bzw. Anfahrgangstufe). Um eine solche niedrige Fahr geschwindigkeit auch dauerhaft über die maximale Kapazität der Fahrzeugbatterie hin aus einrichten zu können, kann der oben beschriebene serielle Betrieb realisiert wer den.
Bei der Getriebeanordnung sind die erste Eingangswelle und die zweite Eingangswelle vorzugsweise koaxial zueinander angeordnet. Die erste Eingangswelle ist vorzugsweise als Innenwelle ausgebildet. Die zweite Eingangswelle ist vorzugsweise als Hohlwelle ausgebildet. Die Getriebeanordnung weist vorzugsweise genau eine Vorgelegewelle auf. Vorzugsweise ist die eine Vorgelegewelle gleichzeitig eine Ausgangswelle der Ge triebeanordnung. Vorzugsweise ist die Vorgelegewelle zu diesem Zweck mit einem Ab triebsrad verbunden, das dazu ausgebildet ist, eine Leistungsverteilungsanordnung wie ein Differential anzutreiben.
Unter schaltbaren Radsätzen werden vorliegend Radsätze verstanden, die ein Losrad und ein Festrad aufweisen, die miteinander kämmend in Eingriff stehen, und die mittels einer zugeordneten Schaltkupplung schaltbar sind. Bei einem geschalteten Radsatz ist das Losrad dieses Radsatzes mit der zugeordneten Welle drehfest verbunden. Die Radsätze sind vorzugsweise Stirnradsätze, die vorzugsweise jeweils eine der zwei Ein gangswellen und die Vorgelegewelle miteinander verbinden.
Jedem Radsatz ist vorzugsweise eine reguläre Vorwärtsgangstufe zugeordnet, d.h. eine feste Übersetzung. Die Getriebeanordnung weist vorzugsweise keinen Radsatz auf, der einer Rückwärtsgangstufe zugeordnet ist. Rückwärtsfahren wird vorzugsweise aus schließlich über eine der elektrischen Maschinen realisiert.
Die dritte Kupplung verbindet vorzugsweise die erste Eingangswelle und die zweite Eingangswelle. Die dritte Kupplung ist vorzugsweise keine solche Kupplung, die zur Einrichtung einer sogenannten Windungsgangstufe in der Getriebeanordnung verwen det wird. Denn bei dem Einrichten einer Windungsgangstufe werden in der Regel zwei Radsätze von jedem der zwei Teilgetriebe involviert, um eine möglichst niedrige oder eine möglichst hohe Übersetzung zu realisieren, also eine hohe Spreizung der Getrie beanordnung zu ermöglichen. Vorliegend wird Leistung jedoch vorzugsweise immer nur über einen Radsatz entweder von der ersten Eingangswelle zu der Vorgelegewelle oder von der zweiten Eingangswelle zu der Vorgelegewelle übertragen, so dass die Sprei zung der Getriebeanordnung sich vorzugsweise ausschließlich durch die Übersetzun gen der regulären Vorwärtsgangstufen ergibt. Folglich kann die Getriebeanordnung ge nerell mit einem hohen Wirkungsgrad arbeiten.
Das erste Teilgetriebe ist in einer bevorzugten Ausführungsform den ungeraden Gang stufen zugeordnet. In entsprechender Weise ist das zweite Teilgetriebe in einer bevor zugten Ausführungsform den geraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet.
Unter einer Verbindung wird vorliegend insbesondere verstanden, dass die zwei mitei nander zu verbindenden Elemente dauerhaft drehfest miteinander verbunden sind ; sie können alternativ aber bedarfsweise drehfest miteinander verbunden sein. Unter einer drehfesten Verbindung wird vorliegend verstanden, dass die so verbundenen Elemente mit einer zueinander proportionalen Drehzahl drehen. Die elektrischen Maschinen sind vorzugsweise achsparallel zu der Getriebeanordnung angeordnet. Die Längsachsen der elektrischen Maschinen sind folglich vorzugsweise parallel, jedoch versetzt zu sowohl den Eingangswellen als auch der Vorgelegewelle angeordnet.
In einer bevorzugten Variante ist die Reihenfolge der Elemente ausgehend von einem Eingang der Getriebeanordnung folgende: Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 4, Schalt kupplungspaket für die Vorwärtsgangstufen 4 und 2, Radsatz für die Vorwärtsgang stufe 2, Schaltkupplungspaket mit der dritten Kupplung und einer Schaltkupplung für die Vorwärtsgangstufe 3 (oder die Vorwärtsgangstufe 5), Radsatz für die Vorwärtsgangstu fe 3 (oder 5), Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 1 , Schaltkupplungspaket für die Vor wärtsgangstufen 1 und 3 (oder 1 und 5), und Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 3 (oder 5).
Die Schaltkupplungspakete für die Vorwärtsgangstufen 2 und 4 sowie 1 und 3 (oder 1 und 5) sind vorzugsweise an einer Vorgelegewelle angeordnet. Ein Schaltkupplungspa ket, das die dritte Kupplung beinhaltet sowie eine Schaltkupplung für die Vorwärtsgang stufe 5 oder 3, ist vorzugsweise koaxial zu den Eingangswellen angeordnet.
Die Aufgabe wird vollkommen gelöst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, wenigstens folgende Fahrbetriebsmodi einzurichten:
- einen rein verbrennungsmotorischen Fährbetrieb,
- einen rein elektrischen Fährbetrieb mittels der ersten elektrischen Maschine und
- einen rein elektrischen Fährbetrieb mittels der zweiten elektrischen Maschine.
Die Steuereinrichtung ist ferner dazu eingerichtet, einen Hybrid -Fährbetrieb einzurich ten, bei dem Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor und elektromotorische An triebsleistung von der ersten elektrischen Maschine und/oder der zweiten elektrischen Maschine bereitgestellt wird. Der Hybrid-Fahrmodus kann ein Antriebsmodus sein, kann jedoch auch ein Modus sein, bei dem mechanische Antriebsleistung zumindest teilwei- se in die elektrischen Maschinen eingespeist wird, um diese als Generator zum Laden einer Fahrzeugbatterie zu betreiben.
Der Hybrid-Antriebsstrang ist vorzugsweise ferner dazu eingerichtet, einen sogenann ten Segelbetrieb durchzuführen, bei dem ausgehend von einer mittleren oder hohen Fahrgeschwindigkeit der Verbrennungsmotor abgekoppelt wird und die Fahrgeschwin digkeit beispielsweise durch intermittierenden Betrieb von einer oder beiden elektri schen Maschine aufrechterhalten wird. Auch ein Standladen ist möglich.
Wie erwähnt, ist auch ein sogenannter Kriechmodus möglich, insbesondere dann, wenn man einen seriellen Betrieb einrichtet, wie er oben definiert wurde. Der Hybrid- Antriebsstrang ist folglich in allen denkbaren elektromotorischen, verbrennungsmotori schen oder Hybrid-Fahrmodi betreibbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die dritte Kupplung und eine Schalt kupplung zum Schalten eines Radsatzes eines Teilgetriebes in einem Schaltkupplungs paket aufgenommen.
Unter einem Schaltkupplungspaket wird generell eine Anordnung aus zwei Schaltkupp lungen verstanden, die mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung alternativ betätig bar sind. Ferner weist ein Schaltkupplungspaket in der Regel eine Neutralstellung auf, bei der keine der zwei Schaltkupplungen des Paketes geschlossen ist. Ein derartiges Schaltkupplungspaket kann auch als Doppelschaltelement bezeichnet werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Radsatz, der mit dem Schaltkupplungspaket schaltbar ist, jenem Teilgetriebe zugeordnet ist, dessen zugeordnete Kupplung im ver brennungsmotorischen Fährbetrieb und im Hybrid-Fahrbetrieb immer geschlossen ist. Vorzugsweise ist dieser Radsatz dem ersten Teilgetriebe zugeordnet, das den ungera den Vorwärtsgangstufen zugeordnet ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Radsatz der Vorwärtsgangstufe 5 oder der Vorwärtsgangstufe 3 zugeordnet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die erste Kupplung der Dop pelkupplungsanordnung und/oder die zweite Kupplung der Doppelkupplungsanordnung und/oder die dritte Kupplung und/oder wenigstens eine Schaltkupplung der Getriebean ordnung als Klauenkupplung ausgebildet, also als nichtsynchronisiertes Schaltelement. Eine solche Klauenkupplung weist insbesondere keine Reibelemente zum Synchroni sieren von miteinander zu verbindenden Bauteilen auf.
Durch die Tatsache, dass jedem Teilgetriebe eine eigene elektrische Maschine zuge ordnet ist, können Funktionen der Synchronisierung und/oder der Lastübernahme mit tels der elektrischen Maschinen erfolgen. Demzufolge können die oben genannten Kupplungen als Klauenkupplungen ausgebildet werden, so dass sich sowohl Einspa rungspotentiale hinsichtlich des axialen und/oder radialen Bauraumes ergeben, als auch Gewichtsvorteile.
Die zwei Kupplungen der Doppelkupplungsanordnung können mittels jeweils eigener Betätigungseinrichtungen unabhängig voneinander betätigt werden. Besonders bevor zugt ist es jedoch, wenn die erste Kupplung und die zweite Kupplung der Doppelkupp lungsanordnung in einem Schaltkupplungspaket aufgenommen sind, das mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung betätigt wird. Das Schaltkupplungspaket weist folglich eine erste Stellung auf, in der die erste Kupplung geschlossen ist, eine zweite Stellung, in der die zweite Kupplung geschlossen ist, und eine dritte Stellung, in der weder die erste Kupplung noch die zweite Kupplung geschlossen ist, also eine Neutralstellung.
In einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist die erste elektrische Ma schine über einen Gangradsatz des ersten Teilgetriebes mit der ersten Eingangswelle verbunden und/oder ist die zweite elektrische Maschine über einen Gangradsatz des zweiten Teilgetriebes mit der zweiten Eingangswelle verbunden.
Generell ist es denkbar, die elektrische Maschinen koaxial zu beispielsweise dem jewei ligen Eingangswellen der Teilgetriebe anzuordnen. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die elektrischen Maschinen achsparallel zu der Eingangswellenanordnung angeordnet sind. Die Verbindung mit der jeweiligen Eingangswelle kann dann über ein Umschlingungs getriebe oder einen Radsatz erfolgen. Hierzu kann ein separater Radsatz vorgesehen sein. Dies kann den Vorteil einer optimalen Übersetzungsanbindung beinhalten. Wie oben erwähnt, ist es jedoch bevorzugt, wenn die Verbindung der elektrischen Maschi- nen über jeweilige Gangradsätze erfolgt. Hierdurch kann Gewicht eingespart werden. Eine Übersetzungsanpassung kann vorzugsweise dadurch erfolgen, dass ein Maschi nenritzel der jeweiligen elektrischen Maschine nicht direkt mit einem Zahnrad des Gangradsatzes verbunden wird bzw. kämmend in Eingriff steht, sondern noch ein Zwi schenrad dazwischengeschaltet ist, so dass die elektrischen Maschinen mit einer opti mierten Übersetzung an die jeweiligen Teilgetriebe angebunden sein können. Insbe sondere können die elektrischen Maschinen dabei als relativ hochdrehende Maschinen realisiert werden, die folglich kompakt aufgebaut werden können.
Dabei ist es von besonderem Vorzug, wenn der Gangradsatz des ersten Teilgetriebes, über den die erste elektrische Maschine mit der ersten Eingangswelle verbunden ist, der höchsten Gangstufe des ersten Teilgetriebes zugeordnet ist, und/oder wenn der Gangradsatz des zweiten Teilgetriebes, über den die zweite elektrische Maschine mit der zweiten Eingangswelle verbunden ist, der höchsten Gangstufe des zweiten Teilge triebes zugeordnet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Gangradsatz des ersten Teilgetriebes, über den die erste elektrische Maschine mit der ersten Eingangswelle verbunden ist, an einem ersten axialen Ende der Getriebeanordnung angeordnet, und/oder der Gangradsatz des zweiten Teilgetriebes, über den die zweite elektrische Maschine mit der zweiten Eingangswelle verbunden ist, ist an einem zweiten axialen Ende der Getriebeanordnung angeordnet.
Dies ermöglicht eine Anbindung der elektrischen Maschine zum einen an jenen Stellen, an denen hohe Lagerkräfte aufgenommen werden können, da an den axialen Enden der Getriebeanordnung in der Regel Gehäusewände oder Lagerplatten angeordnet sind. Ferner ermöglicht dies eine Anbindung der elektrischen Maschinen so, dass diese Anbindung möglichst unbeeinflusst voneinander bleibt. Zudem ermöglicht diese Art der Verbindung, dass die elektrischen Maschinen axial überlappend zueinander angeordnet werden können. Von besonderem Vorzug ist es, wenn die erste elektrische Maschine und/oder die zweite elektrische Maschine sich zwischen dem ersten axialen Ende der Getriebeanordnung und dem zweiten axialen Ende der Getriebeanordnung erstreckt. Hierdurch kann auch eine axial kompakte Bauweise realisiert werden. Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist das erste Teilge triebe den ungeraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet und weist drei Radsätze auf, die unterschiedlichen Vorwärtsgangstufen zugeordnet sind, und/oder ist das zweite Teilge triebe vorzugsweise den geraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet und weist zwei oder drei Radsätze auf, die unterschiedlichen Vorwärtsgangstufen zugeordnet sind.
Mit fünf oder sechs Vorwärtsgangstufen kann ein verbrennungsmotorischer Fährbetrieb über einen großen Geschwindigkeitsbereich realisiert werden. Für sehr niedrige Ge schwindigkeitsbereiche kann gegebenenfalls ausschließlich elektromotorisch gefahren werden.
Die Getriebeanordnung weist vorzugsweise also nur fünf oder sechs Radsatzebenen auf. Ferner weist die Getriebeanordnung vorzugsweise nur drei Schaltkupplungsebenen auf, in denen jeweils vorzugsweise genau ein Schaltkupplungspaket angeordnet ist.
Vorzugsweise weist die Getriebeanordnung nur genau vier Betätigungseinrichtungen auf, von denen drei den Schaltkupplungspaketen der Getriebeanordnung zugeordnet sind und von denen eine der Doppelkupplungsanordnung zugeordnet ist.
Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform sind die erste elektri sche Maschine und die zweite elektrische Maschine baugleich.
Hierdurch ergeben sich Kostenvorteile sowie Lagerhaltungsvorteile. Die zwei elektri schen Maschinen können dann quasi "gleichberechtigt" innerhalb der Getriebeanord nung arbeiten und können beide alternativ als Antriebsmaschine zum Antreiben eines Kraftfahrzeuges und/oder als Generator zum Laden einer Fahrzeugbatterie betrieben werden.
Insgesamt wird mittels des Hybrid-Antriebsstranges je nach Ausführungsform wenigs tens einer der folgenden Vorteile erzielt:
- geringer Bauaufwand, da vorzugsweise nur fünf (gegebenenfalls sechs) Radsatzpaare und vier Betätigungseinrichtungen vorzusehen sind, - es ergibt sich ein guter Wirkungsgrad und ein einfacher Aufbau, da insbesondere kei ne Windungsgangstufen realisiert werden,
- es ergeben sich geringe Bauteilbelastungen,
- es ergeben sich wenigstens drei elektrische Gangstufen für die erste elektrische Ma schine und wenigstens zwei Gangstufen für die zweite elektrische Maschine,
- die Getriebeanordnung weist vorzugsweise nur eine Vorgelegewelle auf, die vorzugs weise über nur einen Abtriebsradsatz mit einer Leistungsverteilungseinrichtung verbun den ist,
- Schaltvorgänge können schnell und effizient durchgeführt werden, da in einem ver brennungsmotorischen und einem Hybrid-Fahrbetrieb ein Schalten der Doppelkupp lungsanordnung nicht notwendig ist und da die Synchronisierung von Gangstufen im mer auch unter Verwendung einer elektrischen Maschine durchführbar ist,
- ein serieller Betrieb ist sowohl mittels der ersten elektrischen Maschine als auch mit tels der zweiten elektrischen Maschine als Generator realisierbar,
- es ergibt eine hohe Versatilität bei kompakten Abmessungen.
Besonders bevorzugt wird ein verbrennungsmotorischer Fährbetrieb und ein Hybrid- Fahrbetrieb so eingerichtet, dass immer eine der zwei Kupplungen der Doppelkupp lungsanordnung geschlossen ist und die andere Kupplung immer geöffnet bleibt (je nach Gangstufe wird die dritte Kupplung geöffnet oder geschlossen).
Um die in diesem Fall immer geschlossene Kupplung der Doppelkupplungsanordnung auch unter Last auslegen zu können, beispielsweise im Falle einer Notbremsung, kann es bevorzugt sein, diese Kupplung der Doppelkupplungsanordnung als normalerweise geöffnete Reibkupplung zu realisieren. Die andere Kupplung, die in diesem Fährbetrieb immer geöffnet bleibt, kann nach wie vor als Klauenkupplung realisiert werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläu ternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Radsatz-Darstellung einer Ausführungsform eines Hybrid- Antriebsstranges;
Fig. 2 eine schematische Leistungsfluss-Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Hybrid-Antriebsstranges;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Hybrid- Antriebsstranges;
Fig. 4 eine alternative Ausführungsform einer Doppelkupplungsanordnung;
Fig. 5 eine Schalttabelle für einen verbrennungsmotorischen und einen Hybrid- Fahrbetrieb des Hybrid-Antriebsstranges der Fig. 1 ;
Fig. 6 eine Schalttabelle für einen elektromotorischen Fährbetrieb mittels der ersten elektrischen Maschine; und
Fig. 7 eine Schalttabelle für einen elektromotorischen Fährbetrieb mittels der zweiten elektrischen Maschine.
In Fig. 1 ist in schematischer Form ein Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, ins besondere einen Personenkraftwagen, dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.
Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist einen Verbrennungsmotor 12 auf, der mit einem Eingangsglied einer Doppelkupplungsanordnung 14 verbunden ist. Die Doppelkupp lungsanordnung 14 ist ausgangsseitig mit einer Hybrid-Getriebeanordnung 16 verbun den. Ein Ausgang der Hybrid-Getriebeanordnung 16 ist mit einer Leistungsverteilungs einrichtung 18 verbunden, die beispielsweise als mechanisches Differential ausgebildet sein kann und die Antriebsleistung auf zwei angetriebene Räder 20L, 20R des Kraft fahrzeuges verteilen kann. Ferner beinhaltet der Hybrid-Antriebsstrang 10 eine Steuereinrichtung 22 zur Steuerung sämtlicher Komponenten hiervon.
Die Doppelkupplungsanordnung 14 ist auf einer Achse A1 angeordnet, die koaxial zu einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 12 ist. Die Doppelkupplungsanordnung 14 kann zwei Reibkupplungen aufweist oder eine Reibkupplung und eine nichtsynchroni- sierte Klauenkupplung. Im vorliegenden Fall beinhaltet die Doppelkupplungsanord nung 14 zwei nichtsynchronisierte Klauenkupplungen K1 und K2. Die zwei Kupplungen K1 , K2 weisen ein gemeinsames Eingangsglied EG auf, das drehfest mit der Kurbelwel le des Verbrennungsmotors 12 verbunden ist. Die erste Kupplung K1 weist ein erstes Ausgangsglied AG1 auf. Die zweite Kupplung K2 weist ein zweites Ausgangsglied AG2 auf. Die Ausgangs-glieder AG1 , AG2 sind koaxial zueinander angeordnet.
Die Getriebeanordnung 16 weist eine erste Eingangswelle 24 und ein zweite Eingangs welle 26 auf. Die Eingangswellen 24, 26 sind koaxial zueinander und zu der Achse A1 angeordnet. Die erste Eingangswelle 24 ist als Innenwelle ausgebildet. Die zweite Ein gangswelle 26 ist als Hohlwelle ausgebildet.
Die Getriebeanordnung 16 beinhaltet ferner eine Vorgelegewelle 28, die als Ausgangs welle 28 ausgebildet und koaxial zu einer zweiten Achse A2 angeordnet ist. Die Aus gangswelle 28 ist über einen Abtriebsradsatz 30 mit der Leistungsverteilungseinrich tung 18 verbunden, die koaxial zu einer Achse A3 angeordnet ist.
An der Ausgangswelle 28 oder an einem Eingangsglied der Leistungsverteilungseinrich tung 18 kann ein Parksperrenrad drehfest festgelegt sein, mittels dessen der Hybrid- Antriebsstrang 10 immobilisiert werden kann. Die zugehörige Parksperreneinrichtung ist aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.
Die Getriebeanordnung 16 weist ein erstes Teilgetriebe 32 und ein zweites Teilge triebe 34 auf. Die Teilgetriebe 32, 34 sind axial versetzt zueinander angeordnet. Das erste Teilgetriebe 32 ist benachbart zu einem ersten axialen Ende der Getriebeanord nung 16 angeordnet. Das zweite Teilgetriebe 34 ist benachbart zu einem zweiten axia len Ende der Getriebeanordnung 16 angeordnet, wobei das zweite axiale Ende be- nachbart ist zu der Doppelkupplungsanordnung 14. Die Teilgetriebe 30, 32 weisen eine Mehrzahl von schaltbaren Radsätzen auf, die in geschaltetem Zustand jeweils eine Ein gangswelle und die Ausgangswelle 28 verbinden.
Das erste Teilgetriebe 32 weist einen ersten Radsatz 36 für die Vorwärtsgangstufe 1 sowie einen zweiten Radsatz 38 für die Vorwärtsgangstufe 3 auf. Der zweite Rad satz 38 ist näher an dem ersten axialen Ende der Getriebeanordnung 16 angeordnet als der erste Radsatz 36. Zwischen dem ersten Radsatz 36 und dem zweiten Radsatz 38 ist ein erstes Schaltkupplungspaket 40 angeordnet, und zwar koaxial zu der Achse A2. Das erste Schaltkupplungspaket 40 beinhaltet eine erste Schaltkupplung A zum Schal ten des ersten Radsatzes 36 sowie eine zweite Schaltkupplung C zum Schalten des zweiten Radsatzes 38. Die zwei Schaltkupplungen A, C sind alternativ schaltbar und sind als nicht synchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet. Das Schalten eines Rad satzes beinhaltet das drehfeste Verbinden eines Losrades des jeweiligen Radsatzes mit einer zugeordneten Welle. Vorliegend wird beispielsweise der erste Radsatz 36 ge schaltet, indem ein an der Ausgangswelle 28 drehbar gelagertes Losrad des ersten Radsatzes 36 drehfest mit der Ausgangswelle 28 verbunden wird, um auf diese Weise den ersten Radsatz in den Leistungsfluss zu bringen.
Das erste Teilgetriebe 32 weist ferner einen dritten Radsatz 42 für die Vorwärtsgangstu fe 5 auf. Der dritte Radsatz 42 ist näher an dem zweiten axialen Ende der Getriebean ordnung 16 angeordnet als der erste Radsatz 36.
Der dritte Radsatz 42 ist mittels einer Schaltkupplung E schaltbar und weist ein Losrad auf, das drehbar an der ersten Eingangswelle 24 gelagert ist.
Das zweite Teilgetriebe 34 weist einen vierten Radsatz 48 für die Vorwärtsgangstufe 2 und einen fünften Radsatz 50 für die Vorwärtsgang stufe 4 auf. Der fünfte Radsatz 50 ist näher an dem zweiten axialen Ende angeordnet als der vierte Radsatz 48. Zwischen den Radsätzen 48, 50 ist ein zweites Schaltkupplungspaket 52 angeordnet, und zwar koaxial zu der Achse A2. Das zweite Schaltkupplungspaket 52 weist eine Schaltkupp lung B zum Schalten des vierten Radsatzes 48 und eine Schaltkupplung D zum Schal- ten des fünften Radsatzes auf. Die Schaltkupplungen B und D sind in dem zweiten Schaltkupplungspaket 52 aufgenommen, derart, dass sie alternativ betätigbar sind.
Die Getriebeanordnung 16 weist folglich fünf Radsatzebenen auf, nämlich ausgehend von dem zweiten axialen Ende hin zu dem ersten axialen Ende in folgender Reihenfol ge: Radsatz 50 für die Vorwärtsgangstufe 4, Radsatz 48 für die Vorwärtsgangstufe 2, Radsatz 42 für die Vorwärtsgang stufe 5, Radsatz 36 für die Vorwärtsgangstufe 1 und Radsatz 38 für die Vorwärtsgang stufe 3.
Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist ferner eine erste elektrische Maschine 56 auf, die koaxial zu einer vierten Achse A4 angeordnet ist. Die erste elektrische Maschine 56 weist ein erstes Ritzel 58 auf, das drehfest mit einem Rotor der ersten elektrischen Ma schine 56 verbunden ist und koaxial zu der Achse A4 ist. Das erste Ritzel, das auch als erstes Maschinenritzel bezeichnet werden kann, ist über ein erstes Zwischenrad 59, das an einer nicht näher bezeichneten Achse drehbar gelagert ist, mit einem Gangrad satz des ersten Teilgetriebes 32 verbunden, im vorliegenden Fall mit dem zweiten Rad satz 38 für die Vorwärtsgangstufe 3. Genauer gesagt kämmt das erste Ritzel 58 mit dem ersten Zwischenrad 59, und das erste Zwischenrad 59 kämmt mit einem Festrad des zweiten Radsatzes 38, wobei das Festrad drehfest mit der ersten Eingangswelle 24 verbunden ist.
Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist ferner eine zweite elektrische Maschine 60 auf, die achsparallel zu den Eingangswellen 24, 26 angeordnet ist, und zwar koaxial zu einer fünften Achse A5. Die zweite elektrische Maschine weist ein zweites Ritzel (zweites Maschinenritzel) 62 auf, das koaxial zu der Achse A5 angeordnet ist. Das zweite Ritzel 62 ist mit der zweiten Eingangswelle 26 über einen Gangradsatz des zweiten Teilgetriebes 34 verbunden. Vorliegend ist das zweite Ritzel 62 über ein zweites Zwi schenrad 63 mit dem fünften Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 4 verbunden. Genauer gesagt kämmt das zweite Ritzel 62 mit dem zweiten Zwischenrad 63, das an einer nicht näher bezeichneten Achse drehbar gelagert ist, und das zweite Zwischenrad 63 kämmt mit einem Festrad des fünften Radsatzes 50, wobei das Festrad drehfest mit der zwei ten Eingangswelle 26 verbunden ist. Die fünf Achsen A1 , A2, A3, A4, A5 sind sämtlich parallel miteinander ausgerichtet.
Die Doppelkupplungsanordnung 14 ist, wie oben erwähnt, benachbart zu dem zweiten axialen Ende der Getriebeanordnung 16 angeordnet. Der Abtriebsradsatz 30 ist eben falls auf der zweiten axialen Seite der Getriebeanordnung 16 angeordnet und ist vor zugsweise axial ausgerichtet mit der Doppelkupplungsanordnung 14 bzw. liegt in etwa in einer Ebene hiermit. Zwischen dem Abtriebsradsatz 30 und dem fünften Radsatz 50 kann an der Ausgangswelle 28 das Parksperren rad P festgelegt sein.
Bei dem Hybrid -Antriebsstrang 10 sind die elektrischen Maschinen 56, 60 jeweils mit einem Gangradsatz ihres zugeordneten Teilgetriebes verbunden, der der höchsten Gangstufe jenes Teilgetriebes zugeordnet ist. Ferner sind die elektrischen Maschi nen 56, 60 jeweils über einen Gangradsatz mit ihrem jeweiligen Teilgetriebe verbunden, der vorzugsweise jeweils benachbart zu einem axialen Ende der Getriebeanordnung angeordnet ist. Die Radsätze liegen dabei an gegenüberliegenden axialen Enden.
Die elektrischen Maschinen 56, 60 sind axial überlappend zueinander angeordnet. Durch die Anbindung über Zwischenräder 59, 63 können hohe Übersetzungen zu den jeweiligen Gangradsätzen eingerichtet werden, so dass relativ hochdrehend elektrische Maschinen verwendet werden können, die kompakt bauen.
Die Hybrid-Getriebeanordnung weist vorliegend genau fünf Vorwärtsgangstufen auf und weist keine Rückwärtsgang stufe auf. Ein Rückwärtsfahrbetrieb kann mittels des Hybrid - Antriebsstranges 10 ausschließlich eingerichtet werden, wenn eine der elektrischen Maschinen 56 oder 60 in umgekehrter Drehrichtung angetrieben wird.
Die Getriebeanordnung 16 weist keine Windungsgangstufen auf. Jeder Radsatz 36 bis 50 weist genau ein Losrad und ein Festrad auf, wobei die Losräder der Rad sätze 36, 38, 48, 50 drehbar an der Ausgangswelle 28 gelagert sind, und wobei das Losrad des Radsatzes 42 drehbar an der ersten Eingangswelle 24 gelagert ist.
Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist ferner eine dritte Kupplung K3 auf, die auch als Brü ckenkupplung bezeichnet werden kann. Die dritte Kupplung dient zum Verbinden der ersten Eingangswelle 24 und der zweiten Eingangswelle 26. Die dritte Kupplung K3 ist benachbart zu dem vierten Radsatz 48 für die Vorwärtsgangstufe 2 angeordnet und ist mit der Schaltkupplung E für den dritten Radsatz 42 zum Schalten der fünften Vorwärtsgangstufe in einem dritten Schaltkupp lungspaket 66 aufgenommen. Die dritte Kupplung K3 ist genauso wie die Schaltkupp lungen A, B, C, D, E als nichtsynchronisierte Klauenkupplung realisiert.
Das dritte Schaltkupplungspaket 66 ist koaxial zu der ersten Achse A1 angeordnet, und zwar zwischen den Radsätzen 42, 48.
Die Doppelkupplungsanordnung 14 und die drei Schaltkupplungspakete 40, 52, 66 sind mittels vier Betätigungseinrichtungen S1 bis S4 betätigbar.
Eine Betätigungseinrichtung S1 dient zum Betätigen der Doppelkupplungsanordnung 14 und kann entweder die Kupplung K1 schließen, oder die Kupplung K2 schließen oder eine Neutralstellung einrichten.
In entsprechender Weise kann das erste Schaltkupplungspaket 40 mittels einer vierten Betätigungseinrichtung S4 betätigt werden. Mittels der vierten Betätigungseinrich tung S4 kann entweder die Schaltkupplung A geschlossen werden, oder die Schalt kupplung C geschlossen werden oder eine Neutralstellung eingerichtet werden.
In entsprechender Weise kann das zweite Schaltkupplungspaket 52 mittels einer dritten Betätigungseinrichtung S3 betätigt werden, um entweder die Kupplung D zu schließen, oder die Kupplung B zu schließen oder eine Neutralstellung einzurichten.
Schließlich kann das dritte Schaltkupplungspaket 66 mittels einer zweiten Betätigungs einrichtung S2 geschaltet werden, um entweder die Kupplung K3 zu schließen, oder die Kupplung E zu schließen oder eine Neutralstellung einzurichten.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Hybrid-Antriebsstranges 10' dargestellt, der hinsichtlich und Funktionsweise generell dem Antriebsstrang 10 der Fig. 1 ent spricht. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen angegeben. Es ist zu erkennen, dass Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor entweder über die Kupplung K1 zum ersten Teilgetriebe 32 oder über die Kupplung K2 zum zweiten Teilgetriebe 34 geführt werden kann. Antriebsleistung der ersten elektrischen Maschine kann unmittelbar in das erste Teilgetriebe 32 eingespeist werden, oder über die Kupp lung K1 hin zu dem Verbrennungsmotor 12 (beispielsweise um diesen zu starten).
Antriebsleistung der zweiten elektrischen Maschine 60 kann direkt in das zweite Teilge triebe 34 eingeleitet werden oder über die Kupplung K2 zu dem Verbrennungsmotor 12, beispielsweise um diesen zu starten.
Ferner ist zu erkennen, dass das erste Teilgetriebe 32 und das zweite Teilgetriebe 34 über eine dritte Kupplung K3 miteinander verbindbar sind, so dass beispielsweise bei geschlossener Kupplung K1 verbrennungsnotorische Leistung über die Kupplung K3 zu dem zweiten Teilgetriebe 34 fließen kann.
In diesem Fall kann die erste elektrische Maschine 56 in den Leerlauf geschaltet wer den, so dass sie nahezu verlustlos mitdreht, oder kann generatorisch oder elektromoto risch betrieben werden.
In entsprechender Weise kann bei geschlossener Kupplung K2 Leistung des Verbren nungsmotors 12 zu dem ersten Teilgetriebe 32 geleitet werden, wenn man die Kupp lung K3 schließt.
Ein serieller Betrieb ist ferner möglich, wenn man beispielsweise rein elektromotorische Antriebsleistung von der ersten elektrischen Maschine 56 über das erste Teilgetriebe 32 zu der Ausgangswelle 28 führt. In diesem Fall kann bei geöffneten Kupplungen K1 und K3 die Kupplung K2 geschlossen werden, um dann Antriebsleistung des Verbren nungsmotors 12 dazu zu nutzen, die zweite elektrische Maschine 60 anzutreiben, um die zweite elektrische Maschine 60 als Generator arbeiten zu lassen, der eine nicht nä her dargestellte Batterie des Antriebsstranges 10' lädt. Es versteht sich, dass in diesem Fall sämtliche Schaltkupplungen des zweiten Teilgetriebes 34 geöffnet sind. In Fig. 3 ist ein weitere Ausführungsform eines Hybrid -Antriebsstranges 10" dargestellt, der hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Antriebsstrang 10 der Fig. 1 entspricht. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
So ist zum einen zu erkennen, dass in dem ersten Teilgetriebe 32 die Radsätze für die Vorwärtsgangstufen 3 und 5 vertauscht sind. Folglich ist der zweite Radsatz 38" für die Vorwärtsgangstufe 3 näher an dem zweiten axialen Ende der Getriebeanordnung 16 angeordnet als der dritte Radsatz 42" für die Vorwärtsgangstufe 5, der benachbart zu dem ersten axialen Ende der Getriebeanordnung 16 angeordnet ist. Entsprechend be inhaltet das dritte Schaltkupplungspaket 66" die dritte Kupplung K3 und die Schaltkupp lung C zum Schalten des zweiten Radsatzes 38" für die Vorwärtsgangstufe 3.
Ferner beinhaltet das erste Schaltkupplungspaket 40" die Schaltkupplung A zum Schal ten des ersten Radsatzes 36 für die Vorwärtsgangstufe 1 sowie die Schaltkupplung E zum Schalten des dritten Radsatzes 42" für die Vorwärtsgangstufe 5.
In Fig. 3 ist ferner dargestellt, dass die erste elektrische Maschine 56 und/oder die zwei te elektrische Maschine 60 nicht notwendigerweise über einen Gangradsatz mit der je weiligen zugeordneten Eingangswelle 24, 26 verbunden werden muss. Vielmehr ist es auch möglich, an der ersten Ausgangswelle 24 ein erstes Zahnrad (erstes Maschinen zahnrad) 70 festzulegen, das mit dem ersten Ritzel 58 direkt oder über ein erstes Zwi schenrad 59" in Eingriff steht.
In entsprechender Weise kann an der zweiten Ausgangswelle 26 ein zweites Zahnrad (zweites Maschinenzahnrad) 72 festgelegt werden, das mit dem zweiten Ritzel 62 direkt oder über ein zweites Zwischenrad 63"' in Eingriff steht.
Durch das erste Zahnrad 70 und/oder das zweite Zahnrad 72 kann ein zusätzlicher Freiheitsgrad realisiert werden, der die Umsetzung der Vorübersetzung vereinfacht.
Das erste Zahnrad 70 liegt vorzugsweise in einer Ebene mit dem ersten Schaltkupp lungspaket 40", so dass diese Realisierung längenneutral möglich ist. In gleicher weise ist das zweite Zahnrad 72 axial mit dem zweiten Schaltkupplungspaket 52 ausgerichtet, so dass auch das Bereitstellen des zweiten Zahnrades 72 keine Bauraumverlängerung mit sich bringt.
Insbesondere dann, wenn die Zahnränder 70, 72 nicht vorgesehen sind, sondern eine Anbindung jeweils über die Radsätze erfolgen soll, die an den axialen Enden der Ge triebeanordnung 16 angeordnet sind, kann folgender Vorteil erzielt werden. Denn in diesem Fall kann die erste elektrische Maschine 56 über jenen Gangradsatz 42" an die erste Eingangswelle 24 angebunden werden, der die höchste Übersetzung des ersten Teilgetriebes 32 darstellt, so dass eine größere Übersetzung im elektrischen Fährbe trieb realisiert werden kann.
Die zuletzt beschriebene Variante wird als besonders bevorzugt angesehen.
In Fig. 4 ist eine alternative Ausführungsform einer Doppelkupplungsanordnung 14"' gezeigt, die bei jedem der oben beschriebenen Antriebsstränge alternativ zu den dort verwendeten Doppelkupplungsanordnungen 14 verwendet werden kann.
Die Doppelkupplungsanordnung 14"' beinhaltet eine zweite Kupplung K2, die wie bei der Doppelkupplungsanordnung 14 als nichtsynchronisierte Klauenkupplung ausgebil det ist und die mittels einer Betätigungseinrichtung S1 betätigbar ist.
Anstelle der nichtsynchronisierten Klauenkupplung K1 ist in der Doppelkupplungsan ordnung 14'" eine Kupplung KT" in Form einer normalerweise offenen Reibkupplung vorgesehen, die entweder mittels der gleichen Betätigungseinrichtung S1 oder mittels einer eigenen Betätigungseinrichtung S1 a betätigbar ist, und zwar unabhängig von der Betätigungseinrichtung S1 .
Die Ausbildung der ersten Kupplung KT" als normalerweise offene Reibkupplung kann den Vorteil haben, dass die erste Kupplung KT" auch unter Last geöffnet werden kann, beispielsweise im Falle einer Notbremsung. Hierdurch kann der Verbrennungsmotor auch in einem solchen Notfall abgekoppelt werden. Die zweite Kupplung K2 dient in diesem Fall (wie nachstehend auch noch erläutert wer den wird) nicht zum Einrichten eines Leistungsflusses für Vorwärtsgangstufen der Ge triebeanordnung 16, sondern im Wesentlichen zum Koppeln der zweiten elektrischen Maschine 60 an den Verbrennungsmotors 12.
Anhand der Fig. 5 bis 7 werden unterschiedliche Fährbetriebe erläutert, die mit dem Hybrid-Antriebsstrang 10 der Fig. 1 und 2 einrichtbar sind. Die gleichen Fährbetriebe sind jedoch auch mit dem Hybrid-Antriebsstrang 10" der Fig. 3 und/oder in Verbindung mit der Doppelkupplungsanordnung 14"' der Fig. 4 verwendbar.
In Fig. 5 ist eine Schalttabelle der Schaltelemente K1 , K2, K3, A-E in einem rein ver brennungsmotorischen Fährbetrieb oder in einem Hybrid-Fahrbetrieb dargestellt, bei dem Antriebsleistung verbrennungsmotorisch und optional elektromotorisch bereitge stellt wird.
Bei sämtlichen in diesem Fährbetrieb einrichtbaren Vorwärtsgangstufen V1 bis V5 ist jeweils durchgehend die erste Kupplung K1 geschlossen und die zweite Kupplung K2 der Doppelkupplungsanordnung 14 ist geöffnet. In der Vorwärtsgangstufe V1 ist die Schaltkupplung A geschlossen und alle anderen Schaltkupplungen B bis E sind geöff net. Auch die dritte Kupplung K3 ist geöffnet. Leistung fließt folglich von dem Verbren nungsmotor über die erste Kupplung K1 und die erste Eingangswelle 24 zu dem ersten Radsatz 36, und von dort über die Schaltkupplung A zu der Ausgangswelle 28.
Es versteht sich dabei, dass ein Anfahren aus dem Stillstand in der Regel rein elektro motorisch erfolgt, bis eine Geschwindigkeit erreicht ist, bei der der Verbrennungsmotor über die Kupplung K1 zugeschaltet werden kann, also bei einer Geschwindigkeit, die einer Drehzahl oberhalb der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 12 entspricht. Ein Anfahren aus dem Stillstand erfolgt folglich beispielsweise über die erste elektrische Maschine 56 und den ersten Radsatz 36 für die Vorwärtsgangstufe 1. Sobald eine Ge schwindigkeit erreicht ist, die jener des Verbrennungsmotors 12 entspricht, kann die Kupplung K1 geschlossen werden. Diese bleibt dann für den gesamten verbrennungs motorischen Fährbetrieb geschlossen. Beim Wechsel von der Vorwärtsgangstufe V1 in die Vorwärtsgangstufe V2 wird zu nächst vorbereitend die Schaltkupplung B für die Vorwärtsgangstufe 2 geschlossen. Dies kann gegebenenfalls unter Zuhilfenahme einer Synchronisierung mittels der zwei ten elektrischen Maschine 60 erfolgen.
Anschließend wird die Schaltkupplung A für die Vorwärtsgangstufe 1 geöffnet, wobei die Zugkraft mittels der zweiten elektrischen Maschine 60 und dem bereits geschalteten Radsatz 48 für die Vorwärtsgangstufe 2 abgestützt wird. Anschließend kann die dritte Kupplung K3 geschlossen werden, wobei die hierzu notwendige Synchronisierung zum einen durch Drehzahlanpassung des Verbrennungsmotors 12 aber auch durch entspre chende Synchronisierungsmaßnahmen der zweiten elektrischen Maschine 16 erfolgt. In der zweiten Vorwärtsgangstufe fließt Leistung folglich von dem Verbrennungsmotor 12 über die erste Kupplung K1 , die erste Eingangswelle 24, die geschlossene dritte Kupp lung K3, die zweite Eingangswelle 26 und den mittels der Schaltkupplung B geschalte ten Radsatz 48 für die zweite Vorwärtsgangstufe zu der Ausgangswelle 28.
Beim Wechsel in die Vorwärtsgangstufe V3 wird die dritte Kupplung K3 wiederum ge öffnet, die Zugkraft wird über die zweite elektrische Maschine 60 abgestützt, und an schließend kann in dem ersten Teilgetriebe 32 die Anschlussgangstufe 3 durch Schlie ßen der Schaltkupplung C geschlossen werden. Die notwendige Synchronisierung kann hierbei mittels der ersten elektrischen Maschine 56 erfolgen.
Anschließend kann die Last mittels der ersten elektrischen Maschine 56 übernommen werden, und die Schaltkupplung B der Vorwärtsgangstufe 2 kann geöffnet werden.
Die weiteren Gangwechsel von den Gangstufen V3 und V4 und von V4 und V5 ergeben sich in entsprechender Weise. Bei den geraden Vorwärtsgangstufen V2 und V4 ist je weils die dritte Schaltkupplung K3 geschlossen. Die zweite Kupplung K2 ist immer ge öffnet, und die erste Kupplung K2 ist immer geschlossen.
In Fig. 6 ist ein rein elektromotorischer Fährbetrieb mittels der ersten elektrischen Ma schine dargestellt. In einer ersten elektrischen Gangstufe E1 .1 ist nur die Schaltkupp lung A für die Vorwärtsgangstufe 1 geschlossen. In einer zweite elektrischen Vorwärts- gangstufe E1 .2 ist nur die Schaltkupplung C geschlossen. In einer dritten elektromotori schen Gangstufe E1.3 ist die Schaltkupplung E geschlossen.
In entsprechender Weise zeigt Fig. 7 einen rein elektromotorischen Fährbetrieb mittels der zweiten elektrischen Maschine 60. In einer ersten Gangstufe E2.1 ist nur die Schaltkupplung B geschlossen. In einer zweiten elektrischen Gangstufe E2.2 ist nur die Schaltkupplung D geschlossen.
Im rein elektrischen Fährbetrieb gemäß den Fig. 6 und 7 sind rein elektrische Lastschal tungen (d.h. Schaltvorgänge zwischen Vorwärtsgangstufen ohne oder mit verringerter Zugkraftunterbrechung) möglich. Hierbei wird ein elektromotorischer Fährbetrieb aus schließlich beispielsweise zwischen den Gangstufen E1 .1 , E1 .2, E1.3 oder ausschließ lich zwischen den Gangstufen E2.1 und E2.2 eingerichtet, und es wird geschaltet, wäh renddessen die andere elektrische Maschine jeweils die Zugkraft aufrecht erhält.
Bei einem Gangwechsel beispielsweise von der Vorwärtsgangstufe E1 .1 in die Vor wärtsgangstufe E1 .2 kann in dem zweiten Teilgetriebe die Schaltkupplung B geschlos sen sein und die zweite elektrische Maschine kann folglich die Zugkraft während des Schaltvorganges in dem ersten Teilgetriebe aufrecht erhalten.
In dem rein verbrennungsmotorischen Fährbetrieb oder Hybrid-Fahrbetrieb (also dann, wenn verbrennungsmotorische Leistung und optional elektromotorische Leistung zur Abtriebswelle geführt werden) ist es vorteilhaft, dass die dritte Kupplung dazu verwen det wird, um die zweite Eingangswelle 26 mit der ersten Eingangswelle 24 zu verbinden und folglich verbrennungsmotorische Leistung immer über die erste Eingangswelle 24 in die Getriebeanordnung 16 einzuspeisen. Die dem ersten Teilgetriebe 32 zugeordnete erste elektrische Maschine 56 ist folglich während dieses Fährbetriebs immer mit dem Verbrennungsmotor drehfest verbunden. Hierdurch ist es möglich, Lastpunktverschie bungen am Verbrennungsmotor einzurichten, und die erste elektrische Maschine kann bei der Drehzahlregelung unterstützen, wenn ein Synchronisierungsvorgang erfolgen soll. Mit anderen Worten, da die erste Kupplung K1 immer geschlossen bleibt, kann die erste elektrische Maschine 56 den Verbrennungsmotor 12 beim Synchronisieren unter stützen. Um die hierzu notwendige dritte Kupplung K3 möglichst effizient in die Getriebeanord nung zu integrieren, ist diese in das dritte Schaltkupplungspaket 66 aufgenommen. Da die dritte Kupplung K3 folglich mit einer Schaltkupplung in ein Schaltkupplungspaket integriert ist, die jenem Teilgetriebe zugeordnet ist, dessen zugeordnete Kupplung K1 der Doppelkupplungsanordnung 14 im verbrennungsmotorischen bzw. Hybrid- Fahrbetrieb immer geschlossen ist, kann der Verbrennungsmotor sämtliche Gangstufen des Getriebes nutzen.
Die zweite Kupplung K2 wird hingegen geschlossen, wenn ein sogenannter serieller Betrieb eingerichtet wird. Hierbei wird die erste Kupplung K1 geöffnet. Über das erste Teilgetriebe 32 und die erste elektrische Maschine 56 wird ein rein elektromotorischer Fährbetrieb in einer Gangstufe eingerichtet, beispielsweise in der Vorwärtsgangstufe 1. Der Verbrennungsmotor 12 treibt über die geschlossene zweite Kupplung K2 die zweite elektrische Maschine 60 an und betreibt diese als Generator, so dass die von der ersten elektrischen Maschine 56 in diesem rein elektrischen Fährbetrieb aus einer Fahrzeug batterie entnommene Leistung über die zweite elektrische Maschine 60 wieder gleich zeitig eingespeist werden kann, zumindest teilweise.
Ein derartiger serieller Betrieb ist auch umgekehrt möglich, wenn man rein elektrisch mittels der zweiten elektrischen Maschine 60 fährt und der Verbrennungsmotor 12 die erste elektrische Maschine 56 antreibt. Im letzteren Fall ist die erste Kupplung K1 ge schlossen und die zweite Kupplung K2 ist geöffnet.
Der serielle Betrieb wird insbesondere in einem sogenannten Kriechmodus verwendet, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner ist als eine minimale Geschwindigkeit, die verbrennungsmotorisch einrichtbar ist.
Jenes Teilgetriebe 32, das der im verbrennungsmotorischen Betrieb immer geschlosse nen Kupplung K1 zugeordnet ist, beinhaltet vorzugsweise auch die höchste Vorwärts gangstufe der Getriebeanordnung 16. Hierdurch kann bei geöffneter dritter Kupplung die zweite elektrische Maschine 60 quasi abgekoppelt werden, um Schleppverluste zu vermeiden. Zudem kann die erste elektrische Maschine 56 angekoppelt bleiben, um das Bordnetz mit elektrischer Energie zu versorgen (Betrieb als Generator), oder um einen Boost-Betrieb einzurichten (Betrieb als Motor).
Beim Schalten von einer Vorwärtsgangstufe des ersten Teilgetriebes 32 in eine Vor wärtsgangstufe des zweiten Teilgetriebes 34 wird zunächst in dem zweiten Teilgetriebe die gewünschte Gangstufe eingelegt, durch Schließen der zugeordneten Schaltkupp lung (D oder B). Dies erfolgt unter Zuhilfenahme einer Synchronisierung mittels der zweiten elektrischen Maschine 60, wobei die zweite elektrische Maschine lastfrei in die se Zielgangstufe in dem zweiten Teilgetriebe 34 wechselt. Anschließend stützt die zwei te elektrische Maschine 60 über die bereits eingelegte Zielgangstufe die Zugkraft wäh rend der Schaltung. Bei der Schaltung öffnet zunächst die Schaltkupplung des ersten Teilgetriebes, die der Start- bzw. Quellgangstufe zugeordnet ist, und anschließend wird die dritte Kupplung K3 geschlossen, wobei bei der Synchronisierung der Verbren nungsmotor 12 und die erste elektrische Maschine 56 Zusammenwirken.
Bei einer Schaltung von dem zweiten Teilgetriebe 34 in eine Gangstufe des ersten Teil getriebes 32 stützt die zweite elektrische Maschine 60 zunächst in der Quellgangstufe bzw. dem Ist-Gang die Zugkraft während der Schaltung. Bei der Schaltung wird zu nächst K3 geöffnet und eines der Schaltelemente A, C, E schließt, wobei bei der not wendigen Synchronisation der Verbrennungsmotor 12 und die erste elektrische Ma schine 56 Zusammenwirken. Nach dem Öffnen der dritten Kupplung K3 und der Lastübernahme auf dem ersten Teilgetriebe 32 kann die Ausgangsgangstufe (Ist- Gangstufe) in dem zweiten Teilgetriebe geöffnet werden.
Es versteht sich, dass im Stillstand mit dem Hybrid-Antriebsstrang auch ein Standladen erfolgen kann. Beispielsweise kann die erste Kupplung K1 geschlossen sein und An triebsleistung des Verbrennungsmotors wird über die erste Eingangswelle 24 in die ers te elektrische Maschine 56 eingespeist. Die zweite Kupplung K2 bleibt geöffnet, und auch die Schaltkupplungen A, C, E des ersten Teilgetriebes 32 bleiben geöffnet, das erste Teilgetriebe 32 bleibt also in neutral. In diesem Zustand kann, wie gesagt, entwe der ein Standladen erfolgen, es kann aber auch ein Starten des Verbrennungs motors 12 mittels der ersten elektrischen Maschine 56 erfolgen. Generell ist es auch denkbar, beide Kupplungen K1 und K2 zu schließen oder die Kupplung K1 und die Kupplung K3 zu schließen, um einen Ladevorgang sowohl mittels der ersten elektrischen Maschine 56 als auch mittels der zweiten elektrischen
Maschine 60 erfolgen zu lassen. In diesem Fall treibt der Verbrennungsmotor beide elektrischen Maschinen an und beide arbeiten als Generator, um eine Kraftfahrzeugbat terie zu laden.
Bezuqszeichen
10 Hybrid-Antriebsstrang
12 Verbrennungsmotor
14 Doppelkupplungsanordnung
16 Hybrid-Getriebeanordnung
18 Leistungsverteilungseinrichtung
20 angetriebene Räder
22 Steuereinrichtung
24 erste Eingangswelle
26 zweite Eingangswelle
28 Ausgangswelle
30 Abtriebsradsatz
32 erstes Teilgetriebe
34 zweites Teilgetriebe
36 1. Radsatz (1 )
38 2. Radsatz (3)
40 erstes Schaltkupplungspaket
42 3. Radsatz (5)
48 4. Radsatz (2)
50 5. Radsatz (4)
52 zweites Schaltkupplungspaket
56 erste elektrische Maschine
58 erstes Ritzel (erstes Maschinenritzel)
59 erstes Zwischenrad
60 zweite elektrische Maschine
62 zweites Ritzel (zweites Maschinenritzel)
63 zweites Zwischen rad
66 drittes Schaltkupplungspaket
70 erstes Zahnrad (erstes Maschinenzahnrad)
72 zweites Zahnrad (zweites Maschinenzahnrad)
A1 - A5 Achsen
A - E Schaltkupplungen für Gangstufen K1 , K2 Kuppungen von Doppelkupplungsanordnung
EG Eingangsglied
AG1 erstes Ausgangsglied
AG2 zweites Ausgangsglied
K3 dritte Kupplung
S1 - S4 Betätigungseinrichtungen
P Parksperrenrad

Claims

Patentansprüche
1 . Hybrid-Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug, mit
einer Doppelkupplungsanordnung (14), die eine erste und eine zweite Kupplung (K1 , K2) aufweist, die ein gemeinsames, mit einem Verbrennungsmotor (12) verbindbares Eingangsglied (EG) beinhalten, wobei die erste Kupplung (K1 ) ein erstes Ausgangsglied (AG1 ) beinhaltet und wobei die zweite Kupplung (K2) ein zwei tes Ausgangsglied (AG2) beinhaltet,
einer Getriebeanordnung (16), die ein erstes Teilgetriebe (32) und ein zweites Teilgetriebe (34) aufweist, wobei eine Eingangswelle (24) des ersten Teilge triebes (32) mit dem ersten Ausgangsglied (AG1 ) verbunden ist und wobei eine Ein gangswelle (26) des zweiten Teilgetriebes (34) mit dem zweiten Ausgangsglied (AG2) verbunden ist,
einer dritten Kupplung (K3) zum Verbinden des ersten und des zweiten Teilgetriebes (32, 34),
einer ersten elektrischen Maschine (56), die mit der ersten Eingangs welle (24) verbunden ist,
einer zweiten elektrischen Maschine (60), die mit der zweiten Ein gangswelle (26) triebverbunden ist, und
einer Steuereinrichtung (22) zum Ansteuern der Doppelkupplungsan ordnung (14), der Getriebeanordnung (16), der dritten Kupplung (K3) sowie der ers ten und der zweiten elektrischen Maschine (56, 60).
2. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1 , wobei die Steuereinrichtung (22) dazu eingerichtet ist, wenigstens folgende Fahrbetriebsmodi einzurichten:
einen rein verbrennungsmotorischen Fährbetrieb,
einen rein elektrischen Fährbetrieb mittels der ersten elektrischen Ma schine, und
einen rein elektrischen Fährbetrieb mittels der zweiten elektrischen Ma schine.
3. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, wobei die dritte Kupplung (K3) und eine Schaltkupplung (E; C) zum Schalten eines Radsatzes (42; 38") eines Teilgetrie bes (32) in einem Schaltkupplungspaket (66; 66") aufgenommen sind.
4. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei die erste Kupplung (K1 ) der Doppelkupplungsanordnung (14) und/oder die zweite Kupplung (K2) der Doppelkupplungsanordnung (14) und/oder die dritte Kupplung (K3) und/oder wenigs tens eine Schaltkupplung (A, B, C, D, E) der Getriebeanordnung (16) als Klauen kupplung ausgebildet ist.
5. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 - 4, wobei die erste elektri sche Maschine (56) über einen Gangradsatz (38; 42") des ersten Teilgetriebes (32) mit der ersten Eingangswelle (24) verbunden ist und/oder wobei die zweite elektri sche Maschine (60) über einen Gangradsatz (50) des zweiten Teilgetriebes (34) mit der zweiten Eingangswelle (26) verbunden ist.
6. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 5, wobei der Gangradsatz (42") des ersten Teilgetriebes (32), über den die erste elektrische Maschine (56) mit der ersten Ein gangswelle (24) verbunden ist, der höchsten Gangstufe (5) des ersten Teilgetriebes (32) zugeordnet ist, und/oder wobei der Gangradsatz (50) des zweiten Teilgetriebes (34), über den die zweite elektrische Maschine (60) mit der zweiten Eingangswelle (26) verbunden ist, der höchsten Gangstufe (4) des zweiten Teilgetriebes (34) zuge ordnet ist.
7. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Gangradsatz (38; 42") des ersten Teilgetriebes (32), über den die erste elektrische Maschine (56) mit der ersten Eingangswelle (24) verbunden ist, an einem ersten axialen Ende der Getrie beanordnung (16) angeordnet ist, und/oder wobei der Gangradsatz (50) des zweiten Teilgetriebes (34), über den die zweite elektrische Maschine (60) mit der zweiten Eingangswelle (26) verbunden ist, an einem zweiten axialen Ende der Getriebean ordnung (16) angeordnet ist.
8. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 - 7, wobei das erste Teilge triebe (32) den ungeraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet ist und drei Radsätze (36, 38, 42) aufweist, die unterschiedlichen Vorwärtsgangstufen zugeordnet sind, und/oder wobei das zweite Teilgetriebe (34) den geraden Vorwärtsgangstufen zuge ordnet ist und zwei oder drei Radsätze (48, 50) aufweist, die unterschiedlichen Vor- wärtsgangstufen zugeordnet sind.
9. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 - 8, wobei die erste elektri sche Maschine (56) und die zweite elektrische Maschine (60) baugleich sind.
10. Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Antriebsstranges nach einem der Ansprü che 1 - 9, mit den Schritten, bei einem verbrennungsmotorischen Fährbetrieb oder einem Hybrid-Fahrbetrieb die Gangstufen (1 , 3, 5) des einen Teilgetriebes (32) durch Schließen der zugeordneten Kupplung (K1 ) der Doppelkupplungsanordnung (14) zu nutzen und die Gangstufen (2, 4) des anderen Teilgetriebes (34) durch Schließen derselben Kupplung (K1 ) und der dritten Kupplung (K3) zu nutzen.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, wobei ein Gangwechsel von einer Quellgangstufe des anderen Teilgetriebes (34) in eine Zielgangstufe des einen Teilgetriebes (32) erfolgt, indem die dem anderen Teilgetriebe (34) zugeordnete elektrische Maschine (60) eine Zugkraft stützt, anschließend die dritte Kupplung (K3) geöffnet wird und die dem einen Teilgetriebe (32) zugeordnete elektrische Maschine (56) zur Synchronisie rung der Zielgangstufe beiträgt.
12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei ein Gangwechsel von einer Quellgangstufe des einen Teilgetriebes (32) in eine Zielgangstufe des anderen Teilgetriebes (34) erfolgt, indem in dem anderen Teilgetriebe (34) zunächst ggf. die Zielgangstufe ein gelegt wird und hierzu die dem anderen Teilgetriebe (34) zugeordnete elektrische Maschine (60) für die Synchronisierung sorgt, wobei die dem anderen Teilgetriebe (34) zugeordnete elektrische Maschine (60) eine Zugkraft stützt, und anschließend die Quellgangstufe ausgelegt wird und die dritte Kupplung (K3) geschlossen wird, wobei die dem einen Teilgetriebe (32) zugeordnete elektrische Maschine (56) zur Synchronisierung des Schließens der dritten Kupplung (K3) beiträgt.
13. Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Antriebsstranges nach einem der Ansprü che 1 - 9, mit den Schritten, in einem verbrennungsmotorischen Fährbetrieb in einer Gangstufe des einen Teilgetriebes (32) die dritte Kupplung (K3) zu öffnen, um das andere Teilgetriebe (34) und die dem anderen Teilgetriebe (34) zugeordnete elektri sche Maschine (60) abzukoppeln.
14. Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Antriebsstranges nach einem der Ansprü che 1 - 9, mit den Schritten, in einem rein elektromotorischen Fährbetrieb Antriebs leistung der ersten elektrischen Maschine (56) über das erste Teilgetriebe (32) bereit zu stellen und gleichzeitig Antriebsleistung der zweiten elektrischen Maschine (60) über das zweite Teilgetriebe (34) bereit zu stellen, wobei eine Lastschaltung realisiert wird, indem eine der elektrischen Maschinen die Zugkraft über das zugeordnete Teil getriebe aufrechterhält, während in dem anderen Teilgetriebe ein Gangwechsel voll zogen wird.
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