WO2021028219A1 - Hybrid-antriebsstrang für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle, an die ein Verbrennungsmotor anschließbar ist, mit einer ersten Eingangswelle, die mit der Antriebswelle verbunden oder über eine erste Kupplung mit der Antriebswelle verbindbar ist, mit einer zweiten Eingangswelle, mit einer Ausgangswellenanordnung, mit einer ersten Elektromaschine, die mit der zweiten Eingangswelle verbunden ist, und mit einer Getriebeanordnung, die (i) eine erste Radsatzebene aufweist, die wenigstens einen schaltbaren Radsatz beinhaltet, über den die erste Eingangswelle mit der Ausgangswellenanordnung verbindbar ist, die (ii) eine zweite Radsatzebene aufweist, die wenigstens einen schaltbaren Radsatz beinhaltet, über den die zweite Eingangswelle mit der Ausgangswellenanordnung verbindbar ist, und die (iii) eine dritte Radsatzebene aufweist, die wenigstens einen Radsatz beinhaltet, über den die Ausgangswellenanordnung mit einer Leistungsverteilungseinrichtung zum Antreiben von angetriebenen Rädern verbunden ist.

Description

Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle, an die ein Verbrennungsmotor anschließbar ist, mit einer ersten Eingangswelle, die mit der Antriebswelle verbunden oder über eine erste Kupplung mit der Antriebswelle verbindbar ist, mit einer zweiten Eingangswelle, mit einer Ausgangs wellenanordnung, mit einer ersten Elektromaschine, die mit einer zweiten Eingangswel le verbunden ist, und mit einer Getriebeanordnung.

Hybrid-Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge weisen generell einen Verbrennungsmotor auf, der Antriebsleistung zum Antreiben des Kraftfahrzeuges bereitstellen kann, sowie eine Elektromaschine, die je nach Betriebsart alternativ oder zusätzlich zu dem Ver brennungsmotor Antriebsleistung für das Kraftfahrzeug bereitstellen kann.

Bei Hybrid-Antriebssträngen wird zwischen einer Vielzahl von unterschiedlichen Kon zepten unterschieden, die jeweils eine unterschiedliche Anbindung der Elektromaschine an die Getriebeanordnung vorsehen. Bei Doppelkupplungsgetrieben ist eine typische Variante darin zu sehen, eine elektrische Maschine konzentrisch zu einem Eingangs glied der Doppelkupplungsanordnung anzuordnen. Auch ist es bekannt, bei Doppel kupplungsgetrieben eine elektrische Maschine einem der zwei Teilgetriebe zuzuordnen.

Ferner ist es bekannt, eine elektrische Maschine konzentrisch zu einer ersten Ein gangswelle anzuordnen, wobei ein Rotor der elektrischen Maschine mit einer Hohlwelle verbunden ist, die um die erste Eingangswelle herum angeordnet ist. Die Hohlwelle und die Eingangswelle sind jeweils über eine Mehrzahl von Radsätzen mit einer Ausgangs welle verbunden (z.B. DE 10 2010 030 573 A1 oder DE 10 2011 005 451 A1 ).

Aus dem o.g. Dokument DE 10 2011 005 451 A1 ist es auch bekannt, eine zweite elekt rische Maschine unmittelbar mit der Eingangswelle zu verbinden, so dass diese zweite elektrische Maschine beispielsweise als Starter-Generator ausgebildet werden kann. Ferner ist es aus dem Dokument US 2017/0129323 A1 bekannt, ein Hybridgetriebe mit einer Innenprimärwelle und mit einer Hohlprimärwelle auszustatten, die konzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei eine Primärwelle mit einer Elektromaschine verbun den ist und wobei die andere Primärwelle mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, ohne eine Trennkupplung zwischen der anderen Primärwelle und dem Verbrennungs motor vorzusehen. Eine Sekundärwelle ist mit Rädern des Fahrzeugs über ein Differen tial verbunden. Ferner ist eine Transferwelle vorgesehen, um eine Bewegung von we nigstens einer der Primärwellen zu der Sekundärwelle zu übertragen, und um die Pri märwellen zu koppeln. Die elektrische Maschine ist an einem dem Verbrennungsmotor axial gegenüberliegenden Ende der Primärwellen angeordnet.

Das Hybridgetriebe, das aus dem Dokument US 2017/0129323 A1 bekannt geworden ist, ermöglicht eine Vielzahl von Betriebsarten. In einer Variante ist eine zweite elektri sche Maschine über einen Radsatz mit der T ransferwelle verbunden. Dies führt zu einer weiteren Vielzahl von möglichen Betriebsarten.

Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug anzugeben.

Die obige Aufgabe wird gelöst durch einen Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle, an die ein Verbrennungsmotor anschließbar ist, mit einer ersten Eingangswelle, die mit der Antriebswelle verbunden oder die über eine erste Kupplung mit der Antriebswelle verbindbar ist, mit einer zweiten Eingangswelle, mit einer Aus gangswellenanordnung, mit einer ersten Elektromaschine, die mit der zweiten Ein gangswelle verbunden ist, und mit einer Getriebeanordnung, die (i) eine erste Radsat zebene aufweist, die wenigstens einen schaltbaren Radsatz beinhaltet, über den die erste Eingangswelle mit der Ausgangswellenanordnung verbindbar ist, die (ii) eine zwei te Radsatzebene aufweist, die wenigstens einen schaltbaren Radsatz beinhaltet, über den die zweite Eingangswelle mit der Ausgangswellenanordnung verbindbar ist, und die (iii) eine dritte Radsatzebene aufweist, die wenigstens einen Radsatz beinhaltet, über den die Ausgangswellenanordnung mit einer Leistungsverteilungseinrichtung zum An treiben von angetriebenen Rädern verbunden ist. Der erfindungsgemäße Hybrid-Antriebsstrang ist konzeptionell dazu ausgelegt, eine axial besonders kompakte Bauweise zu erreichen.

Der Hybrid-Antriebsstrang eignet sich daher insbesondere für den Front-Heck- Quereinbau in einem Kraftfahrzeug.

Die erste Elektromaschine ist vorzugsweise koaxial zu der zweiten Eingangswelle an geordnet. Die zweite Eingangswelle ist vorzugsweise koaxial zu der ersten Eingangs welle angeordnet. Die zweite Eingangswelle ist vorzugsweise als Hohlwelle ausgebildet, die zumindest einen Abschnitt der ersten Eingangswelle aufnimmt.

Vorzugsweise weist die Getriebeanordnung genau eine erste Radsatzebene und/oder genau eine zweite Radsatzebene auf. Ferner ist die dritte Radsatzebene vorzugsweise ebenfalls eine einzelne Radsatzebene, über die Antriebsleistung zu der Leistungsvertei lungseinrichtung übertragen wird.

Insgesamt weist der Hybrid-Antriebsstrang vorzugsweise genau drei Radsatzebenen auf. Ferner weist der erfindungsgemäße Hybrid-Antriebsstrang vorzugsweise genau zwei Kupplungsebenen auf, in denen Kupplungen angeordnet sind. Die Kupplungsebe nen sind vorzugsweise axial benachbart zu der ersten Radsatzebene bzw. zu der zwei ten Radsatzebene angeordnet.

In einigen Ausführungsformen ist die Antriebswelle drehfest mit der ersten Eingangs welle verbunden. In anderen Ausführungsformen sind die Antriebswelle und die erste Eingangswelle über eine erste Kupplung miteinander verbunden, so dass ein an die Antriebswelle angeschlossener Verbrennungsmotor von der ersten Eingangswelle ab koppelbar ist.

Die erste Kupplung kann eine formschlüssige Kupplung sein, wie beispielsweise eine Klauenkupplung. Die erste Kupplung kann jedoch auch eine Reibkupplung sein. Im Fal le einer Ausbildung der ersten Kupplung als Reibkupplung ist es vorteilhaft, dass diese auch unter Last geöffnet werden kann, z.B. bei einer Vollbremsung oder bei einer Fehl funktion des Verbrennungsmotors. Ferner ist es in diesem Fall möglich, die erste Kupp- lung auch unter einer Differenzdrehzahl zu schließen, so dass ein sogenannter "Schwungstart" des Verbrennungsmotors möglich ist.

Der Hybrid-Antriebsstrang ist dazu in der Lage, einen rein verbrennungsmotorischen Fährbetrieb einzurichten, und zwar insbesondere über die erste Radsatzebene. Ferner ist der Hybrid-Antriebsstrang dazu in der Lage, einen rein elektromotorischen Fährbe trieb mittels der ersten Elektromaschine einzurichten, und zwar vorzugsweise über die zweite Radsatzebene.

Ferner ist ein Hybrid-Fahrmodus realisierbar, bei dem Antriebsleistung des Verbren nungsmotors und der ersten Elektromaschine über die Ausgangswellenanordnung auf addiert bzw. überlagert werden. In vielen Fällen ist es auch möglich, in einem rein ver brennungsmotorischen Fährbetrieb Lastschaltungen durchzuführen, bei denen die erste Elektromaschine zugkraftunterstützend Antriebsleistung auf die Ausgangswellenanord nung überträgt, während beispielsweise die erste Kupplung geöffnet ist.

In den Fällen, bei denen Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor auf die Aus gangswellenanordnung über die erste Radsatzebene übertragen wird, kann vorzugs weise dann, wenn in der zweiten Radsatzebene kein Radsatz geschaltet bzw. keine zugeordnete Schaltkupplung geschlossen ist, die erste elektrische Maschine abgekop pelt werden. Ein effizienter verbrennungsmotorischer Fährbetrieb ist so möglich.

In gleicherweise kann in einem elektromotorischen Fährbetrieb selbst dann, wenn kei ne erste Kupplung vorgesehen ist, der Verbrennungsmotor abgekoppelt werden, insbe sondere, wenn in der ersten Radsatzebene kein Radsatz geschaltet ist bzw. keine zu geordnete Schaltkupplung geschlossen ist.

Unter einem schaltbaren Radsatz soll vorliegend insbesondere eine Paarung aus einem Losrad und einem Festrad verstanden werden, wobei das Losrad mittels einer Schalt kupplung (in der Regel einer formschlüssigen Kupplung wie einer Klauenkupplung oder einen Synchron-Schaltkupplung) mit der zugeordneten Welle verbindbar ist. In Fällen, bei denen die Ausgangswellenanordnung eine einzelne Ausgangswelle auf weist, ist hierbei beispielsweise ein Festrad an der Eingangswelle oder an der Aus gangswelle angeordnet, und das Losrad ist an der anderen Welle angeordnet und steht mit dem Festrad in Eingriff (kämmt).

Für den Fall, dass die Ausgangswellenanordnung zwei Ausgangswellen aufweist, die parallel versetzt angeordnet sind, können in einer Radsatzebene auch zwei schaltbare Radsätze enthalten sein, insbesondere dann, wenn beispielsweise an einer Eingangs welle ein Festrad festgelegt ist, das sowohl mit einem Losrad an der ersten Ausgangs welle als auch mit einem Losrad an der zweiten Ausgangswelle in Eingriff steht (soge nannte "Doppelnutzung" des Festrades).

Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste Eingangswelle und die zwei te Eingangswelle über eine zweite Kupplung miteinander verbindbar.

Die zweite Kupplung ist vorzugsweise koaxial zu den Eingangswellen angeordnet. Über die zweite Kupplung ist es möglich, beispielsweise einen verbrennungsmotorischen Fährbetrieb nicht nur über die erste Radsatzebene einzurichten. Vielmehr ist es auch möglich, den oder die Radsätze der ersten Radsatzebene nicht zu schalten (d.h. die zugeordneten Schaltkupplungen zu öffnen), und stattdessen die zweite Kupplung zu schließen und eine Schaltkupplung zu schließen, die einem Radsatz der zweiten Rad satzebene zugeordnet ist.

In diesem Fall wird die erste Elektromaschine im verbrennungsmotorischen Fährbetrieb generell mitgeschleppt. Vorzugsweise ist die so eingerichtete Gangstufe jedoch eine erste bzw. Anfahrgangstufe, die nur relativ selten eingerichtet wird, so dass hierdurch kein wesentlicher Effizienzverlust zu erwarten ist. Zudem ist es möglich, gerade beim Anfahren die erste Elektromaschine unterstützend einzusetzen, ohne dass Antriebsleis tung über die erste Radsatzebene geführt werden muss. Über die zweite Kupplung kann die erste Elektromaschine den Verbrennungsmotor im Stillstand starten.

Wie oben erwähnt kann die Ausgangswellenanordnung eine einzelne Ausgangswelle aufweisen.

Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die Ausgangswellenanordnung eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle aufweist. Die zwei Ausgangswellen sind dabei bevorzugt achsparallel zu der Eingangswellenanordnung angeordnet, die durch die erste Eingangswelle und die zweite Eingangswelle gebildet ist.

Eine Getriebeanordnung mit einer Eingangswellenanordnung und zwei achsparallelen Ausgangswellen wird manchmal als 3-Wellengetriebe bezeichnet. Dieses kann axial besonders kurz bauen und eignet sich insbesondere für den Quer-Einbau in einem Kraftfahrzeug.

Dabei ist es von besonderem Vorzug, wenn die erste Radsatzebene ein mit der ersten Eingangswelle verbundenes Festrad, ein an der ersten Ausgangswelle gelagertes Los rad und ein an der zweiten Ausgangswelle Losrad aufweist.

In der ersten Radsatzebene sind folglich zwei schaltbare Radsätze integriert, nämlich zum einen der Radsatz mit dem Festrad und dem Losrad an der ersten Ausgangswelle. Der zweite Radsatz ist dasselbe Festrad zusammen mit dem Losrad an der zweiten Ausgangswelle. Da das eine Festrad mit zwei Losrädern in Eingriff steht, spricht man auch von einer sogenannten "Doppelnutzung".

Die Losräder der ersten Radsatzebene sind vorzugsweise jeweils schaltbare Losräder, die mittels jeweiliger Schaltkupplungen mit der zugeordneten Ausgangswelle verbindbar sind. Die hierzu verwendeten Schaltkupplungen, beispielsweise Klauenkupplungen oder Synchron-Schaltkupplungen, können mittels getrennter Betätigungseinrichtungen betä tigt werden. Vorzugsweise sind die Schaltkupplungen der zwei Losräder jeweils so ausgebildet, dass die zwei Schaltkupplungen auch mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung betätigbar sind. Die zwei Schaltkupplungen der ersten Radsatzebene bilden dann ein räumlich getrenntes Schaltkupplungspaket, das eine Betätigungseinrichtung aufweist, die die Schaltkupplungen entweder beide in eine Neutral-Position versetzen kann, in eine erste Schaltposition, bei der das erste Losrad mit der zugeordneten Ausgangswelle verbunden ist, und alternativ in eine zweite Schaltposition, bei der das zweite Losrad mit der zugeordneten zweiten Ausgangswelle verbunden ist.

In entsprechender Weise weist die zweite Radsatzebene ein mit der zweiten Eingangs welle verbundenes Festrad, ein an der ersten Ausgangswelle gelagertes Losrad und ein an der zweiten Ausgangswelle gelagertes Losrad auf.

Auf die oben beschriebene Art und Weise können über die erste Eingangswelle wenigs tens zwei Gangstufen durch die erste Radsatzebene eingerichtet werden, und/oder durch die zweite Radsatzebene können zwei Gangstufen ausgehend von der zweiten Eingangswelle eingerichtet werden.

Die Losräder der zweiten Radsatzebene können mittels jeweiliger Schaltkupplungen mit den zugeordneten Ausgangswellen verbunden werden. Wie bei der ersten Radsatze bene können hierzu zwei Betätigungseinrichtungen verwendet werden, oder es kann eine einzelne Betätigungseinrichtung verwendet werden, die die zwei Schaltkupplungen entweder gemeinsam in eine Neutral-Position versetzt, oder in eine erste Schaltpositi on, bei der das erste Losrad mit der zugeordneten ersten Ausgangswelle verbunden ist oder, alternativ, eine zweite Schaltposition, bei der das zweite Losrad mit der zweiten Ausgangswelle verbunden ist.

Es versteht sich, dass sowohl in der ersten Radsatzebene als auch in der zweiten Rad satzbene jeweils nur eines der zwei Losräder mit der zugeordneten Ausgangswelle ver bunden sein kann, und das andere Losrad derselben Radsatzebene dann im jedem Fall nicht mit seiner zugeordneten Ausgangswelle verbunden ist. Von besonderem Vorzug ist es ferner, wenn die dritte Radsatzebene ein an der ersten Ausgangswelle festgelegtes Abtriebszahnrad und ein an der zweiten Ausgangswelle festgelegtes zweites Abtriebszahnrad aufweist, die mit einem Eingangsglied der Leis tungsverteilungseinrichtung in Eingriff sind.

Das Eingangsglied der Leistungsverteilungseinrichtung kann beispielsweise ein An triebsrad eines Differentialkorbes sein. Über die dritte Radsatzebene kann folglich An triebsleistung von der ersten Ausgangswelle und/oder von der zweiten Ausgangswelle auf die Leistungsverteilungseinrichtung überführt werden.

Insgesamt ist es ferner bevorzugt, wenn die dritte Radsatzebene ein drehbar an der ersten Ausgangswelle gelagertes Losrad aufweist, das mit einem Festrad in Eingriff steht, das an einer Ausgangswelle der Ausgangswellenanordnung festgelegt ist.

Durch diese Ausgestaltung wird ein weiterer schaltbarer Radsatz gebildet, der der ers ten Eingangswelle zugeordnet ist. Folglich ist es auf diese Weise möglich, ausgehend von der ersten Eingangswelle wenigstens drei unterschiedliche Gangstufen einzurich ten, ohne dass die zweite Radsatzebene involviert sein muss. Vielmehr können dabei alle Schaltkupplungen der zweiten Radsatzebene geöffnet sein. Von den drei Gangstu fen sind dabei zwei Gangstufen der ersten Radsatzebene zugeordnet, und die dritte Gangstufe ist dem Radsatz zugeordnet, der durch das an der ersten Eingangswelle ge lagerte Losrad und das Festrad an der Ausgangswelle gebildet ist.

Das Losrad an der ersten Eingangswelle ist dabei vorzugsweise mittels einer weiteren Schaltkupplung mit der ersten Eingangswelle verbindbar.

Von besonderem Vorzug ist es, wenn das drehbar an der ersten Eingangswelle gela gerte Losrad mittels einer Schaltkupplung mit der ersten Eingangswelle verbindbar ist und wenn diese Schaltkupplung und eine zweite Kupplung, über die die erste Eingangs welle und die zweite Eingangswelle miteinander verbindbar sind, mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung alternativ betätigbar sind. Die Schaltkupplung und die zweite Kupplung bilden dabei ein Schaltkupplungspaket, das in eine Neutral-Position versetzt sein kann, bei der weder die Schaltkupplung noch die zweite Kupplung geöffnet ist. Ferner können alternativ mittels der einzelnen Betäti gungseinrichtung entweder die Schaltkupplung oder die zweite Kupplung geschlossen werden.

Durch diese Maßnahme kann der Bauraumaufwand für Kupplungen und Schaltkupp lungen insgesamt reduziert werden.

Generell ist es denkbar, die drei Radsatzebenen auf eine beliebige Art und Weise axial relativ zueinander anzuordnen.Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn die dritte Radsatzebene in axialer Richtung zwischen der ersten Radsatzebene und der zweiten Erfindung angeordnet ist.

Hierdurch kann die erste Radsatzebene räumlich benachbart zu dem anzubindenden Verbrennungsmotor angeordnet werden, und die zweite Radsatzebene kann räumlich benachbart zu der ersten Elektromaschine angeordnet werden.

Die Kupplungen zur Betätigung der Radsätze sowie die erste Kupplung und/oder die zweite Kupplung können auf beliebige Art und Weise in räumlicher Zuordnung zu den jeweiligen zu schaltenden Elementen angeordnet werden.

Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn eine erste Kupplungsebene benachbart zu der ersten Radsatzebene angeordnet ist, und zwar vorzugsweise auf einer der dritten Radsatzebene abgewandten axialen Seite der ersten Radsatzebene.

In der ersten Kupplungsebene können dann die Schaltkupplungen für die Losräder der ersten Radsatzebene angeordnet sein. Ferner kann optional die erste Kupplung in der ersten Kupplungsebene angeordnet werden.

Für diese Ausführungsform sind die erste Radsatzebene und die dritte Radsatzebene vorzugsweise unmittelbar axial benachbart zueinander angeordnet. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine zweite Kupplungsebene benachbart zu der zweiten Radsatzebene angeordnet, und zwar vorzugsweise in axia ler Richtung zwischen der zweiten Radsatzebene und der dritten Radsatzebene.

In der zweiten Kupplungsebene können vorzugsweise Schaltkupplungen zum Schalten der Losräder der zweiten Radsatzebene angeordnet sein. Ferner können in der zweiten Kupplungsebene die Schaltkupplung zum Schalten des an der ersten Eingangswelle gelagerten Losrades und/oder die zweite Kupplung angeordnet sein. Die letztgenannten zwei Kupplungen sind vorzugsweise in ein Schaltkupplungspaket integriert, das koaxial zu der Eingangswellenanordnung angeordnet ist.

Die erste Kupplungsebene und die zweite Kupplungsebene beinhalten vorzugsweise auf jeder Achse (Eingangswellenanordnungsachse und die Achsen der Ausgangswel len) jeweils wenigstens eine Schaltkupplung oder sonstige Kupplung.

Folglich ist es möglich, sämtliche Kupplungen des Hybrid -Antriebsstranges in diesen zwei Kupplungsebenen anzuordnen.

Von besonderem Vorzug ist es, wenn der Hybrid-Antriebsstrang folglich genau drei Radsatzebenen, nämlich die erste, die zweite und die dritte Radsatzebene, aufweist sowie zwei Kupplungsebenen, nämlich die erste Kupplungsebene und die zweite Kupp lungsebene.

Die erste Kupplungsebene ist vorzugsweise unmittelbar benachbart zu der Antriebswel le bzw. zu dem Verbrennungsmotor. Die zweite Radsatzebene ist vorzugsweise unmit telbar axial benachbart zu der ersten Elektromaschine.

Der Hybrid-Antriebsstrang ermöglicht ein rein verbrennungsmotorisches Fahren, bei dem die erste Elektromaschine abgekoppelt ist. Hierbei sind sämtliche Radsätze der zweiten Radsatzebene nicht geschaltet. Leistung fließt entweder von der ersten Ein gangswelle über die erste Radsatzebene oder über das an der ersten Eingangswelle gelagerte Losrad zu der Ausgangswellenanordnung. Die erste Elektromaschine ist hier bei abgekoppelt, um den Wirkungsgrad steigern zu können. In ähnlicher Weise ist ein rein elektromotorischer Fährbetrieb mittels der ersten Elektro- maschine möglich. Hierbei sind die oben erwähnten Schaltkupplungen, mittels denen ein rein verbrennungsmotorischer Fährbetrieb eingerichtet werden kann, geöffnet. Leis tung fließt von der zweiten Eingangswelle über die zweite Radsatzebene zu der Aus gangswellenanordnung.

Sofern die zweite Kupplung vorgesehen ist, die die erste Eingangswelle und die zweite Eingangswelle miteinander verbinden kann, ist es auch möglich, folgende bevorzugte Ausführungsformen zu realisieren. Hierbei kann nämlich als erste bzw. Anfahrgangstufe immer ein Radsatz der zweiten Radsatzebene herangezogen werden. Dieser kann bei spielsweise gebildet sein durch ein Festrad, das mit der zweiten Eingangswelle verbun den ist, und ein Losrad der zweiten Radsatzebene.

In diesem Fall kann Leistung von der Ausgangswelle bzw. der ersten Eingangswelle über die geschlossene zweite Kupplung auf die zweite Eingangswelle fließen, und von dort über die Anfahrübersetzung auf die Ausgangswellenanordnung. Hierbei wird die erste Elektromaschine generell mitgeschleppt. Da ein Fährbetrieb in der ersten Gang stufe jedoch nur relativ selten stattfindet, im Vergleich zum gesamten Fährbetrieb des Fahrzeugs, wird der Wirkungsgrad hierdurch nicht merklich verringert. Zudem kann die erste Elektromaschine für diesen Fall in den Leerlauf geschaltet werden, so dass die Schleppverluste gering sind.

Folglich können für einen verbrennungsmotorischen Fährbetrieb vorzugsweise vier Gangstufen realisiert werden, nämlich eine erste Gangstufe mit der Anfahrübersetzung über den Radsatz der zweiten Radsatzebene (bei geschlossener zweiter Kupplung), und die drei Gangstufen, die mittels der ersten Radsatzebene bzw. des an der ersten Eingangswelle gelagerten Losrades und des zugeordneten Festrades an der Ausgangs welle realisiert werden können.

Theoretisch ist es auch denkbar, eine weitere Gangstufe über einen zweiten Radsatz der zweiten Radsatzebene zu realisieren. Dies ist jedoch in der Regel aus Überset zungsanpassungsgründen nicht erforderlich bzw. sinnvoll. Ein rein elektromotorischer Fährbetrieb ist mittels der ersten Elektromaschine in wenigs tens zwei Gangstufen realisierbar, die durch die zweite Radsatzebene einrichtbar sind. Sofern die zweite Kupplung und die erste Kupplung vorhanden sind, kann die zweite Eingangswelle zudem mit der ersten Eingangswelle verbunden werden und die erste Eingangswelle kann von dem Verbrennungsmotor abgekoppelt werden. Folglich lassen sich auch die Gangstufen der ersten Radsatzebene für einen rein elektromotorischen Fährbetrieb nutzen.

Die erste Elektromaschine kann in einem rein verbrennungsmotorischen Fährbetrieb zugkraftunterstützend Leistung auf die Abtriebswellenanordnung übertragen. Zugkraft unterbrechungen bei Gangwechseln können daher verringert werden. Generell sind zumindest die Schaltkupplungen, die der ersten Radsatzebene zugeordnet sind und die dem Losrad an der ersten Eingangswellenanordnung zugeordnet sind, als Synchron- Schaltkupplungen zu realisieren. Denn die erste Elektromaschine kann in der Regel nicht für eine Synchronisierung an den Schaltkupplungen im verbrennungsmotorischen Fährbetrieb sorgen. Dies kann jedoch möglicherweise durch eine zweite Elektroma schine erfolgen, die an die erste Eingangswelle angebunden ist.

Es ist folglich bevorzugt, wenn eine zweite Elektromaschine mit der ersten Eingangs welle verbunden ist.

Die Verbindung ist vorzugsweise so, dass die zweite Elektromaschine achsparallel zu der Eingangswellenanordnung und den Ausgangswelle angeordnet ist. Ein Antriebsrit zel der zweiten elektrischen Maschine steht vorzugsweise in Eingriff mit einem Festrad, das an der ersten Eingangswelle festgelegt ist. Ggf. kann dazwischen noch ein weiteres Zwischenrad angeordnet sein, um die Übersetzung noch besser anpassen zu können.

Die zweite Elektromaschine ist vorzugsweise in axialer Überlappung mit wenigstens der dritten Radsatzebene und der zweiten Kupplungsebene angeordnet. Vorzugsweise er streckt sich die zweite Elektromaschine in axialer Richtung nicht über die Getriebean ordnung hinaus. Die zweite Elektromaschine kann für einen Boost-Betrieb im verbrennungsmotorischen Fährbetrieb verwendet werden. Es kann jedoch auch rein elektromotorischer Fährbe trieb mittels der zweiten Elektromaschine eingerichtet werden. Die Gangstufen sind da bei die gleichen wie bei dem rein verbrennungsmotorischen Fährbetrieb.

Ferner kann die zweite Elektromaschine zur Kupplungs-Synchronisierung im verbren nungsmotorischen Fährbetrieb und/oder im elektromotorischen Fährbetrieb mittels der ersten Elektromaschine verwendet werden. Die zugeordneten Schaltkupplungen kön nen folglich als Klauenkupplungen realisiert werden. Auch die erste Kupplung und/oder die zweite Kupplung können als Klauenkupplung realisiert werden.

Demzufolge ist es bevorzugt, wenn eine erste Kupplung und/oder eine zweite Kupplung und/oder wenigstens eine Schaltkupplung als Klauenkupplung realisiert ist.

Generell ist es denkbar, die erste Elektromaschine mit einem Hohlrotor auszugestalten, der starr mit der zweiten Eingangswelle verbunden ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Rotor der ersten Elektromaschine je doch auch über eine Vorübersetzung mit der zweiten Eingangswelle verbunden sein. Hierbei kann die Vorübersetzung beispielsweise einen Planetenradsatz aufweisen, der konzentrisch zu der zweiten Eingangswelle angeordnet ist. Vorzugsweise ist ein Hohl rad des Planeten radsatzes mit dem Rotor verbunden, und ein Planetenträger ist vor zugsweise starr mit der zweiten Eingangswelle verbunden. Ein Sonnenrad des Plane tenradsatzes kann beispielsweise mit einem Gehäuse verbunden sein.

Insgesamt kann je nach Ausführungsform mit dem Hybrid-Antriebsstrang wenigstens einer der folgenden Vorteile erzielt werden: Es ergibt sich ein einfacher Aufbau bei einer kompakten Bauweise; es ergeben sich geringe Bauteilbelastungen; es ergeben sich geringe Getriebeverluste; es ergibt sich ein guter Verzahnungswirkungsgrad; es kann eine gute Übersetzungsreihe realisiert werden; im einfachsten Fall sind nur drei Aktua toren bzw. Betätigungseinrichtungen notwendig, sofern die erste Kupplung vorhanden ist, vier Aktuatoren. In der ersten Radsatzebene und der zweiten Radsatzebene sowie in der dritten Rad satzebene sind vorzugsweise fünf Stirnradstufen für fünf Gänge verbaut; für den Ver brennungsmotor werden vorzugsweise jedoch nur vier dieser Gänge genutzt. Einer der Gänge für den elektromotorischen Fährbetrieb mittels der ersten Elektromaschine wird auch als erster bzw. Anfahrgang für den Verbrennungsmotor verwendet, bei geschlos sener zweiter Schaltkupplung.

Dies hat den Vorteil, dass alle vier Verbrennungsmotorgänge "zustartbar" sind, also der Verbrennungsmotor jeweils aus einem rein elektromotorischen Fährbetrieb in der An fahrgangstufe zugeschaltet werden kann, indem nur eine weitere Schaltkupplung ge schlossen wird.

Eine zweite Übersetzung der zweiten Radsatzebene wird typischerweise nur bei höhe ren Geschwindigkeiten genutzt, bei denen der erste Gang für den verbrennungsmotori schen Fährbetrieb ohnehin nicht benötigt wird.

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:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges;

Figur 2 ein Leistungsflussdiagramm des Hybrid-Antriebsstranges der Fig. 1 ;

Figur 3 eine Schalttabelle für verbrennungsmotorische Gangstufen des Hybrid- Antriebsstranges der Fig. 1; Figur 4 eine Schaltdiagramm für elektromotorische Gangstufen des Hybrid-Antriebs- stranges der Fig. 1 ;

Figur 5 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebs- stranges; und

Figur 6 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebs- stranges.

In Fig. 1 ist ein Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Perso nenkraftwagen, schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.

Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist einen Verbrennungsmotor 12 auf, dessen Kurbel welle fest mit einer Antriebswelle 14 verbunden ist.

Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist ferner eine Hybrid-Getriebeanordnung 16 auf, die von der Antriebswelle 14 bereitgestellte Antriebsleistung auf eine Leistungsverteilungs einrichtung 18 führen kann, die dazu ausgebildet ist, Antriebsleistung auf angetriebene Räder 20L, 20R des Kraftfahrzeuges zu verteilen.

Ferner beinhaltet der Hybrid-Antriebsstrang 10 eine Steuereinrichtung 22 zum Ansteu ern diverser Komponenten des Hybrid-Antriebsstranges, wie sie nachfolgend erläutert werden.

Die Hybrid-Antriebsstrang 16 beinhaltet eine erste Eingangswelle 24, die koaxial zu der Antriebswelle 14 angeordnet ist. Ferner weist die Hybrid-Getriebeanordnung 16 eine zweite Eingangswelle 26 auf, die koaxial zu der ersten Eingangswelle 24 angeordnet ist, und zwar in Form einer Hohlwelle, die zumindest abschnittsweise um die erste Ein gangswelle 24 herum angeordnet ist.

Die Hybrid-Getriebeanordnung 16 beinhaltet ferner eine Ausgangswellenanordnung 28 mit einer ersten Ausgangswelle 30 und einer zweiten Ausgangswelle 32. Die erste und die zweite Ausgangswelle 30, 32 sind achsparallel zu der Eingangswellenanordnung angeordnet, die durch die erste und die zweite Eingangswelle 24, 26 gebildet ist.

Die Hybrid-Getriebeanordnung 16 beinhaltet ferner eine erste Radsatzebene 34. In der ersten Radsatzebene 34 sind enthalten ein Festrad 36, das mit der ersten Eingangswel le 24 fest verbunden ist, ein Losrad 38, das drehbar an der ersten Ausgangswelle 30 gelagert ist, und ein Losrad, das drehbar an der zweiten Ausgangswelle 32 gelagert ist. Die Losräder 38, 40 stehen jeweils in Eingriff mit dem Festrad 36.

Ferner beinhaltet die Hybrid-Getriebeanordnung 16 eine zweite Radsatzebene 42. In der zweiten Radsatzebene 42 sind enthalten ein Festrad 44, das fest mit der zweiten Eingangswelle 26 verbunden ist, ein Losrad 46, das drehbar an der ersten Ausgangs welle 30 gelagert ist, und ein Losrad 48, das drehbar an der zweiten Ausgangswelle 32 gelagert ist. Die Losräder 46, 48 stehen jeweils in Eingriff mit dem Festrad 44.

Ferner beinhaltet die Hybrid-Getriebeanordnung 16 eine dritte Radsatzebene 50. In der dritten Radsatzebene 50 sind enthalten ein erstes Abtriebszahnrad 52, das fest mit der ersten Ausgangswelle 30 verbunden ist, sowie ein zweites Abtriebszahnrad 54, das fest mit der zweiten Ausgangswelle 32 verbunden ist. Ferner ist in der dritten Radsatzebe ne 50 ein Losrad 56 enthalten, das drehbar an der ersten Eingangswelle 24 gelagert ist und das in Eingriff steht mit dem zweiten Abtriebszahnrad 54.

Ein Eingangsglied der Leistungsverteilungseinrichtung 18 ist durch ein Antriebsrad 58 gebildet, das sowohl mit dem ersten Abtriebszahnrad 52 als auch mit dem zweiten Ab triebszahnrad 54 in Eingriff steht.

Die Hybrid-Getriebeanordnung 16 beinhaltet ferner eine erste Kupplungsebene 60. In der ersten Kupplungsebene 60 sind enthalten eine Schaltkupplung B, mittels der das Losrad 38 mit der ersten Ausgangswelle 30 verbindbar ist, sowie eine Schaltkupp lung C, mittels der das Losrad 40 mit der zweiten Ausgangswelle 32 verbindbar ist.

Vorliegend beinhaltet die erste Kupplungsebene 60 ferner eine erste Kupplung K0, die zwischen der Ausgangswelle 14 und der ersten Eingangswelle 24 angeordnet ist, und zwar koaxial hierzu. Die erste Kupplung KO bildet folglich eine Trennkupplung zwischen der Hybrid-Getriebeanordnung 16 und dem Verbrennungsmotor 12.

Die Hybrid-Getriebeanordnung 16 beinhaltet ferner eine zweite Kupplungsebene 62. In der zweiten Kupplungsebene 62 sind enthalten eine Schaltkupplung A, mittels der das Losrad 46 mit der ersten Ausgangswelle 30 verbindbar ist, sowie eine Schaltkupp lung E, mittels der das Losrad 48 mit der zweiten Ausgangswelle 32 verbindbar ist.

Ferner ist in der zweiten Kupplungsebene 62 enthalten eine Schaltkupplung D, mittels der das Losrad 56 mit der ersten Eingangswelle 24 verbindbar ist. Die Schaltkupp lung D und eine zweite Kupplung K3 bilden vorliegend ein Schaltkupplungspaket, das in der zweiten Kupplungsebene 62 angeordnet ist und das dazu ausgebildet ist, entweder die Schaltkupplung D oder die zweite Kupplung K3 zu schließen. Ferner kann das Schaltkupplungspaket eine Neutral-Position einrichten, bei der weder die Schaltkupp lung D noch die zweite Kupplung K3 geschlossen ist.

Die Eingangswellenanordnung liegt auf einer Achse A1. Die erste Ausgangswelle 30 liegt auf einer Achse A2. Die zweite Ausgangswelle 32 liegt auf einer Achse A3. Die Leistungsverteilungseinrichtung 18 liegt auf einer Achse A4.

Zur Betätigung der Schaltkupplungen A bis E sowie der ersten Kupplung KO und der zweiten Kupplung K3 sind folgende Betätigungseinrichtungen vorgesehen: Eine erste Betätigungseinrichtung S1 ist dazu ausgebildet, die erste Kupplung KO zu öffnen oder zu schließen. Eine zweite Betätigungseinrichtung S2 ist dazu ausgebildet, entweder die Schaltkupplung D zu schließen oder die zweite Kupplung K3 zu schließen oder eine Neutral-Position dazwischen einzurichten, bei der weder D noch K3 geschlossen ist.

Eine dritte Betätigungseinrichtung S3 ist den Schaltkupplungen A und E zugeordnet und ist dazu ausgebildet, entweder die Schaltkupplung A zu schließen oder die Schaltkupp lung E zu schließen oder eine Neutral-Position einzurichten, bei der weder die Schalt kupplung A noch die Schaltkupplung E geschlossen sind. Eine vierte Betätigungseinrichtung S4 ist den Schaltkupplungen B und C zugeordnet. Die vierte Betätigungseinrichtung S4 ist dazu ausgelegt, entweder die Schaltkupplung B zu schließen oder die Schaltkupplung C zu schließen oder eine Neutral-Position einzu richten, bei der weder die Schaltkupplung B noch die Schaltkupplung C geschlossen ist.

Die dritte Radsatzebene 50 ist in axialer Richtung zwischen der ersten Radsatzebe ne 34 und der zweiten Radsatzebene 42 angeordnet. Die erste Kupplungsebene 60 ist auf einer axial der dritten Radsatzebene 50 gegenüberliegenden Seite der ersten Rad satzebene 34 angeordnet. Die zweite Kupplungsebene 62 ist in axialer Richtung zwi schen der zweiten Radsatzebene 42 und der dritten Radsatzebene 50 angeordnet.

Ausgehend von der Seite des Verbrennungsmotors 12 ist die Reihenfolge der Ebenen also folgende: 60, 34, 50, 62, 42.

Die Hybrid-Getriebeanordnung 16 weist ferner eine erste Elektromaschine 64 (EM1) auf. Die erste Elektromaschine 64 ist koaxial zu der Eingangswellenanordnung 24, 26 angeordnet und ist axial auf einer der zweiten Kupplungsebene 62 gegenüberliegenden Seite der zweiten Radsatzebene 42 angeordnet. Mit anderen Worten sind der Verbren nungsmotor 12 und die erste Elektromaschine 64 auf axial gegenüberliegenden Seiten des Hybrid-Antriebsstranges 10 angeordnet.

Die erste Elektromaschine 64 weist einen Stator 66 auf, der mit einem Gehäuse 68 fest verbunden ist. Ferner weist die erste Elektromaschine 64 einen Rotor 70 auf, der starr mit der zweiten Eingangswelle 26 verbunden ist.

Die Hybrid-Getriebeanordnung 16 beinhaltet ferner eine zweite Elektromaschine 82 (EM2). Die zweite Elektromaschine 72 weist eine Elektromaschinenwelle 74 auf, die achsparallel versetzt ist zu der Eingangswellenanordnung 24, 26 und den Ausgangs wellen 30, 32. An der Elektromaschinenwelle 74 ist ein Zahnrad 76 festgelegt, das mit dem Festrad 36 der ersten Radsatzebene 34 in Eingriff steht. Die zweite Elektro maschine 72 ist folglich mit der ersten Eingangswelle 24 verbunden.

Die zweite Elektromaschine 72 ist auf einer Achse A5 angeordnet. In Fig. 1 ist ferner angedeutet, dass ein Parksperrenrad P zum Einrichten einer Park sperrenfunktion mit einer der Ausgangswellen 30, 32 fest verbunden sein kann, vorlie gend mit der ersten Ausgangswelle 30, und zwar in axialer Richtung zwischen der zwei ten Radsatzebene 42 und der ersten Elektromaschine 64. Das Parksperrenrad P kann jedoch auch an anderer stelle angeordnet werden, beispielsweise an der zweiten Aus gangswelle 32, und zwar an beliebiger Stelle in axialer Richtung gesehen.

Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist folglich sieben Stirnradpaare und sieben Schaltstel len (erste und zweite Kupplung K0, K3 und fünf Schaltkupplungen A bis E) auf. Ferner weist der Hybrid-Antriebsstrang fünf Achsen A12 bis A5 auf und zwei Ausgangswel len 30, 32. Ferner weist der Hybrid-Antriebsstrang vorzugsweise zwei Elektromaschi- nen 64, 72 auf.

Die Nennleistung der ersten Elektromaschine 64 ist vorzugsweise größer als die Nenn leistung der zweiten Elektromaschine 74.

In Fig. 2 ist der Hybrid-Antriebsstrang 10 so dargestellt, dass dessen Leistungsfluss erkennbar ist. Beispielsweise kann Leistung von dem Verbrennungsmotor 12 über die erste Kupplung K0 und die Schaltkupplung D zu der Leistungsverteilungseinrichtung 18 fließen, oder von der ersten Elektromaschine 64 über die geschlossene zweite Kupp lung K3 und die Schaltkupplung B zu der Leistungsverteilungseinrichtung 18, um einige Beispiele zu nennen.

In Fig. 3 ist eine Schalttabelle für verbrennungsmotorische Fahrstufen V1 bis V4 ge zeigt. In allen diesen Gangstufen ist die Kupplung K0 (sofern vorhanden) geschlossen (angedeutet durch ein X in der Schalttabelle der Fig. 3).

Eine verbrennungsmotorische Anfahrgang stufe V1 wird eingerichtet, indem zusätzlich die Schaltkupplung A und die zweite Kupplung K3 geschlossen werden. Leistung fließt von dem Verbrennungsmotor über die erste Eingangswelle 24 und die zweite Kupp lung K3 zu der Schaltkupplung A, und von dort zu der ersten Ausgangswelle 30. Die hierbei eingerichtete Übersetzung ist ii. Zu dieser kommt hinzu die Abtriebsüberset- zung iabi . Diese Übersetzungen, auf die nachfolgend nicht näher Bezug genommen wird, sind in Fig. 1 und 2 dargestellt.

Die zweite verbrennungsmotorische Gangstufe V2 wird eingerichtet durch Schließen der Schaltkupplung B (die zweite Kupplung K3 ist dabei wieder geöffnet).

Die verbrennungsmotorischen Fahrstufen V3 und V4 werden eingerichtet durch Schlie ßen der Schaltkupplungen B bzw. D.

Ein rein elektromotorischer Fährbetrieb mittels der zweiten Elektromaschine 72 wird auf die gleiche Art und Weise eingerichtet wie es in Fig. 3 dargestellt ist, wobei jedoch die erste Kupplung KO geöffnet wird, um den Verbrennungsmotor nicht mitschleppen zu müssen.

In Fig. 3 ist eine Schalttabelle für einen elektromotorischen Fährbetrieb mittels der ers ten Elektromaschine 64 dargestellt. Eine Anfahrgangstufe E1.1 wird eingerichtet, indem ausschließlich die Schaltkupplung A geschlossen wird. In sämtlichen dieser elektro motorischen Fahrstufen E 1 .1 bis E1 .4 bleibt die erste Kupplung KO geöffnet, sofern vor handen.

Eine zweite elektromotorische Gangstufe E1.2 wird eingerichtet durch Schließen der Schaltkupplung E.

Eine dritte elektromotorische Gangstufe E1.3 wird eingerichtet durch Schließen der Schaltkupplung B und der zweiten Kupplung K3.

Eine vierte elektromotorische Gangstufe E1.4 wird eingerichtet durch Schließen der Schaltkupplung C und der zweiten Kupplung K3.

Die Hybrid-Getriebeanordnung 16 weist keinen dedizierten Rückwärtsgang auf. Ein Rückwärtsfahrbetrieb wird generell mittels der ersten Elektromaschine 64 und/oder mit tels der zweiten Elektromaschine 72 eingerichtet. Mit beiden Elektromaschinen 64, 72 kann rein elektrisch gefahren werden. Im rein elektrischen Fährbetrieb sind Lastschaltungen möglich, indem die erste Elektromaschi- ne 64 die Zugkraft stützt, wenn die zweite Elektromaschine 72 schaltet, und umgekehrt. Ein solcher Schaltablauf ist detailliert in dem eingangs genannten Dokument DE 102011 005451 A1 beschrieben.

Im verbrennungsmotorischen bzw. hybridischen Betrieb bleibt die erste Kupplung K0 immer geschlossen. So ist der Verbrennungsmotor 12 immer mit der zweiten Elektro maschine 72 verbunden.

Folgende Funktionen können mit der zweiten Elektromaschine 72 abgedeckt werden: Verbrennungsmotorstart aus rein elektrischer Fahrt Bord netzversorg u n g serielles Kriechen und Fahren vorwärts/rückwärts

Unterstützung der Verbrennungsmotor-Drehzahlregelung beim Ankoppeln und bei Schaltungen. Insbesondere kann der Verbrennungsmotor in alle Vorwärts gangstufen V1 bis V4 angekoppelt werden, wenn die erste Elektromaschine 64 die Gangstufe E1.1 nutzt. Der Verbrennungsmotor kann in die verbrennungs motorischen Gangstufen V2 bis V3 angekoppelt werden, wenn die erste Elektro maschine 64 die Gangstufe E1.2 nutzt.

Die zweite Elektromaschine 64 kann beim Entlasten der Schaltelemente K3, B,

C, D unterstützen, indem die zweite Elektromaschine 72 generatorisch arbeitet. Der erzeugte Strom kann von der ersten Elektromaschine 64 zur Zugkraftunter stützung genutzt werden.

Die folgenden Funktionen können mit der ersten Elektromaschine 64 abgedeckt wer den: ein elektrischer Fahrzeugantrieb zum Anfahren und Fahren vorwärts/rückwärts Stützung der Zugkraft bei verbrennungsmotorischen Schaltungen. Die erste Elektromaschine 64 kann über E1.1 oder E1.2 die Zugkraft aufrechterhalten, wenn ein Wechsel bei den Schaltelementen K3, B, C, D erfolgt.

Über das Schaltelement K3 kann die erste Elektromaschine 64 mit dem Verbren nungsmotor 12 verbunden werden. Auf diese Weise kann die erste Elektro- maschine 64 den Verbrennungsmotor starten oder generatorisch zur Stromer zeugung für einen Verbraucher beispielsweise im Fahrzeugstillstand dienen.

Eine Lastschaltung von V1 nach V2 wird im Hybridbetrieb wie folgt durchgeführt:

Ausgangspunkt ist beispielsweise die Gangstufe V1, bei der KO, K3 und A ge schlossen sind. Anschließend erfolgt ein Lastabbau an dem Schaltelement K3 und ein gleichzeitiger Lastaufbau an der ersten Elektromaschine 64. Der Lastab bau kann erfolgen, indem der Verbrennungsmotor 12 und die zweite Elektro maschine 72 das Moment abbauen oder wenn die zweite Elektromaschine 72 das Verbrennungsmotormoment generatorisch ausgleicht, so dass die Summe der Momente von Verbrennungsmotor 12 und der zweiten Elektromaschine 72 in etwa Null ist. Anschließend wird das Schaltelement K3 geöffnet. Dann wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors 12 und der zweiten Elektromaschine 72 ab gesenkt, so dass das Schaltelement B synchron wird. Hierzu kann die zweite Elektromaschine 72 beispielsweise generatorisch arbeiten (ist bevorzugt), oder der Verbrennungsmotor 12 kann in den Schubbetrieb gehen. Schließlich kann das Schaltelement B zum Einlegen der Vorwärtsgangstufe V2 eingelegt werden.

Im Hybridbetrieb ist auch eine Absenkung der Drehzahl der ersten Elektromaschine 64 möglich. Wenn die zweite Kupplung K3 geöffnet ist, kann lastfrei im Hintergrund von der ersten Elektromaschine 64 zu der zweiten Elektromaschine 72 gewechselt werden. Hierdurch wird die Drehzahl der ersten Elektromaschine 64 abgesenkt. Diese Umschal- tung kann erfolgen, während der Verbrennungsmotor 12 (und/oder die zweite Elektro maschine 72) in einem der Gänge V2 bis V4 die Zugkraft aufrechterhält.

Im Hybridbetrieb kann die erste Elektromaschine 64 abgekoppelt werden, wenn der Verbrennungsmotor 12 einen der Gänge V2 bis V4 nutzt. So ist ein effizienter verbren nungsmotorischer Fährbetrieb möglich.

Die zweite Elektromaschine 72 kann ggf. kleiner dimensioniert werden als die erste Elektromaschine 64, da die zweite Elektromaschine 72 keine wesentlichen Fahrfunktio nen erfüllen muss. Die obigen Varianten gelten auch dann, wenn keine erste Kupplung KO vorhanden ist, die Ausgangswelle 14 also starr mit der ersten Eingangswelle 24 verbunden ist.

Durch die Maßnahme, dass die zweite Elektromaschine 72 an das Festrad 36 der ers ten Radsatzebene 34 angebunden wird, ist kein separates Festrad hierfür erforderlich.

Nachstehend werden weitere Ausführungsformen von Hybrid-Antriebssträngen darge stellt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Hybrid-Antriebs- strang 10 der Fig. 1 bis 4 entsprechen. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Be zugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.

In Fig. 5 ist ein vereinfachter Hybrid-Antriebsstrang 10' dargestellt, der keine zweite Elektromaschine 72 beinhaltet und keine erste Kupplung KO. Gegenüber dem Hybrid- Antriebsstrang 10 der Fig. 1 bis 4 sind folgende Fährbetriebe konzeptbedingt dann nicht mehr möglich: ein serielles Fahren (unter einem seriellen Fahren wird generell verstan den, dass bei Vorhandensein von zwei Elektromaschinen ein Fährbetrieb mittels einer Elektromaschine eingerichtet wird und der Verbrennungsmotor dazu genutzt wird, um die andere Elektromaschine generatorisch zu betreiben und die Batterie nachzuladen).

Auch ein Verbrennungsmotorstart aus rein elektrischer Fahrt ist nicht möglich. Auch eine rein elektrische Lastschaltung ist nicht möglich. Eine Unterstützung der Verbren nungsmotor-Drehzahlregelung beim Ankoppeln und bei Schaltungen ist ebenfalls nicht möglich.

Ansonsten kann der Hybrid-Antriebsstrang 10' die oben erwähnten Funktionen sämtlich ebenfalls erfüllen.

Ein weiterer Hybrid-Antriebsstrang 10" ist in Fig. 6 dargestellt. Dieser entspricht dem Hybrid-Antriebsstrang der Fig. 1, wobei jedoch keine erste Kupplung K0 vorgesehen ist. Ein weiterer Unterschied ist darin zu sehen, dass die erste Elektromaschine 64" nicht direkt mit ihrem Rotor mit der zweiten Eingangswelle verbunden ist. Vielmehr ist der Rotor 70 der ersten Elektromaschine 64" über eine Vorübersetzung 80 mit der zweiten Eingangswelle 26 verbunden.

Vorliegend ist die Vorübersetzung 80 realisiert durch einen Planetenradsatz 82, der ein Hohlrad 84, ein Sonnenrad 86 und einen Planetenträger 88 aufweist. Das Hohlrad 84 ist mit dem Rotor 70 verbunden. Das Sonnenrad 86 ist an dem Gehäuse 68 festgelegt. Der Planetenträger 88 ist mit der zweiten Eingangswelle 26 verbunden.

Bei sämtlichen o.g. Ausführungsformen kann die erste Kupplung K0, die, wie die Schalt kupplungen A bis E und die zweite Kupplung K3 als Klauenkupplung ausgeführt sein kann (insbesondere wenn die zweite Elektromaschine 72 vorhanden ist), auch als Reib kupplung realisiert sein. In diesem Fall ist es vorteilhaft, dass die erste Kupplung K0 auch unter Last geöffnet werden kann, z.B. bei einer Vollbremsung oder bei einer Fehl funktion im Verbrennungsmotor 12. Eine als Reibkupplung ausgebildete erste Kupp lung K0 kann auch unter einer Differenzdrehzahl geschlossen werden. Hierdurch ist ein sogenannter "Schwungstart" des Verbrennungsmotors 12 mittels der zweiten Elektro maschine 72 möglich (die T rägheitsmasse der zweiten Elektromaschine 72 wird zum Start des Verbrennungsmotors 12 genutzt).

Der Hybrid-Antriebsstrang 10" der Fig. 6 ist insbesondere für solche Hybrid-Antriebs- stränge vorgesehen, bei denen der zur Verfügung stehende elektrische Energiespei cher relativ klein dimensioniert ist. In diesem Fall sind die Möglichkeiten eines rein elektrischen Fährbetriebes mit einer bzw. zwei Elektromaschinen eingeschränkt.

Der Hybrid-Antriebsstrang 10" der Fig. 6 sieht daher vor, dass die zweite Elektro maschine 72 generell nicht zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet wird. Vielmehr wird die zweite Elektromaschine 72 generell nur als Generator betrieben.

Für diesen Fall ist es sinnvoll, die erste Elektromaschine 64 mit der Vorübersetzung 80 auszustatten. Auf diese Weise können auch ohne Unterstützung der zweiten Elektro maschine 72 hohe Drehmomente im rein elektrischen Fährbetrieb nur mittels der ersten Elektromaschine 64 erreicht werden. Da ein rein elektrischer Fährbetrieb mit beiden Elektromaschinen nicht benötigt wird, kann auf eine erste Kupplung KO verzichtet wer den.

Bezuqszeichen Hybrid-Antriebsstrang Verbrennungsmotor Antriebswelle Hybrid-Getriebeanordnung Leistungsverteilungseinrichtung angetriebene Räder Steuereinrichtung erste Eingangswelle zweite Eingangswelle Ausgangswellenanordnung erste Ausgangswelle zweite Ausgangswelle erste Radsatzebene Festrad Losrad Losrad zweite Radsatzebene Festrad Losrad Losrad dritte Radsatzebene erstes Abtriebszahnrad zweites Abtriebszahnrad Losrad Antriebsrad (18) erste Kupplungsebene zweite Kupplungsebene erste Elektromaschine EM1 Stator Gehäuse Rotor 72 zweite Elektromaschine EM2

74 Elektromaschinenwelle

76 Zahnrad

80 Vorübersetzung

82 Planetenradsatz

84 Hohlrad

86 Sonnenrad

88 Planetenträger

A1 -A5 Achsen

A - E Schaltkupplungen für Gangradsätze

KO Erste Kupplung

K3 zweite Kupplung

S1 - S4 Betätigungseinrichtungen P Parksperrenrad

Claims

Patentansprüche

1. Hybrid-Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle (14), an die ein Verbrennungsmotor (12) anschließ bar ist, einer ersten Eingangswelle, die mit der Antriebswelle (14) verbunden oder die über eine erste Kupplung (KO) mit der Antriebswelle (14) ver bindbar ist, einer zweiten Eingangswelle (26), einer Ausgangswellenanordnung (28), einer ersten Elektromaschine (64), die mit der zweiten Eingangswel le (26) verbunden ist, und einer Getriebeanordnung, die aufweist eine erste Radsatzebene (34), die wenigstens einen schaltbaren Radsatz aufweist, über den die erste Eingangswelle (24) mit der Ausgangswellenanordnung (28) verbindbar ist, eine zweite Radsatzebene (42), die wenigstens einen schaltba ren Radsatz aufweist, über den die zweite Eingangswelle (26) mit der Ausgangswellenanordnung (28) verbindbar ist, und eine dritte Radsatzebene (50), die wenigstens einen Radsatz aufweist, über den die Ausgangswellenanordnung (28) mit einer Leistungsverteilungseinrichtung (18) zum Antreiben von ange triebenen Rädern (20L, 20R) verbunden ist.

2. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die erste Eingangswelle (24) und die zweite Eingangswelle (26) über eine zweite Kupplung (K3) miteinander ver bindbar sind.

3. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ausgangswellenan ordnung (28) eine erste Ausgangswelle (30) und eine zweite Ausgangswelle (32) aufweist.

4. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 3, wobei die erste Radsatzebene (34) ein mit der ersten Eingangswelle (24) verbundenes Festrad (36), ein an der ersten Ausgangswelle (30) gelagertes Losrad (38) und ein an der zweiten Ausgangswel le (32) gelagertes Losrad (40) aufweist.

5. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 3 oder 4, wobei die zweite Radsatzebe ne (42) ein mit der zweiten Eingangswelle (26) verbundenes Festrad (44), ein an der ersten Ausgangswelle (30) gelagertes Losrad (46) und ein an der zweiten Ausgangs welle (32) gelagertes Losrad (48) aufweist.

6. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die dritte Radsatzebene (50) ein an der ersten Ausgangswelle (30) festgelegtes erstes Ab triebszahnrad (52) und ein an der zweiten Ausgangswelle (32) festgelegtes zweites Abtriebszahnrad (54) aufweist, die mit einem Eingangsglied (58) der Leistungsvertei lungseinrichtung (18) in Eingriff sind.

7. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die dritte Radsatzebene (50) ein drehbar an der ersten Eingangswelle (24) gelagertes Los rad (56) aufweist, das mit einem Festrad (54) in Eingriff steht, das an einer Aus gangswelle (32) der Ausgangswellenanordnung (28) festgelegt ist.

8. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 7, wobei das drehbar an der ersten Ein gangswelle (24) gelagerte Losrad (56) mittels einer Schaltkupplung (D) mit der ersten Eingangswelle (24) verbindbar ist und wobei die Schaltkupplung (D) und eine zweite Kupplung (K3), über die die erste Eingangswelle (24) und die zweite Eingangswel le (26) miteinander verbindbar sind, mittels einer Betätigungseinrichtung (S2) alterna tiv betätigbar sind.

9. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die dritte Radsatzebene (50) in axialer Richtung zwischen der ersten Radsatzebene (34) und der zweiten Radsatzebene (42) angeordnet ist.

10. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine erste Kupplungsebene (60) benachbart zu der ersten Radsatzebene (34) angeordnet ist, vorzugsweise auf einer der dritten Radsatzebene (50) abgewandten axialen Seite der ersten Radsatzebene (34).

11. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine zweite Kupplungsebene (62) benachbart zu der zweiten Radsatzebene (42) angeordnet ist, vorzugsweise in axialer Richtung zwischen der zweiten Radsatzebene (42) und der dritten Radsatzebene (50).

12. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 2 bis 11 , wobei eine Anfahr übersetzung (ii) durch einen Radsatz der zweiten Radsatzebene (42) gebildet ist.

13. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei eine zweite Elektromaschine (72) mit der ersten Eingangswelle (24) verbunden ist.

14. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei eine erste Kupplung (KO) und/oder eine zweite Kupplung (K3) und/oder wenigstens eine Schaltkupplung (A, B, C, E) als Klauenkupplung realisiert ist.

15. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei ein Ro tor (70) der ersten Elektromaschine (64") übereine Vorübersetzung (80) mit der zweiten Eingangswelle (26) verbunden ist.