WO2022248071A1 - Hybridgetriebe, kraftfahrzeug-antriebsstrang, verfahren zu dessen betrieb und kraftfahrzeug damit - Google Patents

Hybridgetriebe, kraftfahrzeug-antriebsstrang, verfahren zu dessen betrieb und kraftfahrzeug damit Download PDF

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shaft
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transmission
motor vehicle
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Stefan Beck
Fabian Kutter
Matthias Horn
Michael Wechs
Thomas Martin
Johannes Kaltenbach
Martin Brehmer
Ingo Pfannkuchen
Mladjan RADIC
Peter Ziemer
Christian Michel
Max Bachmann
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • B60K6/52—Driving a plurality of drive axles, e.g. four-wheel drive

Definitions

  • the present invention relates to a hybrid transmission, a motor vehicle drive train with such a hybrid transmission, a motor vehicle with such a motor vehicle drive train and a method for operating such a motor vehicle drive train.
  • Hybrid drives can help reduce fuel consumption and pollutant emissions.
  • Drive trains with an internal combustion engine and one or more electric motors as a parallel hybrid or as a mixed hybrid have largely become established.
  • Such hybrid drives have a substantially parallel arrangement of the internal combustion engine and the electric drive in the power flow.
  • both an overlay of the drive torques and a control with a purely internal combustion engine toric drive or a purely electric motor drive can be made possible.
  • the drive torques of the electric drive and the internal combustion engine can add up depending on how they are controlled, a comparatively smaller design of the internal combustion engine and/or its temporary shutdown is possible.
  • a significant reduction in CO2 emissions can be achieved without any significant loss of performance or comfort.
  • the possibilities and advantages of an electric drive can thus be combined with the range, performance and cost advantages of internal combustion engines.
  • a disadvantage of the hybrid drives mentioned above is their generally more complex structure, since both drive sources preferably transmit drive power to a drive shaft with only one transmission. As a result, such transmissions are usually complicated and expensive to produce. A reduction in complexity in the design of a hybrid transmission usually goes hand in hand with a loss of variability.
  • DHT dedicated hybrid transmissions
  • an electric see machine is integrated into the gearbox in order to provide the full range of functions.
  • the mechanical transmission part in particular can be simplified in the transmission, for example by eliminating the reverse gear, with at least one electric machine being used instead.
  • Dedicated hybrid transmissions can be derived from known transmission concepts, i.e. double-clutch transmissions, converter planetary transmissions, continuously variable transmissions (CVT) or automated manual transmissions.
  • the electric machine becomes part of the transmission.
  • the published application DE 102011 005562 A1 relates to a manual transmission of a hybrid drive for a motor vehicle, with two input shafts and a common output shaft.
  • the first input shaft can be connected to the drive shaft of an internal combustion engine via a controllable separating clutch and can be brought into drive connection with the output shaft via a first group of selectively shiftable gear wheel sets.
  • the second input shaft is in drive connection with the rotor of an electric machine that can be operated as a motor and generator and with the first input shaft via a superposition gear designed as a planetary gear. Both input shafts can be brought into drive connection with one another via a switchable coupling device.
  • the manual transmission is derived from a double-clutch transmission with two coaxial input shafts, the first input shaft of which is arranged centrally, the second input shaft of which is designed as a hollow shaft and arranged coaxially above the first input shaft and the coupling device of which has a gear stage and / or includes a switchable clutch that is provided in place of that gear wheel set and its associated gear clutch, which is associated with the underlying dual-clutch transmission of the first input shaft and axially adjacent to the transmission-side end of the second input shaft is arranged.
  • Hybrid transmissions are created with which electrodynamic starting and electrodynamic circuits are possible.
  • a drive train configuration should preferably be implemented in which the hybrid transmission is positioned coaxially to the output shafts and the internal combustion engine can be arranged axially parallel thereto.
  • a hybrid transmission for a motor vehicle drive train of a motor vehicle having: a first transmission input shaft for operatively connecting the hybrid transmission to an internal combustion engine of the motor vehicle; a second transmission input shaft for operatively connecting the hybrid transmission to a first electric drive machine of the motor vehicle; a first intermediate shaft; a second intermediate shaft drivingly connected to the first transaxle input shaft; an output shaft for operatively connecting the hybrid transmission to an output; a first planetary gear set connected to the second transmission input shaft, a first intermediate shaft and the output shaft; a countershaft; spur gear pairs arranged in several wheelset planes, comprising a first spur gear pair, a second spur gear pair and a third spur gear pair for forming gear stages; and a plurality of gear shifting devices with shifting elements for engaging the gear ratios; wherein a gear of the first spur gear pair and a gear of the third spur gear pair are drivingly connected to each other; and the second intermediate shaft and a further gear of the third pair of spur gears are drivingly connected
  • a motor vehicle drive train for a motor vehicle comprising: a hybrid transmission as defined above; an internal combustion engine connectable to the first transmission input shaft; and a first electric drive machine, which is drivingly connected to the second Gereteein input shaft.
  • the above object is also achieved by a method for operating a motor vehicle powertrain as previously defined.
  • a motor vehicle with: a motor vehicle drive train as defined above; and an energy store for storing energy for supplying the first electric drive machine and/or the second electric drive machine.
  • a compact hybrid transmission can be created in a technically simple manner by a first transmission input shaft for operatively connecting the hybrid transmission to an internal combustion engine and a second transmission input shaft for operatively connecting the hybrid transmission to an electric drive machine.
  • An active connection can be designed to be both switchable and non-switchable.
  • a hybrid transmission can be created which is arranged around one of the vehicle shafts on the front axle, with the internal combustion engine and the first electric drive machine being arranged axis-parallel thereto.
  • a first planetary gear set which is connected to the first transmission input shaft, a first intermediate shaft and an output shaft, an EDA mode can be technically simple be created, which enables electrodynamic starting and electrodynamic circuits. At least one ECVT mode can also be set up.
  • a compact hybrid transmission with few shifting elements can be created.
  • the compactness and functionality of the hybrid transmission can be further increased by a second intermediate shaft, which is drive-effectively connected to another gear wheel of the third pair of spur gears.
  • the compactness of the transmission is further improved.
  • a differential of the output comprises a differential shaft, which is designed as a solid shaft and is surrounded at least in sections by the transmission shafts, in particular the output shaft.
  • An axial length of the differential shaft is greater than an axial length of the output shaft.
  • the differential shaft penetrates the output shaft completely.
  • the hybrid transmission includes a second planetary gear set, which is drivingly connected to the output shaft and a differential of the output.
  • a ring gear is preferably fixed in the second planetary gear set, a planetary gear carrier is drivingly connected to the differential of the output and a sun gear to the output shaft.
  • a second planetary gear set makes it technically easy to achieve an output ratio of the power transmitted from the hybrid transmission to the differential shaft. In particular, it enables an output ratio in the form of a second planetary gear set, an advantageous compact arrangement of the gear set for forming the output ratio around the differential shaft.
  • the range of functions of the hybrid transmission can be increased without significantly increasing the space required for the hybrid transmission.
  • a planet carrier of the first planetary gear set is connected to the output shaft, the sun gear of the first planetary gear set being connected to the second transmission input shaft and the ring gear of the first planetary gear set being connected to the first intermediate shaft.
  • the planet carrier of the first planetary gear set is connected to the drive shaft from where the ring gear of the first planetary gear set is connected to the second transmission input shaft and the sun gear of the first planetary gear set is connected to the first intermediate shaft.
  • the first electric drive machine can be operated longer as a generator during electrodynamic starting, since the generator operation can be maintained for longer with increasing travel speed.
  • the first electric drive machine can be operated with a low compensation speed when starting electrodynamically or electrodynamically.
  • the second transmission input shaft, the first intermediate shaft, the second intermediate shaft and the output shaft are arranged coaxially with one another.
  • the first transmission input shaft, the second transmission input shaft, the first intermediate shaft, the second intermediate shaft and the output shaft are designed as hollow shafts.
  • the second transmission input shaft, the first intermediate shaft and the second intermediate shaft surround the output shaft at least in sections.
  • the compactness of the hybrid transmission can be further improved by the design of the aforementioned shafts as hollow shafts and the coaxial arrangement.
  • the advantageous ko-axial arrangement and the design of the shafts as hollow shafts allow arranging the Hybrid transmission around the differential shaft, wherein the hybrid transmission and the differential shaft are arranged coaxially.
  • the hybrid transmission includes exactly three gear-forming pairs of spur gears. In this way, a light, compact and highly efficient hybrid transmission can be created with which at least three, in particular four, gear stages, ie translations, can be created for the internal combustion engine.
  • the first transmission input shaft comprises an internal combustion engine clutch for releasably drivingly connecting the first transmission input shaft to the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine clutch can be designed as a claw shift element or a friction shift element. With a combustion engine clutch, the combustion engine can be completely decoupled from the hybrid transmission and a highly efficient, purely electric driving mode can be set up using the hybrid transmission.
  • a friction clutch also enables a so-called momentum start of the internal combustion engine and can serve as a starting element for the internal combustion engine. The variability and efficiency of the hybrid transmission can be increased by an internal combustion engine clutch.
  • a fixed wheel of the second pair of spur gears is arranged on the countershaft.
  • the gear wheel of the first pair of spur gears and the gear wheel of the third pair of spur gears are drivingly connected to one another by means of a hollow shaft arranged on the countershaft.
  • a loose wheel of the second spur gear pair is arranged on the countershaft and the gear wheel of the first spur gear pair and the gear wheel of the third spur gear pair are drivingly connected to one another by means of the front countershaft.
  • a fixed wheel of the first pair of spur gears, the second pair of spur gears and the third pair of spur gears is arranged on the countershaft.
  • a first switching element is designed to connect the first pair of spur gears to the first intermediate shaft in a drivingly effective manner.
  • a second switching element is designed to connect all of the gears arranged on the countershaft with the output shaft in a drivingly active manner.
  • a third switching element is designed to connect the second intermediate shaft to the first intermediate shaft in a drivingly effective manner.
  • a fourth shifting element is designed to block the first planetary gear set.
  • a fifth shifting element is designed to connect the first pair of spur gears to the second transmission input shaft in a drivingly effective manner.
  • This advantageous arrangement of the switching elements allows four hybrid or combustion gears, one electric gear, two electric CVT modes and one charge-in-neutral mode to be set up with the hybrid transmission.
  • a variable and compact hybrid transmission can be created with which electrodynamic starting and electrodynamic circuits for the internal combustion engine are possible. The load can be maintained with the electrodynamic gearshifts and the internal combustion engine can be synchronized to a new gear with the help of the first electric drive engine.
  • the switching elements are designed as form-locking switching elements. Additionally or alternatively, at least two of the switching elements are designed as a double switching element and can be actuated by a double-acting actuator. Positive shifting elements enable a highly efficient and cost-effective hybrid transmission. The technical structure and the operation of the hybrid transmission can be further simplified by a double shift element. In particular, a double switching element can be switched by means of a single actuator.
  • the first electric drive machine can be controlled as a starter generator for starting the internal combustion engine.
  • the first electric drive machine can be controlled as a charging generator for charging an energy store. This allows an efficient Motor vehicle powertrain are created. In particular, fuel consumption can be reduced. It goes without saying that an additional starter for the internal combustion engine can be dispensed with, since the first electric drive machine can tow the internal combustion engine.
  • an output of the hybrid transmission can be connected in a drivingly effective manner to a first motor vehicle axle, with a second motor vehicle axle comprising an electric axle with a second electric drive machine.
  • a hybrid drive train with all-wheel drive can be created in a technically simple manner.
  • the motor vehicle drive train makes it possible to switch gears without interruption of traction in a technically simple manner, since the electric axle can maintain traction when shifting gears in the hybrid transmission.
  • a fail-safe drive train for a motor vehicle can be created, since a so-called serial driving mode can be set up for the second electric drive machine if the energy store is used up.
  • the electric drive machine is preferably operated as a generator by the internal combustion engine and the energy thus generated is made available to the second electric drive machine.
  • the first electric drive machine can be controlled as a generator for supplying the second electric drive machine in order to set up a serial driving mode.
  • a highly variable motor vehicle drive train can be created in which, in particular, even when the energy storage device is empty, it can be driven electrically and, in particular, can be driven electrically.
  • a state of charge-in-neutral causes a power flow between the first electric drive machine and the internal combustion engine that is decoupled from the output and is set up by engaging a fifth shift element.
  • a change is made from the charging-to-neutral state into one of at least three hybrid gear stages by engaging a further switching element.
  • the internal combustion engine can, in particular, be converted from a serial ferry operation in combination with an electric axle a preferred speed level and the corresponding hybrid gear can be started directly.
  • first the second spur gear pair adjacent to the second spur gear pair the first spur gear pair and adjacent to the first spur gear pair the third spur gear pair; or first the first spur gear pair, be adjacent to the first spur gear pair the third spur gear pair and adjacent to the third spur gear pair the second spur gear pair.
  • the motor vehicle drive train includes an electric starter machine, which is designed in particular as a high-voltage starter gene generator; wherein the electric starter machine can be controlled as a starter generator for starting the internal combustion engine; and/or can be controlled as a charging generator for charging an energy store and/or for supplying secondary consumers.
  • an electric starter machine which is designed in particular as a high-voltage starter gene generator; wherein the electric starter machine can be controlled as a starter generator for starting the internal combustion engine; and/or can be controlled as a charging generator for charging an energy store and/or for supplying secondary consumers.
  • a locking of an element of a planetary gear set is to be understood in particular as blocking a rotation of the element about its axis of rotation.
  • the element is connected in a rotationally fixed manner to a static component such as a frame and/or a transmission housing by means of a switching element. It is also conceivable to brake the element to a standstill.
  • Blocking a planetary gear set includes drivingly connecting two gears and/or the planet carrier and a gear of the planetary gear set so that they rotate together at the same number of revolutions around the same point, preferably the center point of the planetary gear set.
  • the planetary gear set preferably acts like a shaft; in particular, there is no translation in the planetary gear set.
  • connection in a drive-effective manner is to be understood in particular as a non-switchable connection between two components, which is provided for a permanent transmission of a speed, torque and/or drive power.
  • the connection can be made either directly or via a fixed transmission.
  • the connection can be made, for example, via a fixed shaft, a toothing, in particular a spur gear toothing and/or a belt device, in particular a traction mechanism.
  • Stationary charging or charging in neutral is to be understood in particular as the operation of the electric drive motor as a generator, preferably when the combustion engine is at a standstill, in order to fill an energy storage device and/or feed on-board electronics.
  • an actuator is in particular a component that converts an electrical signal into a mechanical movement.
  • actuators that are used with double switching elements lead to movements in two opposite directions from conditions in order to switch one switching element of the double switching element in the first direction and to switch the other switching element in the second direction.
  • a gear stage change takes place in particular by switching off a shifting element and/or a clutch and simultaneously engaging the shifting element and/or the clutch for the next higher or lower gear stage.
  • the second shifting element and/or the second clutch thus gradually takes over the torque from the first shifting element and/or the first clutch until, at the end of the gear stage change, the entire torque is taken over by the second shifting element and/or the second clutch.
  • Previous Synchronization allows a gear change to take place more quickly, preferably in the case of positive-locking shifting elements.
  • An internal combustion engine can be, in particular, any machine that can generate a rotational movement by burning a drive means, such as gasoline, diesel, kerosene, ethanol, liquid gas, auto gas, etc.
  • An internal combustion engine can be, for example, an Otto engine, a diesel engine, a Wankel engine or a two-stroke engine.
  • an electric drive machine of a motor vehicle When driving or crawling in series, an electric drive machine of a motor vehicle is operated as a generator by an internal combustion engine of the motor vehicle. The energy generated in this way is then made available to a further electric drive machine of the motor vehicle in order to provide drive power.
  • An electric vehicle axle, or electric axle for short is preferably a non-flap drive axle of a motor vehicle, in which drive power can be transmitted to the wheels of the motor vehicle by means of an electric drive machine.
  • the electric drive machine can also be connected by means of a transmission.
  • an electric axle By means of an electric axle, a tractive force can be maintained in whole or in part when a gear change takes place in the transmission for a Flaupt drive axle.
  • an all-wheel drive functionality can be set up at least partially by means of an electric axle.
  • An electrodynamic starting element causes the speed of the internal combustion engine and the speed of the electric drive unit to be superimposed via one or more planetary gear sets, so that a motor vehicle can be started from a standstill while the internal combustion engine is running, preferably without a friction clutch.
  • the electric drive machine supports a torque.
  • the internal combustion engine can no longer be separated from the transmission by a starting clutch or the like.
  • the starter, generator and starting clutch or hydrodynamic converter can preferably be omitted. In doing so, an EDA builds in particular so compact that all components can be accommodated in the standard clutch housing without extending the gearbox.
  • the electrodynamic starting element can be firmly connected to an internal combustion engine and in particular to a flywheel of an internal combustion engine, for example via a softly tuned torsional damper.
  • the electric drive machine and the internal combustion engine can be operated either simultaneously or alternatively. If the motor vehicle stops, the electric drive motor and internal combustion engine can be switched off. Due to the good controllability of the electric drive machine, a very high starting quality is achieved, which can correspond to that of a drive with a converter clutch.
  • EDA electrodynamic shift
  • a speed superimposition of the speed of the internal combustion engine and the speed of the electric drive machine takes place via one or more planetary gear sets.
  • the torques of the electric drive machine and the combustion engine are adjusted so that the shifting element to be designed is load-free.
  • the speed is adjusted while maintaining the traction, so that the switching element to be engaged becomes synchronous.
  • the switching element is closed, the load is shared between the internal combustion engine and the electric drive unit as required, depending on the hybrid operating strategy.
  • the electrodynamic shifting method has the advantage that the shifting element of the target gear to be shifted is synchronized by the interaction of the electric drive motor and the internal combustion engine, with the electric drive motor preferably being able to be precisely regulated.
  • Another advantage of the EDL shifting process is that a high level of traction can be achieved, since the torques of the internal combustion engine and the electric machine add up in the hybrid transmission.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a motor vehicle with a motor vehicle drive train according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the flybridge transmission according to the invention
  • FIG. 3 schematically shows the switching states of the hybrid transmission according to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a further variant of a hybrid transmission according to the invention
  • FIG. 5 shows a further variant of a hybrid transmission according to the invention
  • FIG. 6 shows a further variant of a hybrid transmission according to the invention.
  • FIG. 7 shows a further variant of a hybrid transmission according to the invention.
  • FIG. 8 shows a further variant of a hybrid transmission according to the invention.
  • FIG. 9 shows a further variant of a hybrid transmission according to the invention.
  • FIG. 10 shows a further variant of a hybrid transmission according to the invention
  • FIG. 11 shows a further variant of a hybrid transmission according to the invention
  • FIG. 12 shows a further variant of a hybrid transmission according to the invention.
  • FIG. 13 shows a further variant of a hybrid transmission according to the invention.
  • FIG. 14 shows a further variant of a hybrid transmission according to the invention
  • FIG. 15 shows a further variant of a hybrid transmission according to the invention.
  • FIG. 16 shows a further variant of a hybrid transmission according to the invention.
  • a motor vehicle 10 with a motor vehicle drive train 12 is shown schematically.
  • the motor vehicle drive train 12 has a first electric drive motor 14 and an internal combustion engine 16 which are connected to a front axle of the motor vehicle 10 by means of a hybrid transmission 18 .
  • the motor vehicle drive train 12 also includes an optional electric axle with a second electric drive motor 20 which is connected to a rear axle of the motor vehicle 10 .
  • the reverse connection can also take place, so that the hybrid transmission 18 is connected to the rear axle of the motor vehicle 10 and the front axle of the motor vehicle 10 comprises the electric axle.
  • Drive power of the first electric drive machine 14, the internal combustion engine 16 and/or the optional second electric drive machine 20 is supplied to the wheels of the motor vehicle 10 by means of the motor vehicle drive train 12.
  • the motor vehicle 10 also has an energy store 22 to store energy that is used to supply the first electric drive machine 14 and/or the second electric drive machine 20 .
  • FIG. 2 shows a variant of a hybrid transmission 18 according to the invention.
  • the hybrid transmission 18 also has an output shaft 28, a first intermediate shaft 30 and a second intermediate shaft 32.
  • the aforementioned transmission shafts 24, 26, 28, 30, 32 are designed as hollow shafts.
  • the hybrid transmission 18 also has a countershaft 34 and a first planetary gear set RS1 and a second planetary gear set RS2.
  • a total of three gangbil Dende spur gear pairs are arranged, which are denoted by ST1 to ST3.
  • the individual gear shafts are also numbered from WO to W7.
  • the hybrid transmission has five shifting elements A to E.
  • the first transmission input shaft 24 has a torsional vibration damper and is drivingly connected to a crankshaft 36 of the internal combustion engine 16 (not shown) via the torsional vibration damper.
  • the second transmission input shaft 26 is drivingly connected to the first electric drive machine 14 via a fixed wheel and a chain.
  • the first transmission input shaft 24 is drivingly connected, preferably by means of a chain, to a fixed wheel arranged on the second intermediate shaft 32 .
  • a sun gear of the first planetary gear set RS1 is drivingly connected to the second transmission input shaft 26 .
  • a planetary gear carrier of the first planetary gear set RS1 is drivingly connected to the output shaft 28 .
  • a ring gear of the first planetary gear set RS1 is drivingly connected to the first intermediate shaft 30 .
  • the connection of the second transmission input shaft 26 to the sun gear runs radially on the outside around the first planetary gear set RS1.
  • a floating wheel of the second planetary gear set RS2 is fixed, ie connected to a component fixed to the housing, so that the floating wheel of the second planetary gear set RS2 cannot rotate.
  • a planet carrier of the second planetary gear set RS2 is drivingly connected to a differential of an output 38 .
  • a sun gear of the second planetary gear set RS2 is drivingly connected to the output shaft 28 .
  • a first pair of spur gears ST1 has a fixed wheel which is arranged in a drivingly effective manner on a floating shaft 40, the floating shaft 40 being arranged on the countershaft 34.
  • a loose wheel of the first pair of spur gears ST1 is arranged on the first intermediate shaft 30 and can be connected to the first intermediate shaft 30 in a drivingly effective manner by inserting a first shifting element A.
  • the second pair of spur gears ST2 comprises two fixed gears, one of which is arranged on the countershaft 34 and one on the output shaft 28 .
  • the third pair of spur gears ST3 includes two fixed wheels, one of which at the Hollow shaft 40 is arranged and one is arranged on the second intermediate shaft 32 . Consequently, the internal combustion engine 16 is drivingly connected via the first transmission input shaft 24 to the second intermediate shaft 32 and further to the hollow shaft 40 .
  • the hollow shaft 40 can be operationally connected to the countershaft 34 by a second shifting element B.
  • the second intermediate shaft 32 can be operationally connected to the first intermediate shaft 30 .
  • the idler gear of the first spur gear stage ST1 can be effectively connected to the first intermediate shaft 30 in terms of driving.
  • the first planetary gear set RS1 is thus blocked.
  • the idler gear of the first spur gear stage ST1 can be effectively connected to the second transmission input shaft 26 and consequently to the first electric drive motor 14 and the sun gear of the first planetary gear set RS1.
  • the switching elements A to E are preferably designed as unsynchronized, for example claw switching elements. Furthermore, the first switching element A and the third switching element C are combined to form a double switching element. In addition, the fourth switching element D and the fifth switching element E are combined into a double switching element.
  • the hybrid transmission 18 includes two planetary gear sets RS1, RS2, three pairs of spur gears ST1 to ST3, five shifting elements A to E, four mechanical forward gears, which can preferably be used for the internal combustion engine 16, an electric forward gear, two EDA modes and a first electric drive motor 14.
  • the transmission structure of the disclosed hybrid transmission 18 is a simple technical design with only three spur gear stages ST1 to ST3 and two planetary gear sets RS1, RS2. Furthermore, preferably only three actuators are not agile to control the hybrid transmission 18.
  • the hybrid transmission 18 has a compact design, low component stress and low transmission losses. Furthermore, a good gearing efficiency is achieved both in terms of the combustion engine and electrically, as well as a good gear ratio series. Electrodynamic shifts as well as electrodynamic starting and charging-in-neutral are possible. Furthermore, due to the arrangement of the transmission components, the shifting elements can advantageously be reached with corresponding actuators.
  • differential of the output 38 can be designed as a ball differential or spur gear differential.
  • flybridge transmission 18 can be used to connect the combustion engine 16 and the first electric drive machine 14 parallel to the axis, with the connection being parallel to the axis via a chain or one or more spur gears.
  • FIG. 3 shows the switching states of hybrid transmission 18 according to FIG. 2 in a switching matrix 42.
  • the hybrid gears H1 to H4, an electric gear E1, two electrodynamic superposition states ECVT1, ECVT2 and the charge-to-neutral state are shown in a first column of the switching matrix 42 .
  • the switching states of the switching elements A to E are shown, with an "X" meaning that the respective switching element is closed, ie the associated transmission components are drivingly connected to one another. If there is no entry, it can be assumed that the corresponding switching element is open, i.e. not transmitting drive power.
  • the first switching element A and the fifth switching element E are to be closed.
  • a first variant of the second hybrid gear stage H2.1 can be set up by closing the first switching element A and the second switching element B.
  • a second variant of the second hybrid gear stage H2.2 can be set up by closing the second switching element B and the fifth switching element E.
  • a third variant of the second hybrid gear stage H2.3 can be set up by closing the second switching element B and the third switching element C.
  • a fourth hybrid gear stage H4 can be set up by closing the third switching element C and the fourth switching element D.
  • An electric gear stage E1 is set up by closing the fourth switching element D.
  • a first electrodynamic superimposition state ECVT1 can be set up by closing the first switching element A.
  • a second electrodynamic superimposition state ECVT2 can be set up by closing the third switching element C.
  • a charge-in-neutral LiN state in which the internal combustion engine 16 is drivingly connected to the first electric drive machine 14, can be set up by closing the fifth switching element E.
  • the third hybrid gear stage H3 is a power-split gear in which the first planetary gear set RS1 functions as a summation gear. This is not the case in the other hybrid gears H1, H2 and H4.
  • the first hybrid gear stage H1 is set up via the second spur gear stage ST2 and the first spur gear stage ST1, with the first planetary gear set RS1 being blocked.
  • the second hybrid gear stage H2 is generated via the second spur gear ST2 and the third spur gear stage ST3.
  • the fourth hybrid gear H4 is blocked by the set up first planetary gear set RS1 and consequently transmits drive power of the second intermediate shaft 32 directly to the differential of the output 38.
  • the fourth hybrid gear stage H4 can consequently be regarded as a direct gear.
  • the fourth switching element D is closed.
  • the first planetary gear set RS1 is consequently blocked.
  • the drive power of the first electrical drive machine's 14 is consequently translated by a pre-ratio of the first electrical drive machine 14 and a translation of the output gear set, in the example shown the second planetary gear set RS2.
  • an EDA state ECVT1 arises on the first planetary gear set RS1.
  • the internal combustion engine 16 is then connected to the ring gear of the first planetary gearset RS1 by means of the third pair of spur gears ST3 and the first pair of spur gears ST1.
  • the first electric drive machine 14 supports the torque of the combustion engine 16 on the sun gear of the first planetary gear set RS1, the planet carrier of the first planetary gear set RS1 being connected to the output 38 via the second planetary gear set RS2.
  • a forward start-up by means of an EDA mode is possible. From the ECVT1 mode, the internal combustion engine 16 can reach the hybrid gear stages H1 and H2.2, since the first switching element A is closed in these switching states.
  • Another EDA state, ECVT2 is created by closing the third switching element C.
  • the internal combustion engine 16 is then connected directly to the ring gear of the first planetary gear set RS1, with the first electric drive machine 14 generating the torque of the internal combustion engine 16 at the sun gear of the first planetary gear set RS1 is supported and the planet carrier of the first planetary gear set RS1 is connected to the output 38 via the second planetary gear set RS2.
  • This allows for another EDA state that is forward looking. From the ECVT2 mode, the internal combustion engine 16 can be switched to the hybrid gear stages H2.3,
  • H3 and H4 reach because the third switching element C is closed depending Weil in these switching states.
  • the following EDS load shifts are possible.
  • a circuit from the first gear stage to the second gear stage can take place electrodynamically by the first electric drive machine 14, the first switching element A remaining closed and the first hybrid gear stage H1 in the first variant of the second hybrid gear stage H2.1 being changed.
  • a shift from the second to the third gear can also be done electrodynamically by the first electric drive machine 14, with the third switching element C remaining closed. This is changed from the third variant of the second hybrid gear H2.3 in the third hybrid gear H3.
  • a shift from the third gear to the fourth gear is also possible electrodynamically by the first electric drive machine 14, with the third switching element C remaining closed.
  • Here is changed from the third hybrid gear H3 in the fourth hybrid gear H4.
  • the first electrodynamic superimposition state ECVT1 is consequently used for starting and for power shifting from the first hybrid gear stage to the first variant of the second hybrid gear stage H2.1.
  • the second electrodynamic superimposition state ECVT2 is used for power shifting from the third variant of the second hybrid gear H2.3 to the third hybrid gear H3 and for shifting the third hybrid gear H3 to the fourth hybrid gear H4.
  • the second gear there is a preselection shift from the first variant of the second hybrid gear H2.1 to the third variant of the second hybrid gear H2.3 for further shifting.
  • the second variant of the second hybrid gear stage H2.2 is used as a driving gear stage, since the preferred rotational speed level and a high level of efficiency for the first electric drive machine 14 are achieved in this switching state.
  • a shift sequence of a shift from the third hybrid gear stage H3 to the fourth hybrid gear stage H4 is described in detail below.
  • the exit state ie the switching state of the third hybrid gear stage H3
  • the third Switching element C and the fifth switching element E closed.
  • the moments of the combustion engine 16 and the first electric drive machine 14 are set such that, on the one hand, the desired output torque is provided and, on the other hand, the fifth shifting element E to be designed is load-free.
  • the fifth switching element E is opened.
  • the moments of the internal combustion engine 16 and the first electric drive machine 14 are set such that on the one hand the desired output torque is provided and on the other hand a speed of the internal combustion engine 16 drops.
  • the fourth switching element D to be inserted becomes synchronous, it is closed.
  • the fourth hybrid gear stage H4 for the internal combustion engine 16 is switched mechanically, ie the third switching element C and the fourth switching element D are closed.
  • a charge-in-neutral or a start of the internal combustion engine 16 can follow as follows. If only the fifth switching element E is closed, the first electric drive machine 14 can be connected to the internal combustion engine 16 independently of the output 38 . The first electric drive machine 14 and the combustion engine 16 then rotate in a fixed ratio to one another. In this state, on the one hand, the internal combustion engine 16 can be started by means of the first electric drive machine 14 . On the other hand, the first electric drive machine 14 can be operated by the internal combustion engine 16 as a generator and can charge the electric energy store 22 or supply electric loads. It goes without saying that a consumer can also be an electric rear axle with a second electric drive motor 20 , which is preferably arranged on the vehicle axle that is not assigned to the hybrid transmission 18 .
  • a transition from the state loading-in-neutral LiN is possible in the first hybrid gear stage H1, the second variant of the second hybrid gear stage H2.2 and the third hybrid gear stage H3, because in these switching states the fifth switching element E is closed in each case.
  • the hybrid transmission 18 is combined with an electric axle, the two electrodynamic superimposition states ECVT1, ECVT2 are power-split ECVT driving ranges for the internal combustion engine 16, in which battery-neutral operation is also possible.
  • the hybrid transmission 18 being placed in the switching state load-in-neutral LiN and the internal combustion engine 16 operating the first electric drive machine 14 as a generator.
  • the electrical energy generated in this way can be made available to the second electrical drive machine 20 .
  • traction assistance can be provided by means of the second electric drive machine 20 .
  • the second electric drive machine 20 can support the traction when 18 shifts are necessary in the hybrid transmission, in which the output 38 of the hybrid transmission 18 is load-free. Examples of such transitions are: purely electric driving with the first electric drive machine 14 and/or the second electric drive machine 20, in which the combustion engine 16 is to be started by means of the first electric drive machine 14.
  • a serial switching, with a closed fifth switching element E any change between the first hybrid gear stage H1, the second variant of the second hybrid gear stage H2.2 and the third hybrid gear stage H3 takes place. It is particularly advantageous that the first electric drive machine 14 can operate as a generator without interruption and can thus supply both the vehicle electrical system and the second electric drive machine 20 with electric power.
  • FIG. 4 shows a further variant of a hybrid transmission 18 according to the invention.
  • connections of the first planetary gear set RS1 have been changed, with the other connections of the transmission shafts 24, 26, 28, 30, 32, 34 remaining identical.
  • the second transmission input shaft 26 is connected to the sun gear of the first planetary gear set RS1.
  • the first intermediate shaft 30 is connected to the ring gear of the first planetary gear set RS1.
  • the connection of the output shaft 28 to the planetary gear carrier runs radially outwards around the first planetary gearset RS1.
  • FIG. 5 shows another variant of a hybrid transmission according to the invention.
  • the connections on the first planetary gear set RS1 are swapped, with the second transmission input shaft 26 being drivingly connected to the ring gear of the first planetary gear set RS1 and the first intermediate shaft 30 being drivingly connected to the sun gear of the first planetary gear set RS1 connected is.
  • the first electric drive machine 14 is connected to the ring gear of the first planetary gearset RS1 with a low compensation speed in the electrodynamic superimposition states, in particular the EDA, EDS modes.
  • the disadvantage here is that the first electric drive machine 14 on the ring gear of the first planetary gear set RS1 has to apply a high support torque in the EDA and EDS modes. Fer ner the EDA mode can be operated as a generator for less time, since the generator mode is left earlier with increasing driving speed than in an embodiment in which the first electric drive machine 14 is connected to the sun gear of the first planetary gear set RS1.
  • FIG. 6 shows a further variant of a hybrid transmission 18 according to the invention.
  • the first transmission input shaft 24 includes an internal combustion engine clutch KO.
  • the hybrid transmission 18 can in principle also be operated without an internal combustion engine clutch KO.
  • the internal combustion engine clutch KO is designed as a positive-locking shifting element.
  • FIG. 7 shows a further variant of a hybrid transmission 18 according to the invention.
  • the internal combustion engine clutch KO is designed as a friction clutch.
  • a so-called momentum start of the internal combustion engine 16 can take place in particular, at which the internal combustion engine clutch KO is operated in a slipping manner and can thus crank the internal combustion engine 16 .
  • FIG. 8 shows another variant of a hybrid transmission 18 according to the invention.
  • the gearwheel of the second pair of spur gears ST2 arranged on the countershaft 34 is designed as a loose wheel and can be connected to the countershaft 34 in a drivingly effective manner by means of the second shifting element B.
  • the hybrid transmission 18 does not have a hollow shaft 40 on the countershaft 34.
  • the gears of the first pair of spur gears ST1 and the third pair of spur gears ST3, which are arranged on the hollow shaft 40 in the embodiment according to Figure 2, are designed as fixed gears and the countershaft 34 assigned.
  • FIG. 9 shows a further variant of a hybrid transmission 18 according to the invention.
  • the idler gear and the fixed gear of the second pair of spur gears ST2 have been swapped, so that only fixed gears are arranged on the countershaft 34 .
  • the second switching element B is arranged on the output shaft 28 and is designed to connect the loose wheel of the second pair of spur gears ST2 to the output shaft 28 in a drivingly effective manner.
  • FIG. 10 shows a further variant of a hybrid transmission 18 according to the invention.
  • a sequence of the three spur gear pairs ST1, ST2, ST3 is varied from a connection side of the output 38 18.
  • the first pair of spur gears ST1 adjacent to the second pair of spur gears ST2 and the third pair of spur gears ST3 are arranged adjacent to the first pair of spur gears ST1.
  • FIG. 11 shows a further variant of a hybrid transmission according to the invention.
  • the connections on the first planetary gearset RS1 have been swapped, with the second transmission input shaft 26 drivingly interacting with the ring gear of the first planetary gearset RS1 is connected and the first intermediate shaft 30 is drivingly connected to the sun gear of the first planetary gear set RS1.
  • FIG. 12 shows a further variant of a hybrid transmission 18 according to the invention.
  • the gearwheel of the second pair of spur gears ST2 arranged on the countershaft 34 is designed as a loose wheel and can be connected to the countershaft 34 in a drivingly effective manner by means of the second shifting element B.
  • FIG. 13 shows a further variant of a hybrid transmission 18 according to the invention.
  • the loose wheel and the fixed wheel of the second pair of spur gears ST2 are swapped, so that only fixed wheels are arranged on the countershaft 34 .
  • the second switching element B is arranged on the output shaft 28 and is designed to drive the idler gear of the second pair of spur gears ST2 to the output shaft 28 to connect.
  • FIG. 14 shows a further variant of a hybrid transmission 18 according to the invention.
  • the first transmission input shaft 24 includes an internal combustion engine clutch K0.
  • the internal combustion engine clutch K0 is designed as a positive-locking shifting element.
  • FIG. 15 shows a further variant of a hybrid transmission 18 according to the invention.
  • the internal combustion engine clutch K0 is designed as a friction clutch.
  • FIG. 16 shows a further variant of a hybrid transmission 18 according to the invention.
  • an electric starter machine 44 is assigned to the first transmission input shaft 24 .
  • This electric starter machine 44 can be a high-voltage starter generator, for example include who can start the engine and/or operate ancillaries.
  • the electric starter machine 44 is drivingly connected to the first transmission input shaft 24 by means of a traction drive.
  • a computer program can be stored/distributed on a non-volatile data medium, for example on an optical memory or on a solid state drive (SSD).
  • a computer program can be distributed together with hardware and/or as part of hardware, for example via the Internet or via wired or wireless communication systems.
  • Reference symbols in the claims are not to be understood as limiting. In particular, the invention can be implemented in the form of the following aspects.
  • a differential of the output (38) comprises a differential shaft which is designed as a solid shaft and from the Ge transmission shafts (26, 28, 30, 32), in particular the output shaft (28), at least is partially surrounded, wherein an axial length of the differential shaft is greater than an axial length of the output shaft and the differential shaft completely penetrates the output shaft.
  • hybrid transmission comprises a second planetary gear set (RS2) which is drivingly connected to the output shaft (28) and a differential of the output (38), where preferably in the second planetary gear set Ring gear is fixed, a tarpaulin tenradisme with the differential of the output and a sun gear with the drive shaft from is effectively connected.
  • RS2 second planetary gear set
  • a tarpaulin tenrad with the differential of the output and a sun gear with the drive shaft from is effectively connected.
  • a planet carrier of the first planetary gear set (RS1) is connected to the output shaft (28); the sun gear of the planetary gear set is connected to the second transmission input shaft (26) and the ring gear of the planetary gear set is connected to the first intermediate shaft (30); or the ring gear of the planetary gear set is connected to the second transmission input shaft and the sun gear of the planetary gear set is connected to the first intermediate shaft.
  • the first transmission input shaft (24) comprises an internal combustion engine clutch (KO) for releasably drivingly connecting the first transmission input shaft to the internal combustion engine (16).
  • Aspect hybrid transmission (18) wherein a first switching element (A) is designed to the first pair of spur gears (ST1) drivingly connected to the first intermediate shaft (30); a second switching element (B) is designed to connect all gears arranged on the countershaft (34) in a drivingly effective manner to the output shaft (28); a third switching element (C) is designed to drive the second intermediate shaft (32) to connect to the first intermediate shaft (30); a fourth switching element (D) is designed to block the first planetary gear set (RS1); and/or a fifth switching element (E) is designed to connect the first pair of spur gears to the second transmission input shaft (26) in a drivingly effective manner.
  • Aspect motor vehicle drive train (12) according to aspect 11, with an electrical starter's machine, which is designed in particular as a high-voltage starter generator; wherein the electric starter machine (44) can be controlled as a starter generator for starting the internal combustion engine (16); and/or can be controlled as a charging generator for charging an energy store (22) and/or for supplying secondary consumers.
  • the electric starter machine (44) can be controlled as a starter generator for starting the internal combustion engine (16); and/or can be controlled as a charging generator for charging an energy store (22) and/or for supplying secondary consumers.
  • a state of charge-in-neutral causes a power flow that is decoupled from the output between the first electric drive machine (14) and the internal combustion engine (16) and is set up by engaging a fifth switching element (E); and from the charge-in-neutral state to one of at least three hybrid gear stages, each time a change is made by engaging a further switching element.
  • Aspect Motor vehicle (10) comprising: a motor vehicle powertrain (12) according to any one of aspects 11 to 14; and an energy store (22) for storing energy to supply the first electric drive machine (14) and/or the second electric drive machine (20).

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe (18) für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) eines Kraftfahrzeugs (10), mit: einer ersten Getriebeeingangswelle (24) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine (16) des Kraftfahrzeugs; einer zweiten Getriebeeingangswelle (26) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) des Kraftfahrzeugs; einer ersten Zwischenwelle (30); einer zweiten Zwischenwelle (32), die antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist; einer Abtriebswelle (28) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einem Abtrieb (38); einem ersten Planetenradsatz (RS1), der mit der zweiten Getriebeeingangswelle, der ersten Zwischenwelle und der Abtriebswelle verbunden ist; einer Vorgelegewelle (34); in mehreren Radsatzebenen angeordneten Stirnradpaaren (ST1, ST2, ST3) umfassend ein erstes Stirnradpaar, ein zweites Stirnradpaar und ein drittes Stirnradpaar zum Bilden von Gangstufen; und mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen (A, B, C, D, E) zum Einlegen der Gangstufen; wobei ein Zahnrad eines ersten Stirnradpaars (ST1) und ein Zahnrad eines dritten Stirnradpaars (ST3) antriebswirksam miteinander verbunden sind; und die zweite Zwischenwelle und ein weiteres Zahnrad des dritten Stirnradpaars antriebswirksam miteinander verbunden sind.

Description

HYBRIDGETRIEBE, KRAFTFAHRZEUG-ANTRIEBSSTRANG, VERFAHREN ZU DESSEN BETRIEB UND KRAFTFAHRZEUG DAMIT
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe, einen Kraftfahrzeug-Antriebs strang mit einem solchen Hybridgetriebe, ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Kraft fahrzeug-Antriebsstrang sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftfahr zeug-Antriebsstrangs.
Fahrzeuge werden zunehmend mit Hybridantrieben, d. h. mit wenigstens zwei ver schiedenen Antriebsquellen ausgestattet. Hybridantriebe können zur Verminderung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen beitragen. Es haben sich weitgehend Antriebsstränge mit einem Verbrennungsmotor und einem oder mehre ren Elektromotoren als Parallelhybrid oder als Mischhybrid durchgesetzt. Derartige Hybridantriebe weisen im Kraftfluss eine im Wesentlichen parallele Anordnung des Verbrennungsmotors und des Elektroantriebs auf. Hierbei können sowohl eine Über lagerung der Antriebsmomente als auch eine Ansteuerung mit rein verbrennungsmo torischem Antrieb oder rein elektromotorischem Antrieb ermöglicht werden. Da sich die Antriebsmomente des Elektroantriebs und des Verbrennungsmotors je nach An steuerung addieren können, ist eine vergleichsweise kleinere Auslegung des Ver brennungsmotors und/oder dessen zeitweise Abschaltung möglich. Hierdurch kann eine signifikante Reduzierung der C02-Emissionen ohne nennenswerte Leistungs- bzw. Komforteinbußen erreicht werden. Die Möglichkeiten und Vorteile eines Elektro antriebs können somit mit den Reichweiten-, Leistungs- und Kostenvorteilen von Brennkraftmaschinen verbunden werden.
Ein Nachteil der oben genannten Hybridantriebe besteht in einem im Allgemeinen komplexeren Aufbau, da beide Antriebsquellen vorzugsweise mit nur einem Getriebe Antriebsleistung auf eine Antriebswelle übertragen. Hierdurch sind derartige Getriebe meist aufwendig und kostenintensiv in der Produktion. Eine Reduzierung der Kom plexität im Aufbau eines Hybridgetriebes geht meistens mit einer Einbuße an Variabi lität einher.
Dieser Nachteil kann zumindest teilweise mittels dedizierter Hybridgetriebe oder „De- dicated Hybrid Transmissions“ (DHT) überwunden werden, bei denen eine elektri- sehe Maschine in das Getriebe integriert wird, um den vollen Funktionsumfang dar zustellen. Beispielsweise kann im Getriebe insbesondere der mechanische Getriebe teil vereinfacht werden, etwa durch Entfall des Rückwärtsgangs, wobei stattdessen mindestens eine elektrische Maschine genutzt wird.
Dedizierte Hybridgetriebe können aus bekannten Getriebekonzepten hervorgehen, also aus Doppelkupplungsgetrieben, Wandler-Planetengetrieben, stufenlosen Getrie ben (CVT) oder automatisierten Schaltgetrieben. Die elektrische Maschine wird dabei zum Teil des Getriebes.
Die Offenlegungsschrift DE 102011 005562 A1 betrifft ein Schaltgetriebe eines Hyb ridantriebs für ein Kraftfahrzeug, mit zwei Eingangswellen und einer gemeinsamen Ausgangswelle. Die erste Eingangswelle ist über eine steuerbare Trennkupplung mit der Triebwelle eines Verbrennungsmotors verbindbar und über eine erste Gruppe se lektiv schaltbarer Gangradsätze mit der Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar. Die zweite Eingangswelle steht über ein als Planetengetriebe ausgebildetes Überla gerungsgetriebe mit dem Rotor einer als Motor und als Generator betreibbaren Elek- tromaschine sowie mit der ersten Eingangswelle in Triebverbindung und ist über eine zweite Gruppe selektiv schaltbarer Gangradsätze mit der Ausgangswelle in Triebver bindung bringbar. Beide Eingangswellen sind über eine schaltbare Koppelvorrichtung miteinander in Triebverbindung bringbar. Zur kostengünstigen Herstellung ist vorge sehen, dass das Schaltgetriebe aus einem Doppelkupplungsgetriebe mit zwei koaxi alen Eingangswellen abgeleitet ist, dessen erste Eingangswelle zentral angeordnet ist, dessen zweite Eingangswelle als eine Hohlwelle ausgebildet und koaxial über der ersten Eingangswelle angeordnet ist und dessen Koppelvorrichtung eine Getriebe stufe und/oder eine schaltbare Kupplung umfasst, die anstelle desjenigen Gangrad satzes und seiner zugeordneten Gangkupplung vorgesehen sind, der in dem zu grunde liegenden Doppelkupplungsgetriebe der ersten Eingangswelle zugeordnet und axial benachbart zu dem getriebeseitigen Ende der zweiten Eingangswelle ange ordnet ist.
Vor diesem Hintergrund stellt sich einem Fachmann die Aufgabe, ein Hybridgetriebe mit einfachem mechanischem Aufbau zu schaffen. Insbesondere soll ein Hybridgetriebe geschaffen werden, mit dem elektrodynamisches Anfahren sowie elektrodynamische Schaltungen möglich sind. Weiterhin soll bevorzugt eine An triebstrangkonfiguration realisiert werden, bei der das Hybridgetriebe koaxial zu den Abtriebswellen positioniert ist und die Verbrennungsmaschine achsparallel dazu an geordnet werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Hybridgetriebe für einen Kraftfahrzeug-Antriebs strang eines Kraftfahrzeugs, mit: einer ersten Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine des Kraftfahrzeugs; einer zweiten Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs; einer ersten Zwischenwelle; einer zweiten Zwischenwelle, die antriebswirksam mit der ersten Getriebeein gangswelle verbunden ist; einer Abtriebswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einem Abtrieb; einem ersten Planetenradsatz, der mit der zweiten Getriebeeingangswelle, ei ner ersten Zwischenwelle und der Abtriebswelle verbunden ist; einer Vorgelegewelle; in mehreren Radsatzebenen angeordneten Stirnradpaaren umfassend ein ers tes Stirnradpaar, ein zweites Stirnradpaar und ein drittes Stirnradpaar zum Bilden von Gangstufen; und mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen zum Einlegen der Gangstufen; wobei ein Zahnrad des ersten Stirnradpaars und ein Zahnrad des dritten Stirn radpaars antriebswirksam miteinander verbunden sind; und die zweite Zwischenwelle und ein weiteres Zahnrad des dritten Stirnradpaars antriebswirksam miteinander verbunden sind.
Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit: einem Hybridgetriebe wie zuvor definiert; einer Verbrennungsmaschine, die mit der ersten Getriebeeingangswelle ver bindbar ist; und einer ersten elektrischen Antriebsmaschine, die mit der zweiten Getriebeein gangswelle antriebswirksam verbunden ist.
Die obige Aufgabe wird zudem gelöst von einem Verfahren zum Betrieb eines Kraft fahrzeug-Antriebsstrangs wie zuvor definiert.
Die obige Aufgabe wird schließlich gelöst von einem Kraftfahrzeug mit: einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang wie zuvor definiert; und einem Energiespeicher zum Speichern von Energie zum Versorgen der ersten elektrischen Antriebsmaschine und/oder der zweiten elektrischen Antriebsmaschine.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden 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. Insbesondere können der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, das Kraftfahrzeug sowie das Verfahren entspre chend den für das Hybridgetriebe in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Ausgestaltungen ausgeführt sein.
Durch eine erste Getriebeeingangswelle zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einer Verbrennungsmaschine und einer zweiten Getriebeeingangswelle zum Wirkver binden des Hybridgetriebes mit einer elektrischen Antriebsmaschine kann technisch einfach ein kompaktes Hybridgetriebe geschaffen werden. Eine Wirkverbindung kann sowohl schaltbar als auch nicht schaltbar ausgeführt sein. Insbesondere kann ein Hybridgetriebe geschaffen werden, das um eine der Fahrzeugwellen an der Vorder achse angeordnet ist, wobei die Verbrennungsmaschine und die erste elektrische Antriebsmaschine achsparallel dazu angeordnet sind. Durch einen ersten Planeten radsatz, der mit der ersten Getriebeeingangswelle, einer ersten Zwischenwelle und einer Abtriebswelle verbunden ist, kann technisch einfach ein EDA-Modus geschaffen werden, der elektrodynamisches Anfahren und elektrodynamische Schal tungen ermöglicht. Ferner kann wenigstens ein ECVT-Modus eingerichtet werden. Dadurch, dass ein Zahnrad des ersten Stirnradpaars und ein Zahnrad des dritten Stirnradpaars antriebswirksam miteinander verbunden sind, kann ein kompaktes und schaltelementarmes Hybridgetriebe geschaffen werden. Durch eine zweite Zwischen welle, die mit einem weiteren Zahnrad des dritten Stirnradpaars antriebswirksam ver bunden ist, kann die Kompaktheit und Funktionalität des Hybridgetriebes weiter er höht werden. Insbesondere kann so technisch einfach eine Vorübersetzung der An triebsleistung der elektrischen Antriebsmaschine erfolgen. Durch die drehfeste Ver bindung der Zahnräder zweier Stirnradpaare können diese beiden verbundenen Stirnradpaare technisch einfach zum Einrichten von Übersetzungen verwendet wer den, ohne zur Verbindung der beiden Stirnradpaare ein Schaltelement einlegen zu müssen. Die Kompaktheit des Getriebes wird weiter verbessert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst ein Differential des Abtriebs eine Diffe rentialwelle, die als Vollwelle ausgebildet ist und von den Getriebewellen, insbeson dere der Abtriebswelle, zumindest abschnittsweise umgeben ist. Eine axiale Länge der Differentialwelle ist größer als eine axiale Länge der Abtriebswelle. Die Differenti alwelle durchdringt die Abtriebswelle vollständig. Hierdurch kann das Hybridgetriebe vorteilhaft um die Differentialwelle herum angeordnet werden. Es kann ein kompakter Antriebsstrang geschaffen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Hybridgetriebe einen zwei ten Planetenradsatz, der antriebswirksam mit der Abtriebswelle und einem Differen tial des Abtriebs verbunden ist. Vorzugsweise ist im zweiten Planetenradsatz ein Hohlrad festgesetzt, ein Planetenradträger mit dem Differential des Abtriebs und ein Sonnenrad mit der Abtriebswelle antriebswirksam verbunden. Durch einen zweiten Planetenradsatz kann technisch einfach eine Ausgangsübersetzung der vom Hyb ridgetriebe auf die Differentialwelle übertragenen Leistung erfolgen. Insbesondere er möglicht eine Abtriebsübersetzung in Form eines zweiten Planetenradsatzes eine vorteilhafte kompakte Anordnung auch des Radsatzes zum Bilden der Abtriebsüber setzung um die Differentialwelle herum. Der Funktionsumfang des Hybridgetriebes kann erhöht werden, ohne dabei den Bauraumbedarf für das Hybridgetriebe wesent lich zu erhöhen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle verbunden, wobei das Sonnenrad des ers ten Planetenradsatzes mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist und das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit der ersten Zwischenwelle verbunden ist. Alternativ ist der Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes mit der Ab triebswelle verbunden, wobei das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist und das Sonnenrad des ersten Plane tenradsatzes mit der ersten Zwischenwelle verbunden ist. Durch ein Verbinden des Sonnenrads mit der zweiten Getriebeeingangswelle und des Hohlrads mit der ersten Zwischenwelle muss vorzugsweise von der ersten elektrischen Antriebsmaschine nur ein geringes Stützmoment beim elektrodynamischen Anfahren und bei elektrodyna mischen Schaltungen aufgebracht werden. Ferner kann die erste elektrische An triebsmaschine bei einem elektrodynamischen Anfahren länger generatorisch betrie ben werden, da mit zunehmender Fahrtgeschwindigkeit der generatorische Betrieb länger erhalten werden kann. Durch ein Verbinden des Hohlrads mit der zweiten Ge triebeeingangswelle und des Sonnenrads mit der ersten Zwischenwelle, kann die erste elektrische Antriebsmaschine mit geringer Ausgleichsdrehzahl bei einem elekt rodynamischen Anfahren oder elektrodynamischen Schaltungen betrieben werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die zweite Getriebeeingangswelle, die erste Zwischenwelle, die zweite Zwischenwelle und die Abtriebswelle koaxial zu einander angeordnet. Ergänzend sind die erste Getriebeeingangswelle, die zweite Getriebeeingangswelle, die erste Zwischenwelle, die zweite Zwischenwelle und die Abtriebswelle als Hohlwellen ausgebildet. Weiterhin ergänzend umgeben die zweite Getriebeeingangswelle, die erste Zwischenwelle und die zweite Zwischenwelle die Abtriebswelle zumindest abschnittsweise. Durch die Ausbildung der vorgenannten Wellen als Hohlwellen und die koaxiale Anordnung kann eine Kompaktheit des Hyb ridgetriebes weiter verbessert werden. Insbesondere ermöglichen die vorteilhafte ko axiale Anordnung und die Ausbildung der Wellen als Hohlwellen ein Anordnen des Hybridgetriebes um die Differentialwelle herum, wobei das Hybridgetriebe und die Differentialwelle koaxial angeordnet sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Hybridgetriebe genau drei gangbildende Stirnradpaare. Hierdurch kann ein leichtes, kompaktes und hocheffizi entes Hybridgetriebe geschaffen werden, mit dem wenigstens drei, insbesondere vier Gangstufen, also Übersetzungen, für die Verbrennungsmaschine geschaffen werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die erste Getriebeeingangs welle eine Verbrennungsmaschinenkupplung zum lösbaren antriebswirksamen Ver binden der ersten Getriebeeingangswelle mit der Verbrennungsmaschine. Es ver steht sich, dass die Verbrennungsmaschinenkupplung als Klauenschaltelement oder Reibschaltelement ausgebildet sein kann. Durch eine Verbrennungsmaschinenkupp lung kann die Verbrennungsmaschine komplett vom Hybridgetriebe entkoppelt wer den und so ein hocheffizienter, rein elektrischer Fahrmodus mittels des Hybridgetrie bes eingerichtet werden. Eine Reibkupplung ermöglicht zudem einen sogenannten Schwungstart der Verbrennungsmaschine und kann als Anfahrelement für die Ver brennungsmaschine dienen. Durch eine Verbrennungsmaschinenkupplung kann die Variabilität und die Effizienz des Hybridgetriebes erhöht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist an der Vorgelegewelle ein Festrad des zweiten Stirnradpaars angeordnet. Das Zahnrad des ersten Stirnradpaars und das Zahnrad des dritten Stirnradpaars sind mittels einer an der Vorgelegewelle ange ordneten Hohlwelle antriebswirksam miteinander verbunden. Alternativ ist an der Vorgelegewelle ein Losrad des zweiten Stirnradpaars angeordnet und das Zahnrad des ersten Stirnradpaars und das Zahnrad des dritten Stirnradpaars mittels der Vor gelegewelle antriebswirksam miteinander verbunden. Weiterhin alternativ ist an der Vorgelegewelle jeweils ein Festrad des ersten Stirnradpaars, des zweiten Stirn radpaars und des dritten Stirnradpaars angeordnet. Durch diese vorteilhafte Anord nung der Zahnräder an der Vorgelegewelle können durch Einlegen nur eines Schalt elements alle an der Vorgelegewelle angeordneten Zahnräder drehfest miteinander verbunden werden und antriebswirksam mit der Abtriebswelle verbunden werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein erstes Schaltelement dazu aus gebildet, das erste Stirnradpaar antriebswirksam mit der ersten Zwischenwelle zu verbinden. Ergänzend oder alternativ ist ein zweites Schaltelement dazu ausgebildet, alle an der Vorgelegewelle angeordneten Zahnräder antriebswirksam mit der Ab triebswelle zu verbinden. Weiterhin ergänzend oder alternativ ist ein drittes Schaltele ment dazu ausgebildet, die zweite Zwischenwelle antriebswirksam mit der ersten Zwischenwelle zu verbinden. Ergänzend oder alternativ ist ein viertes Schaltelement dazu ausgebildet, den ersten Planetenradsatz zu verblocken. Weiterhin ergänzend oder alternativ ist ein fünftes Schaltelement dazu ausgebildet, das erste Stirnradpaar antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle zu verbinden. Durch diese vorteilhafte Anordnung der Schaltelemente können mit dem Hybridgetriebe vier Hyb rid- oder Verbrennungsgangstufen, eine Elektrogangstufe, zwei elektrische CVT- Modi und ein Modus Laden-in-Neutral eingerichtet werden. Es kann ein variables und kompaktes Hybridgetriebe geschaffen werden, mit dem ein elektrodynamisches An fahren sowie elektrodynamische Schaltungen für die Verbrennungsmaschine möglich sind. Mit den elektrodynamischen Schaltungen kann die Last aufrechterhalten wer den und die Verbrennungsmaschine mithilfe der ersten elektrischen Antriebsma schine auf eine neue Gangstufe synchronisiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Schaltelemente als formschlüs sige Schaltelemente ausgebildet. Ergänzend oder alternativ sind wenigstens zwei der Schaltelemente als Doppelschaltelement ausgebildet und von einem doppeltwir kenden Aktor betätigbar. Formschlüssige Schaltelemente ermöglichen ein hocheffizi entes und kostengünstiges Hybridgetriebe. Der technische Aufbau und der Betrieb des Hybridgetriebes kann durch ein Doppelschaltelement weiter vereinfacht werden. Insbesondere kann ein Doppelschaltelement mittels eines einzigen Aktors geschaltet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste elektrische Antriebsma schine als Startergenerator zum Starten der Verbrennungsmaschine ansteuerbar. Er gänzend oder alternativ ist die erste elektrische Antriebsmaschine als Ladegenerator zum Laden eines Energiespeichers ansteuerbar. Hierdurch kann ein effizienter Kraftfahrzeug-Antriebsstrang geschaffen werden. Insbesondere kann der Kraftstoff verbrauch reduziert werden. Es versteht sich, dass auf einen zusätzlichen Anlasser für die Verbrennungsmaschine verzichtet werden kann, da die erste elektrische An triebsmaschine die Verbrennungsmaschine anschleppen kann.
In einerweiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Abtrieb des Hybridgetriebes mit einer ersten Kraftfahrzeugachse antriebswirksam verbindbar, wobei eine zweite Kraftfahrzeugachse eine elektrische Achse mit einer zweiten elektrischen Antriebs maschine umfasst. Hierdurch kann technisch einfach ein Hybrid-Antriebsstrang mit Allradantrieb geschaffen werden. Ferner kann durch den Kraftfahrzeug-Antriebs strang ein zugkraftunterbrechungsfreies Schalten technisch einfach ermöglicht wer den, da die elektrische Achse bei Schaltungen im Hybridgetriebe die Zugkraft auf rechterhalten kann. Zudem kann ein ausfallsicherer Antriebsstrang für ein Kraftfahr zeug geschaffen werden, da im Falle eines aufgebrauchten Energiespeichers für die zweite elektrische Antriebsmaschine ein sogenannter serieller Fahrmodus einrichtbar ist. Bei dem seriellen Fahrmodus wird vorzugsweise die elektrische Antriebsma schine von der Verbrennungsmaschine generatorisch betrieben und die so erzeugte Energie der zweiten elektrischen Antriebsmaschine zur Verfügung gestellt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste elektrische Antriebsma schine als Generator zum Versorgen der zweiten elektrischen Antriebsmaschine an steuerbar, um einen seriellen Fahrmodus einzurichten. Hierdurch kann ein hoch vari abler Kraftfahrzeug-Antriebsstrang geschaffen werden, bei dem insbesondere auch bei leerem Energiespeicher elektrisch gefahren und insbesondere elektrisch ange fahren werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung bewirkt ein Zustand Laden-in-Neutral einen vom Abtrieb entkoppelten Leistungsfluss zwischen der ersten elektrischen An triebsmaschine und der Verbrennungsmaschine und wird durch Einlegen eines fünf ten Schaltelements eingerichtet. Ergänzend wird aus dem Zustand Laden-in-Neutral in eine von wenigstens drei Hybridgangstufen jeweils durch Einlegen eines weiteren Schaltelements gewechselt. Hierdurch kann insbesondere aus einem seriellen Fähr betrieb in Kombination mit einer elektrischen Achse die Verbrennungsmaschine in einem bevorzugten Drehzahlniveau und der entsprechenden Hybridgangstufe direkt zugestartet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist von einer Anbindungsseite des Ab triebs aus von den drei Stirnradpaaren zuerst das zweite Stirnradpaar, benachbart zum zweiten Stirnradpaar das erste Stirnradpaar und benachbart zum ersten Stirn radpaar das dritte Stirnradpaar angeordnet; oder zuerst das erste Stirnradpaar, be nachbart zum ersten Stirnradpaar das dritte Stirnradpaar und benachbart zum dritten Stirnradpaar das zweite Stirnradpaar angeordnet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Kraftfahrzeug-Antriebs strang eine elektrische Starter-Maschine, die insbesondere als Hochvolt-Startergene rator ausgebildet ist; wobei die elektrische Starter-Maschine als Startergenerator zum Starten der Verbrennungsmaschine ansteuer-bar ist; und/oder als Ladegenerator zum Laden eines Energiespeichers und/oder zum Versorgen von Nebenverbrau chern ansteuerbar ist.
Ein Festsetzen eines Elements eines Planetenradsatzes ist insbesondere als ein Blo ckieren einer Drehung des Elements um seine Rotationsachse zu verstehen. Vor zugsweise wird dabei das Element mittels eines Schaltelements drehfest mit einem statischen Bauteil wie einem Rahmen und/oder einem Getriebegehäuse verbunden. Es ist auch denkbar, das Element bis zu einem Stillstand zu bremsen.
Ein Verblocken eines Planetenradsatzes umfasst ein antriebswirksames Verbinden zweier Zahnräder und/oder des Planetenradträgers und eines Zahnrads des Plane tenradsatzes, sodass diese gemeinsam mit der gleichen Umdrehungszahl um den selben Punkt, vorzugsweise den Mittelpunkt des Planetenradsatzes, rotieren. Beim Verblocken zweier Zahnräder und/oder eines Planetenradträgers und eines Zahn rads des Planetenradsatzes wirkt der Planetenradsatz vorzugsweise wie eine Welle, es findet insbesondere keine Übersetzung im Planetenradsatz statt.
Unter „antriebswirksam verbunden“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine nicht schaltbare Verbindung zwischen zwei Bauteilen verstanden werden, welche zu einer permanenten Übertragung einer Drehzahl, eines Drehmoments und/oder Antriebsleistung vorgesehen ist. Die Verbindung kann dabei sowohl direkt oder über eine Festübersetzung erfolgen. Die Verbindung kann beispielsweise über eine feste Welle, eine Verzahnung, insbesondere eine Stirnradverzahnung und/oder ein Umschlingungsmittel, insbesondere ein Zugmittelgetriebe, erfolgen.
Unter „antriebswirksam verbindbar“, „kann antriebswirksam verbunden werden“ oder „ist zum antriebswirksamen Verbinden ausgebildet“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein schaltbares Verbinden zwischen zwei Bauteilen verstanden wer den, welches in einem geschlossenen Zustand zu einer temporären Übertragung ei ner Drehzahl, eines Drehmoments und/oder einer Antriebsleistung vorgesehen ist. In einem geöffneten Zustand überträgt das schaltbare Verbinden vorzugsweise tempo rär im Wesentlichen keine Drehzahl, kein Drehmoment und/oder keine Antriebsleis tung.
Unter Standladen bzw. Laden-in-Neutral ist insbesondere das Betreiben der elektri schen Antriebsmaschine als Generator zu verstehen, vorzugsweise bei einem Still stand mit laufender Verbrennungsmaschine, um einen Energiespeicherzu befüllen und/oder eine Bordelektronik zu speisen.
Ein Aktor ist vorliegend insbesondere ein Bauteil, das ein elektrisches Signal in eine mechanische Bewegung umsetzt. Vorzugsweise führen Aktoren, die mit Doppel schaltelementen verwendet werden, Bewegungen in zwei entgegengesetzte Richtun gen aus, um in der ersten Richtung ein Schaltelement des Doppelschaltelements zu schalten und in der zweiten Richtung das andere Schaltelement zu schalten.
Ein Gangstufenwechsel erfolgt insbesondere durch Abschalten eines Schaltelements und/oder einer Kupplung und gleichzeitiges Aufschalten des Schaltelements und/o der der Kupplung für die nächsthöhere oder -niedrigere Gangstufe. Das zweite Schaltelement und/oder die zweite Kupplung übernimmt also Stück für Stück das Drehmoment vom ersten Schaltelement und/oder von der ersten Kupplung, bis am Ende des Gangstufenwechsels das gesamte Drehmoment vom zweiten Schaltele ment und/oder der zweiten Kupplung übernommen wird. Bei vorheriger Synchronisation kann ein Gangwechsel schneller erfolgen, vorzugsweise können da bei formschlüssige Schaltelemente Anwendung finden.
Eine Verbrennungsmaschine kann insbesondere jede Maschine sein, die durch Ver brennen eines Antriebsmittels, wie Benzin, Diesel, Kerosin, Ethanol, Flüssiggas, Au togas etc. eine Drehbewegung erzeugen kann. Eine Verbrennungsmaschine kann beispielsweise ein Ottomotor, ein Dieselmotor, ein Wankelmotor oder ein Zweitakt motor sein.
Beim seriellen Fahren oder Kriechen wird eine elektrische Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs generatorisch von einer Verbrennungsmaschine des Kraftfahrzeugs betrieben. Die so erzeugte Energie wird dann einerweiteren elektrischen Antriebs maschine des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt, um Antriebsleistung bereitzu stellen.
Eine elektrische Fahrzeugachse, oder kurz elektrische Achse, ist vorzugsweise eine Nicht-Flaupt-Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs, bei der mittels einer elektrischen Antriebsmaschine Antriebsleistung auf Räder des Kraftfahrzeugs übertragen werden kann. Es versteht sich, dass die elektrische Antriebsmaschine auch mittels eines Ge triebes angebunden sein kann. Mittels einer elektrischen Achse kann ganz oder teil weise eine Zugkraft aufrechterhalten werden, wenn im Getriebe für eine Flaupt-An- triebsachse ein Gangwechsel erfolgt. Ferner kann mittels einer elektrischen Achse zumindest teilweise eine Allrad-Funktionalität eingerichtet werden.
Ein elektrodynamisches Anfahrelement (EDA) bewirkt, dass über einen oder mehrere Planetenradsätze eine Drehzahlüberlagerung von Verbrennungsmaschinen-Drehzahl und elektrischer Antriebsmaschinen-Drehzahl stattfindet, sodass ein Anfahren eines Kraftfahrzeugs aus dem Stillstand bei laufender Verbrennungsmaschine, vorzugs weise ohne Reibkupplung, möglich ist. Dabei stützt die elektrische Antriebsmaschine ein Drehmoment ab. Vorzugsweise ist die Verbrennungsmaschine nicht mehr durch eine Anfahrkupplung oder dergleichen vom Getriebe trennbar. Durch Verwenden ei nes EDAs können vorzugsweise Anlasser, Generator und Anfahrkupplung bezie hungsweise hydrodynamischer Wandler entfallen. Dabei baut ein EDA insbesondere so kompakt, dass alle Komponenten im serienmäßigen Kupplungsgehäuse ohne Verlängerung des Getriebes Platz finden. Das elektrodynamische Anfahrelement kann beispielsweise über einen weich abgestimmten Torsionsdämpfer fest mit einer Verbrennungsmaschine und insbesondere einem Schwungrad einer Verbrennungs maschine verbunden sein. Somit können die elektrische Antriebsmaschine und die Verbrennungsmaschine wahlweise gleichzeitig oder alternativ betrieben werden. Hält das Kraftfahrzeug an, können elektrische Antriebsmaschine und Verbrennungsma schine abgeschaltet werden. Aufgrund einer guten Regelbarkeit der elektrischen An triebsmaschine wird eine sehr hohe Anfahrqualität erreicht, die der eines Antriebs mit Wandlerkupplung entsprechen kann.
Bei einer sogenannten elektrodynamischen Schaltung (EDS) findet wie beim EDA- Anfahren über einen oder mehrere Planetenradsätze eine Drehzahlüberlagerung von Verbrennungsmaschinen-Drehzahl und elektrischer Antriebsmaschinen-Drehzahl statt. Zum Schaltungsbeginn werden die Drehmomente der elektrischen Antriebsma schine und der Verbrennungsmaschine angepasst, sodass das auszulegende Schaltelement lastfrei wird. Nach dem Öffnen dieses Schaltelements erfolgt eine Drehzahlanpassung unter Erhaltung der Zugkraft, sodass das einzulegende Schalt element synchron wird. Nach dem Schließen des Schaltelements erfolgt die Lastauf teilung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Antriebsmaschine beliebig je nach Hybrid-Betriebsstrategie. Das elektrodynamische Schaltverfahren hat den Vorteil, dass das zu schaltende Schaltelement des Zielgangs durch das Zu sammenspiel der elektrischen Antriebsmaschine und der Verbrennungsmaschine synchronisiert wird, wobei die elektrische Antriebsmaschine vorzugsweise präzise re gelbar ist. Ein weiterer Vorteil des EDS-Schaltverfahrens ist, dass eine hohe Zugkraft erreicht werden kann, da sich die Drehmomente der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine im Hybridgetriebe summieren.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläu tert. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang;
Figur 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Flybridgetriebes;
Figur 3 schematisch die Schaltzustände des Hybridgetriebes gemäß der Fi gur 2;
Figur 4 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; Figur 5 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
Figur 6 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
Figur 7 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
Figur 8 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
Figur 9 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
Figur 10 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; Figur 11 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
Figur 12 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
Figur 13 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
Figur 14 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; Figur 15 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; und
Figur 16 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes. In Figur 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 10 mit einem Kraftfahrzeug-Antriebs strang 12 gezeigt. Der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 weist eine erste elektrische Antriebsmaschine 14 und eine Verbrennungsmaschine 16 auf, die mittels eines Hyb ridgetriebes 18 mit einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs 10 verbunden sind. Der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 umfasst in dem gezeigten Beispiel ferner eine optio nale elektrische Achse mit einer zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20, die mit einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs 10 verbunden ist. Es versteht sich, dass auch eine umgekehrte Anbindung erfolgen kann, sodass das Hybridgetriebe 18 mit der Hinterachse des Kraftfahrzeugs 10 verbunden ist und die Vorderachse des Kraftfahr zeugs 10 die elektrische Achse umfasst. Mittels des Kraftfahrzeug-Antriebs strangs 12 wird Antriebsleistung der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14, der Verbrennungsmaschine 16 und/oder der optionalen zweiten elektrischen Antriebsma schine 20 den Rädern des Kraftfahrzeugs 10 zugeführt. Das Kraftfahrzeug 10 weist ferner einen Energiespeicher 22 auf, um Energie zu speichern, die zum Versorgen der ersten elektrische Antriebsmaschine 14 und/oder der zweiten elektrischen An triebsmaschine 20 dient.
Figur 2 zeigt eine Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18. Das Hyb ridgetriebe 18 weist eine erste Getriebeeingangswelle 24 und eine zweite Getriebe eingangswelle 26 auf, die dazu ausgebildet sind, Antriebsleistung der Antriebsma schinen in das Hybridgetriebe 18 zu übertragen.
Das Hybridgetriebe 18 weist ferner eine Abtriebswelle 28, eine erste Zwischen welle 30 und eine zweite Zwischenwelle 32 auf. Die vorgenannten Getriebewel len 24, 26, 28, 30, 32 sind als Hohlwellen ausgebildet. Das Hybridgetriebe 18 weist ferner eine Vorgelegewelle 34 und einen ersten Planetenradsatz RS1 sowie einen zweiten Planetenradsatz RS2 auf. Im Hybridgetriebe 18 sind insgesamt drei gangbil dende Stirnradpaare angeordnet, die mit ST1 bis ST3 bezeichnet sind. Zur besseren Übersicht sind die einzelnen Getriebewellen zusätzlich mit WO bis W7 durchnumme riert.
Das Hybridgetriebe weist fünf Schaltelemente A bis E auf. Die erste Getriebeeingangswelle 24 weist einen Torsionsschwingungsdämpfer auf und ist mit einer Kurbelwelle 36 der nicht gezeigten Verbrennungsmaschine 16 über den Torsionsschwingungsdämpfer antriebswirksam verbunden. Die zweite Getriebe eingangswelle 26 ist über ein Festrad und eine Kette antriebswirksam mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 verbunden.
Die erste Getriebeeingangswelle 24 ist antriebswirksam, vorzugsweise mittels einer Kette, mit einem an der zweiten Zwischenwelle 32 angeordneten Festrad verbunden.
Ein Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes RS1 ist antriebswirksam mit der zwei ten Getriebeeingangswelle 26 verbunden. Ein Planetenradträger des ersten Plane tenradsatzes RS1 ist antriebswirksam mit der Abtriebswelle 28 verbunden. Ein Hohl rad des ersten Planetenradsatzes RS1 ist antriebswirksam mit der ersten Zwischen welle 30 verbunden. Die Anbindung der zweiten Getriebeeingangswelle 26 an das Sonnenrad verläuft radial außen um den ersten Planetenradsatz RS1 herum.
Ein Flohlrad des zweiten Planetenradsatzes RS2 ist festgesetzt, also mit einem ge häusefesten Bauteil verbunden, sodass das Flohlrad des zweiten Planetenradsat zes RS2 keine Drehbewegung durchführen kann. Ein Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes RS2 ist antriebswirksam mit einem Differential eines Abtriebs 38 verbunden. Ein Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes RS2 ist antriebswirksam mit der Abtriebswelle 28 verbunden.
Ein erstes Stirnradpaar ST1 weist ein Festrad auf, das antriebswirksam an einer Flohlwelle 40 angeordnet ist, wobei die Flohlwelle 40 an der Vorgelegewelle 34 ange ordnet ist. Ein Losrad des ersten Stirnradpaars ST1 ist an der ersten Zwischenwelle 30 angeordnet und durch Einlegen eines ersten Schaltelements A antriebswirksam mit der ersten Zwischenwelle 30 verbindbar.
Das zweite Stirnradpaar ST2 umfasst in dem gezeigten Beispiel zwei Festräder, von denen eines an der Vorgelegewelle 34 und eines an der Abtriebswelle 28 angeordnet ist. Das dritte Stirnradpaar ST3 umfasst zwei Festräder, von denen eines an der Hohlwelle 40 angeordnet ist und eines an der zweiten Zwischenwelle 32 angeordnet ist. Folglich ist die Verbrennungsmaschine 16 über die erste Getriebeeingangs welle 24 mit der zweiten Zwischenwelle 32 und weiter mit der Hohlwelle 40 antriebs wirksam verbunden. Die Hohlwelle 40 kann durch ein zweites Schaltelement B an triebswirksam mit der Vorgelegewelle 34 verbunden werden.
Durch Einlegen eines dritten Schaltelements C kann die zweite Zwischenwelle 32 an triebswirksam mit der ersten Zwischenwelle 30 verbunden werden.
Durch Einlegen eines vierten Schaltelements D kann das Losrad der ersten Stirnrad stufe ST1 antriebswirksam mit der ersten Zwischenwelle 30 verbunden werden. Der erste Planentenradsatz RS1 wird somit verblockt.
Durch Einlegen eines fünften Schaltelements E kann das Losrad der ersten Stirnrad stufe ST1 antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle 26 und folglich mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 und dem Sonnenrad des ersten Plane tenradsatzes RS1 verbunden werden.
Die Schaltelemente A bis E sind vorzugsweise als unsynchronisierte, beispielsweise Klauenschaltelemente ausgebildet. Ferner sind das erste Schaltelement A und das dritte Schaltelement C zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst. Zudem sind das vierte Schaltelement D und das fünfte Schaltelement E zu einem Doppel schaltelement zusammengefasst.
Das Hybridgetriebe 18 umfasst zwei Planetenradsätze RS1, RS2, drei Stirnradpaare ST1 bis ST3, fünf Schaltelemente A bis E, vier mechanische Vorwärtsgangstufen, die vorzugsweise für die Verbrennungsmaschine 16 verwendbar sind, eine elektrische Vorwärtsgangstufe, zwei EDA-Modi und eine erste elektrische Antriebsmaschine 14.
Von besonderem Vorteil sind bei der Getriebestruktur des offenbarten Hybridgetrie bes 18 ein einfacher technischer Aufbau mit nur drei Stirnradstufen ST1 bis ST3 und zwei Planetenradsätzen RS1 , RS2. Ferner sind vorzugsweise nur drei Aktoren not wendig zur Steuerung des Hybridgetriebes 18. Das Hybridgetriebe 18 weist eine kompakte Bauweise, eine geringe Bauteilbelastung und geringe Getriebeverluste auf. Ferner wird ein guter Verzahnungswirkungsgrad sowohl verbrennungsmotorisch als auch elektrisch sowie eine gute Übersetzungsreihe erreicht. Es sind elektrodyna mische Schaltungen sowie elektrodynamisches Anfahren und ein Laden-in-Neutral möglich. Ferner sind durch die Anordnung der Getriebebauteile die Schaltelemente vorteilhaft mit entsprechenden Aktoren erreichbar.
Es versteht sich, dass das Differential des Abtriebs 38 als Kugeldifferential oder Stirnraddifferential ausgebildet sein kann.
Ferner kann mit dem Flybridgetriebe 18 eine achsparallele Anbindung der Verbren nungsmaschine 16 und der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 erfolgen, wobei die achsparallele Anbindung über eine Kette oder ein oder mehrere Stirnräder erfol gen kann.
In der Figur 3 sind schematisch die Schaltzustände des Hybridgetriebes 18 gemäß der Figur 2 in einer Schaltmatrix 42 gezeigt.
In einer ersten Spalte der Schaltmatrix 42 sind die Hybridgangstufen H1 bis H4, eine Elektrogangstufe E1, zwei elektrodynamische Überlagerungszustände ECVT1, ECVT2 und der Zustand Laden-in-Neutral gezeigt. In der zweiten bis sechsten Spalte sind die Schaltzustände der Schaltelemente A bis E gezeigt, wobei ein "X" bedeutet, dass das jeweilige Schaltelement geschlossen ist, also die zugeordneten Getriebe bauteile antriebswirksam miteinander verbindet. Sofern kein Eintrag vorhanden ist, ist davon auszugehen, dass das entsprechende Schaltelement offen ist, also keine An triebsleistung überträgt.
Zum Einrichten der ersten Hybridgangstufe H1 sind das erste Schaltelement A und das fünfte Schaltelement E zu schließen.
Eine erste Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.1 kann durch Schließen des ers ten Schaltelements A und des zweiten Schaltelements B eingerichtet werden. Eine zweite Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.2 kann durch Schließen des zweiten Schaltelements B und des fünften Schaltelements E eingerichtet werden.
Eine dritte Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.3 kann durch Schließen des zweiten Schaltelements B und des dritten Schaltelements C eingerichtet werden.
Ein Schließen des dritten Schaltelements C und des fünften Schaltelements E richtet eine dritte Hybridgangstufe H3 ein.
Eine vierte Hybridgangstufe H4 kann durch Schließen des dritten Schaltelements C und des vierten Schaltelements D eingerichtet werden.
Eine Elektrogangstufe E1 wird durch Schließen des vierten Schaltelements D einge richtet.
Ein erster elektrodynamischer Überlagerungszustand ECVT1 kann durch Schließen des ersten Schaltelements A eingerichtet werden.
Ein zweiter elektrodynamischer Überlagerungszustand ECVT2 kann durch Schließen des dritten Schaltelements C eingerichtet werden.
Ein Zustand Laden-in-Neutral LiN, bei dem die Verbrennungsmaschine 16 antriebs wirksam mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 verbunden ist, kann durch Schließen des fünften Schaltelements E eingerichtet werden.
Zum verbrennungsmotorischen bzw. hybriden Fahren stehen vier mechanische Hauptfahrgänge zur Verfügung. Die dritte Hybridgangstufe H3 ist ein leistungsver zweigter Gang, bei dem der erste Planetenradsatz RS1 als Summationsgetriebe fun giert. In den übrigen Hybridgangstufen H1, H2 und H4 ist das nicht der Fall. Die erste Hybridgangstufe H1 wird über die zweite Stirnradstufe ST2 und die erste Stirnrad stufe ST1 eingerichtet, wobei der erste Planetenradsatz RS1 verblockt ist. Die zweite Hybridgangstufe H2 wird über die zweite Stirnradstufe ST2 und die dritte Stirnrad stufe ST3 erzeugt. Die vierte Hybridgangstufe H4 wird durch ein Verblocken des ersten Planetenradsatzes RS1 eingerichtet und überträgt folglich Antriebsleistung der zweiten Zwischenwelle 32 direkt an das Differential des Abtriebs 38. Die vierte Hyb ridgangstufe H4 kann folglich als Direktgang angesehen werden.
In der Elektrogangstufe E1 ist das vierte Schaltelement D geschlossen. Der erste Planetenradsatz RS1 ist folglich verblockt. Die Antriebsleistung der ersten elektri schen Antriebsmaschine 14 wird folglich durch eine Vorübersetzung der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 und eine Übersetzung des Abtriebsradsatzes, in dem gezeigten Beispiel des zweiten Planetenradsatzes RS2, übersetzt.
Ist das erste Schaltelement A geschlossen, entsteht ein EDA-Zustand ECVT1 am ersten Planetenradsatz RS1. Die Verbrennungsmaschine 16 ist dann mittels des drit ten Stirnradpaars ST3 und des ersten Stirnradpaars ST1 mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden. Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 stützt am Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes RS1 das Drehmoment der Verbren nungsmaschine 16 ab, wobei der Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes RS1 über den zweiten Planetenradsatz RS2 mit dem Abtrieb 38 verbunden ist. Hier durch ist ein Anfahren mittels eines EDA-Modus vorwärts möglich. Aus dem ECVT1- Modus kann die Verbrennungsmaschine 16 in die Hybridgangstufen H1 und H2.2 ge langen, da in diesen Schaltzuständen das erste Schaltelement A geschlossen ist.
Ein weiterer EDA-Zustand, ECVT2, entsteht durch Schließen des dritten Schaltele ments C. Die Verbrennungsmaschine 16 ist dann direkt mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden, wobei die erste elektrische Antriebsmaschine 14 am Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes RS1 das Drehmoment der Verbren nungsmaschine 16 abstützt und der Planetenradträger des ersten Planetenradsat zes RS1 über den zweiten Planetenradsatz RS2 mit dem Abtrieb 38 verbunden ist. Hierdurch ist ein weiterer EDA-Zustand, der vorwärtsgerichtet ist, möglich. Aus dem ECVT2-Modus kann die Verbrennungsmaschine 16 in die Hybridgangstufen H2.3,
H3 und H4 gelangen, weil das dritte Schaltelement C in diesen Schaltzuständen je weils geschlossen ist. Folgende EDS-Lastschaltungen sind möglich. Eine Schaltung von der ersten Gang stufe in die zweite Gangstufe kann elektrodynamisch durch die erste elektrische An triebsmaschine 14 erfolgen, wobei das erste Schaltelement A geschlossen bleibt und von der ersten Hybridgangstufe H1 in die erste Variante der zweiten Hybridgang stufe H2.1 gewechselt wird.
Eine Schaltung von der zweiten in die dritte Gangstufe kann ebenfalls elektrodyna misch durch die erste elektrische Antriebsmaschine 14 erfolgen, wobei das dritte Schaltelement C geschlossen bleibt. Hierbei wird von der dritten Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.3 in die dritte Hybridgangstufe H3 gewechselt.
Eine Schaltung von der dritten Gangstufe in die vierte Gangstufe ist ebenfalls elektro dynamisch durch die erste elektrische Antriebsmaschine 14 möglich, wobei das dritte Schaltelement C geschlossen bleibt. Hierbei wird von der dritten Hybridgangstufe H3 in die vierte Hybridgangstufe H4 gewechselt.
Der erste elektrodynamische Überlagerungszustand ECVT1 wird folglich zum Anfah ren und für die Lastschaltung von der ersten Hybridgangstufe in die erste Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.1 genutzt. Der zweite elektrodynamische Überlage rungszustand ECVT2 wird für die Lastschaltung von der dritten Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.3 in die dritte Hybridgangstufe H3 und für die Schaltung der drit ten Hybridgangstufe H3 in die vierte Hybridgangstufe H4 genutzt.
In der zweiten Gangstufe findet zum Weiterschalten eine Vorwahlschaltung von der ersten Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.1 in die dritte Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.3 statt. Die zweite Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.2 wird als Fahrgangstufe verwendet, da in diesem Schaltzustand das bevorzugte Dreh zahlniveau sowie ein hoher Wirkungsgrad für die erste elektrische Antriebsma schine 14 erreicht wird.
Im Folgenden wird ein Schaltablauf einer Schaltung von der dritten Hybridgang stufe H3 in die vierte Hybridgangstufe H4 detailliert beschrieben. Im Ausgangszu stand, also dem Schaltzustand der dritten Hybridgangstufe H3, sind das dritte Schaltelement C und das fünfte Schaltelement E geschlossen. Die Momente der Ver brennungsmaschine 16 und der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 werden so eingestellt, dass einerseits das gewünschte Abtriebsmoment bereitgestellt wird und andererseits das auszulegende fünfte Schaltelement E lastfrei wird. Sodann wird das fünfte Schaltelement E geöffnet. Die Momente der Verbrennungsmaschine 16 und der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 werden so eingestellt, dass einerseits das gewünschte Abtriebsmoment bereitgestellt wird und andererseits eine Drehzahl der Verbrennungsmaschine 16 absinkt. Wenn das einzulegende vierte Schaltele ment D synchron wird, wird es geschlossen. Dadurch ist die vierte Hybridgang stufe H4 für die Verbrennungsmaschine 16 mechanisch geschaltet, also das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D geschlossen.
Rückschaltungen erfolgen analog zu Hochschaltungen, nur in umgekehrter Ablaufrei henfolge. Es versteht, dass auch Schubschaltungen möglich sind, da die erste elekt rische Antriebsmaschine 14 auch Moment am ersten Planetenradsatz RS1 bremsend abstützen kann.
Ein Laden-in-Neutral bzw. ein Start der Verbrennungsmaschine 16 kann wie folgt er folgen. Ist nur das fünfte Schaltelement E geschlossen, kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 mit der Verbrennungsmaschine 16 unabhängig vom Abtrieb 38 verbunden werden. Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 und die Verbren nungsmaschine 16 drehen dann in einem festen Verhältnis zueinander. In diesem Zustand ist einerseits ein Start der Verbrennungsmaschine 16 mittels der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 möglich. Andererseits kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 von der Verbrennungsmaschine 16 als Generator betrieben werden und den elektrischen Energiespeicher 22 laden oder elektrische Verbraucher versorgen. Es versteht sich, dass ein Verbraucher auch eine elektrische Hinterachse mit einer zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 sein kann, die vorzugsweise an der nicht dem Hybridgetriebe 18 zugeordneten Fahrzeugachse angeordnet ist. Ein Übergang aus dem Zustand Laden-in-Neutral LiN ist in die erste Hybridgangstufe H1, die zweite Variante der zweiten Hybridgangstufe H2.2 und die dritte Hybridgang stufe H3 möglich, weil in diesen Schaltzuständen das fünfte Schaltelement E jeweils geschlossen ist. Wird das Hybridgetriebe 18 mit einer elektrischen Achse kombiniert, sind die beiden elektrodynamischen Überlagerungszustände ECVT1, ECVT2 leistungsverzweigte ECVT-Fahrbereiche für die Verbrennungsmaschine 16, bei denen auch ein batterie neutraler Betrieb möglich ist.
Ferner kann seriell gefahren werden, wobei das Hybridgetriebe 18 in den Schaltzu stand Laden-in-Neutral LiN versetzt wird und die Verbrennungsmaschine 16 die erste elektrische Antriebsmaschine 14 generatorisch betreibt. Die so erzeugte elektrische Energie kann der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20 zur Verfügung gestellt werden.
Ferner kann eine Zugkraftunterstützung mittels der zweiten elektrischen Antriebsma schine 20 erfolgen. Die zweite elektrische Antriebsmaschine 20 kann die Zugkraft stützen, wenn im Hybridgetriebe 18 Umschaltungen notwendig sind, bei denen der Abtrieb 38 des Hybridgetriebes 18 lastfrei wird. Beispiele für solche Übergänge sind: Ein rein elektrisches Fahren mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 und/oder der zweiten elektrischen Antriebsmaschine 20, bei dem ein Start der Ver brennungsmaschine 16 mittels der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 erfolgen soll. Ein serielles Schalten, wobei bei einem geschlossenen fünften Schaltelement E ein beliebiger Wechsel zwischen der ersten Hybridgangstufe H1, der zweiten Vari ante der zweiten Hybridgangstufe H2.2 und der dritten Hybridgangstufe H3 erfolgt. Besonders vorteilhaft dabei ist, dass die erste elektrische Antriebsmaschine 14 unter brechungsfrei generatorisch arbeiten kann und so sowohl das Bordnetz als auch die zweite elektrische Antriebsmaschine 20 mit elektrischer Leistung versorgen kann.
In Figur 4 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 ge zeigt. Im Unterschied zu der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform sind Anbindungen des ersten Planetenradsatzes RS1 geändert, wobei die übrigen Anbindungen der Getriebewellen 24, 26, 28, 30, 32, 34 identisch bleiben. Die zweite Getriebeein gangswelle 26 ist in dem gezeigten Beispiel mit dem Sonnenrad des ersten Plane tenradsatzes RS1 verbunden. Die erste Zwischenwelle 30 ist mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden. Die Anbindung der Abtriebswelle 28 an den Planetenradträger verläuft radial außen um den ersten Planetenradsatz RS1 herum.
In Figur 5 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes ge zeigt. Im Unterschied zu den in den Figuren 2 und 4 gezeigten Ausführungsformen sind die Anbindungen am ersten Planetenradsatz RS1 getauscht, wobei die zweite Getriebeeingangswelle 26 antriebswirksam mit dem Hohlrad des ersten Planetenrad satzes RS1 verbunden ist und die erste Zwischenwelle 30 antriebswirksam mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden ist. Hierdurch ist die erste elektrische Antriebsmaschine 14 am Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1 mit geringer Ausgleichsdrehzahl bei den elektrodynamischen Überlagerungszuständen, insbesondere den EDA-, EDS-Modi angebunden. Nachteilig hierbei ist, dass die erste elektrische Antriebsmaschine 14 am Hohlrad des ersten Planetenradsat zes RS1 ein hohes Stützmoment bei den EDA- und EDS-Modi aufbringen muss. Fer ner kann der EDA-Modus weniger lang generatorisch betrieben werden, da mit zu nehmender Fahrgeschwindigkeit der generatorische Betrieb früher verlassen wird als in einer Ausführungsform, in der die erste elektrische Antriebsmaschine 14 am Son nenrad des ersten Planetenradsatzes RS1 angebunden ist.
In Figur 6 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 ge zeigt. Im Unterschied zu der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform umfasst die erste Getriebeeingangswelle 24 eine Verbrennungsmaschinenkupplung KO. Es versteht sich, dass das Hybridgetriebe 18 prinzipiell auch ohne Verbrennungsmaschinen kupplung KO betrieben werden kann. Aus funktionssicherheitstechnischen Gründen kann es jedoch vorteilhaft sein, eine Verbrennungsmaschinenkupplung KO vorzuse hen. In der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform ist die Verbrennungsmaschinen kupplung KO als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt.
In Figur 7 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 ge zeigt. Im Unterschied zu der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform ist die Verbren nungsmaschinenkupplung KO als Reibkupplung ausgeführt. Hierdurch kann insbe sondere ein sogenannter Schwungstart der Verbrennungsmaschine 16 erfolgen, bei der die Verbrennungsmaschinenkupplung KO schlupfend betrieben wird und so die Verbrennungsmaschine 16 ankurbeln kann.
In Figur 8 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 ge zeigt. Im Unterschied zu der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist das an der Vorgelegewelle 34 angeordnete Zahnrad des zweiten Stirnradpaars ST2 als Losrad ausgebildet und mittels des zweiten Schaltelements B antriebswirksam mit der Vor gelegewelle 34 verbindbar. Ferner umfasst das Hybridgetriebe 18 keine Hohlwelle 40 an der Vorgelegewelle 34. Die Zahnräder des ersten Stirnradpaars ST1 und des drit ten Stirnradpaars ST3, die in der Ausführungsform gemäß der Figur 2 an der Hohl welle 40 angeordnet sind, sind als Festräder ausgebildet und der Vorgelegewelle 34 zugeordnet.
In Figur 9 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 ge zeigt. Im Unterschied zu der in Figur 8 gezeigten Ausführungsform sind das Losrad und das Festrad des zweiten Stirnradpaars ST2 getauscht, sodass an der Vorgelege welle 34 ausschließlich Festräder angeordnet sind. Das zweite Schaltelement B ist an der Abtriebswelle 28 angeordnet und dazu ausgebildet, das Losrad des zweiten Stirnradpaars ST2 antriebswirksam mit der Abtriebswelle 28 zu verbinden.
In Figur 10 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist eine Reihen folge der drei Stirnradpaare ST 1 , ST2, ST3 von einer Anbindungsseite des Abtriebs 38 18 aus variiert. In dem gezeigten Beispiel ist vom Abtrieb 38 ausgehend zuerst das zweite Stirnradpaar ST2, benachbart zum zweiten Stirnradpaar ST2 das erste Stirnradpaar ST1 und benachbart zum ersten Stirnradpaar ST1 das dritte Stirnrad paar ST3 angeordnet.
In Figur 11 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes ge zeigt. Im Unterschied zu den in Figur 10 gezeigten Ausführungsform sind die Anbin dungen am ersten Planetenradsatz RS1 getauscht, wobei die zweite Getriebeein gangswelle 26 antriebswirksam mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden ist und die erste Zwischenwelle 30 antriebswirksam mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden ist.
In Figur 12 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in Figur 10 gezeigten Ausführungsform ist das an der Vorgelegewelle 34 angeordnete Zahnrad des zweiten Stirnradpaars ST2 als Losrad ausgebildet und mittels des zweiten Schaltelements B antriebswirksam mit der Vor gelegewelle 34 verbindbar. Die Zahnräder des ersten Stirnradpaars ST1 und des drit ten Stirnradpaars ST3, die in der Ausführungsform gemäß der Figur 10 an der Hohl welle 40 angeordnet sind, sind als Festräder ausgebildet und der Vorgelegewelle 34 zugeordnet.
In Figur 13 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in Figur 12 gezeigten Ausführungsform sind das Los rad und das Festrad des zweiten Stirnradpaars ST2 getauscht, sodass an der Vorge legewelle 34 ausschließlich Festräder angeordnet sind. Das zweite Schaltelement B ist an der Abtriebswelle 28 angeordnet und dazu ausgebildet, das Losrad des zwei ten Stirnradpaars ST2 antriebswirksam mit der Abtriebswelle 28 zu verbinden.
In Figur 14 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in Figur 10 gezeigten Ausführungsform umfasst die erste Getriebeeingangswelle 24 eine Verbrennungsmaschinenkupplung K0. In der in Figur 14 gezeigten Ausführungsform ist die Verbrennungsmaschinenkupplung K0 als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt.
In Figur 15 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in Figur 14 gezeigten Ausführungsform ist die Ver brennungsmaschinenkupplung K0 als Reibkupplung ausgeführt.
In Figur 16 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in Figur 14 gezeigten Ausführungsform ist der ersten Getriebeeingangswelle 24 eine elektrische Starter-Maschine 44 zugeordnet. Diese elektrische Starter-Maschine 44 kann beispielsweise einen Hochvolt-Startergenerator umfassen, der den Motor starten und/oder Nebenverbraucher bedienen kann. Die elektrische Starter-Maschine 44 ist mittels eines Zugmittelgetriebes antriebswirksam mit der ersten Getriebeeingangswelle 24 verbunden.
Es versteht sich, dass die Schaltzustände aller gezeigten Ausführungsformen von Hybridgetrieben 18 der Schaltmatrix 42 gemäß der Figur 3 entnommen werden kön nen.
Die Erfindung wurde anhand der Zeichnungen und der Beschreibung umfassend be schrieben und erklärt. Die Beschreibung und Erklärung sind als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungs formen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer ge nauen Analyse der Zeichnungen, der Offenbarung und der nachfolgenden Patentan sprüche.
In den Patentansprüchen schließen die Wörter „umfassen“ und „mit“ nicht das Vor handensein weiterer Elemente oder Schritte aus. Der Undefinierte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl aus. Ein einzelnes Element oder eine einzelne Einheit kann die Funktionen mehrerer der in den Patentansprü chen genannten Einheiten ausführen. Die bloße Nennung einiger Maßnahmen in mehreren verschiedenen abhängigen Patentansprüchen ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht ebenfalls vorteilhaft ver wendet werden kann. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschrän kend zu verstehen. Ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebs strangs 12 kann beispielsweise in Form eines Computerprogramms realisiert werden, das auf einem Steuergerät für den Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs 12 ausgeführt wird. Ein Computerprogramm kann auf einem nichtflüchtigen Datenträger gespeichert/ver trieben werden, beispielsweise auf einem optischen Speicher oder auf einem Halb leiterlaufwerk (SSD). Ein Computerprogramm kann zusammen mit Hard-ware und/o der als Teil einer Hardware vertrieben werden, beispielsweise mittels des Internets oder mittels drahtgebundener oder drahtloser Kommunikationssysteme. Bezugszei chen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen. Dier Erfindung kann insbesondere in Form der folgenden Aspekte umgesetzt werden.
1. Aspekt Hybridgetriebe (18) für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) eines Kraftfahrzeugs (10), mit: einer ersten Getriebeeingangswelle (24) zum Wirkverbinden des Hybridgetrie bes mit einer Verbrennungsmaschine (16) des Kraftfahrzeugs; einer zweiten Getriebeeingangswelle (26) zum Wirkverbinden des Hybridge triebes mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) des Kraftfahrzeugs; einer ersten Zwischenwelle (30); einer zweiten Zwischenwelle (32), die antriebswirksam mit der ersten Getrie beeingangswelle verbunden ist; einer Abtriebswelle (28) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einem Abtrieb (38); einem ersten Planetenradsatz (RS1), der mit der zweiten Getriebeeingangs welle, der ersten Zwischenwelle und der Abtriebswelle verbunden ist; einer Vorgelegewelle (34); in mehreren Radsatzebenen angeordneten Stirnradpaaren (ST1, ST2, ST3) umfassend ein erstes Stirnradpaar, ein zweites Stirnradpaar und ein drittes Stirnrad paar zum Bilden von Gangstufen; und mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen (A, B, C, D, E) zum Einlegen der Gangstufen; wobei ein Zahnrad eines ersten Stirnradpaars (ST1) und ein Zahnrad eines dritten Stirnradpaars (ST3) antriebswirksam miteinander verbunden sind; und die zweite Zwischenwelle und ein weiteres Zahnrad des dritten Stirnradpaars antriebswirksam miteinander verbunden sind; von einer Anbindungsseite des Abtriebs aus von den drei Stirnradpaaren zu erst das zweite Stirnradpaar, benachbart zum zweiten Stirnradpaar das erste Stirn radpaar und benachbart zum ersten Stirnradpaar das dritte Stirnradpaar angeordnet ist.
2. Aspekt Hybridgetriebe (18) nach Aspekt 1 , wobei ein Differential des Abtriebs (38) eine Differentialwelle umfasst, die als Vollwelle ausgebildet ist und von den Ge triebewellen (26, 28, 30, 32), insbesondere der Abtriebswelle (28), zumindest abschnittsweise umgeben ist, wobei eine axiale Länge der Differentialwelle größer ist als eine axiale Länge der Abtriebswelle und die Differentialwelle die Abtriebswelle vollständig durchdringt.
3. Aspekt Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Aspekte, wobei das Hybridgetriebe einen zweiten Planetenradsatz (RS2) umfasst, der antriebswirksam mit der Abtriebswelle (28) und einem Differential des Abtriebs (38) verbunden ist, wo bei vorzugsweise im zweiten Planetenradsatz ein Hohlrad festgesetzt ist, ein Plane tenradträger mit dem Differential des Abtriebs und ein Sonnenrad mit der Ab triebswelle antriebwirksam verbunden ist.
4. Aspekt Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Aspekte, wobei ein Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes (RS1) mit der Abtriebswelle (28) verbunden ist; das Sonnenrad des Planetenradsatzes mit der zweiten Getriebeeingangswelle (26) verbunden ist und das Hohlrad des Planetenradsatzes mit der ersten Zwischen welle (30) verbunden ist; oder das Hohlrad des Planetenradsatzes mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist und das Sonnenrad des Planetenradsatzes mit der ersten Zwischen welle verbunden ist.
5. Aspekt Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Aspekte, wobei die zweite Getriebeeingangswelle (26), die erste Zwischenwelle (30), die zweite Zwi schenwelle (32) und die Abtriebswelle (28) koaxial zueinander angeordnet sind; die erste Getriebeeingangswelle (24), die zweite Getriebeeingangswelle, die erste Zwischenwelle, die zweite Zwischenwelle und die Abtriebswelle als Hohlwellen ausgebildet sind; und die Abtriebswelle den ersten Planetenradsatz (RS1) zumindest abschnitts weise umgibt.
6. Aspekt Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Aspekte, wobei das Hybridgetriebe genau drei gangbildende Stirnradpaare (ST1, ST2, ST3) umfasst. 7. Aspekt Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Aspekte, wobei die erste Getriebeeingangswelle (24) eine Verbrennungsmaschinenkupplung (KO) zum lösbaren antriebswirksamen Verbinden der ersten Getriebeeingangswelle mit der Verbrennungsmaschine (16) umfasst.
8. Aspekt Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Aspekte, wobei an der Vorgelegewelle (34) ein Festrad des zweiten Stirnradpaars (ST2) ange ordnet ist und das Zahnrad des ersten Stirnradpaars (ST1) und das Zahnrad des drit ten Stirnradpaars (ST3) mittels einer an der Vorgelegewelle angeordneten Hohlwelle (40) antriebswirksam miteinander verbunden sind; an der Vorgelegewelle ein Losrad des zweiten Stirnradpaars angeordnet ist und das Zahnrad des ersten Stirnradpaars und das Zahnrad des dritten Stirn radpaars mittels der Vorgelegewelle antriebswirksam miteinander verbunden sind; oder an der Vorgelegewelle jeweils ein Festrad des ersten Stirnradpaars, des zwei ten Stirnradpaars und des dritten Stirnradpaars angeordnet ist.
9. Aspekt Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Aspekte, wobei ein erstes Schaltelement (A) dazu ausgebildet ist, das erste Stirnrad paar (ST1) antriebswirksam mit der ersten Zwischenwelle (30) zu verbinden; ein zweites Schaltelement (B) dazu ausgebildet ist, alle an der Vorgelege welle (34) angeordneten Zahnräder antriebswirksam mit der Abtriebswelle (28) zu verbinden; ein drittes Schaltelement (C) dazu ausgebildet ist, die zweite Zwischen welle (32) antriebswirksam mit der ersten Zwischenwelle (30) zu verbinden; ein viertes Schaltelement (D) dazu ausgebildet ist, den ersten Planetenrad satz (RS1) zu verblocken; und/oder ein fünftes Schaltelement (E) dazu ausgebildet ist, das erste Stirnradpaar an triebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle (26) zu verbinden.
10. Aspekt Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Aspekte, wobei die Schaltelemente (A, B, C, D, E) als formschlüssige Schaltelemente ausge bildet sind; und/oder wenigstens zwei der Schaltelemente als Doppelschaltelement ausgebildet sind und von einem doppeltwirkenden Aktor betätigbar sind.
11. Aspekt Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) für ein Kraftfahrzeug (10), mit: einem Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Aspekte; einer Verbrennungsmaschine (16), die mit der ersten Getriebeeingangs welle (24) verbindbar ist; und einer ersten elektrischen Antriebsmaschine (14), die mit der zweiten Getriebe eingangswelle (26) antriebswirksam verbunden ist.
12. Aspekt Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach Aspekt 11, mit einer elektri schen Starter-Maschine, die insbesondere als Hochvolt-Startergenerator ausgebildet ist; wobei die elektrische Starter-Maschine (44) als Startergenerator zum Starten der Verbrennungsmaschine (16) ansteuerbar ist; und/oder als Ladegenerator zum Laden eines Energiespeichers (22) und/oder zum Ver sorgen von Nebenverbrauchern ansteuerbar ist.
13. Aspekt Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach Aspekt 11 oder 12, wobei ein Abtrieb (38) des Hybridgetriebes (18) mit einer ersten Kraftfahrzeugachse antriebs wirksam verbindbar ist und eine zweite Kraftfahrzeugachse eine elektrische Achse mit einer zweiten elektrischen Antriebsmaschine (20) umfasst.
14. Aspekt Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach Aspekt 13, wobei die erste elektrische Antriebsmaschine (14) als Generator zum Versorgen der zweiten elektri schen Antriebsmaschine (20) ansteuerbar ist, um einen seriellen Fahrmodus einzu richten.
15. Aspekt Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs (12) nach einem der Aspekte 11 bis 14.
16. Verfahren nach Aspekt 15, wobei ein Zustand Laden-in-Neutral (LiN) einen vom Abtrieb entkoppelten Leistungsfluss zwischen der ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) und der Verbrennungsma schine (16) bewirkt und durch Einlegen eines fünften Schaltelements (E) eingerichtet wird; und aus dem Zustand Laden-in-Neutral in eine von wenigstens drei Hybridgangstufen je weils durch Einlegen eines weiteren Schaltelements gewechselt wird.
17. Aspekt Kraftfahrzeug (10) mit: einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach einem der Aspekte 11 bis 14; und einem Energiespeicher (22) zum Speichern von Energie zum Versorgen der ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) und/oder der zweiten elektrischen Antriebsma schine (20).
Bezuqszeichen
10 Kraftfahrzeug
12 Kraftfahrzeug-Antriebsstrang
14 erste elektrische Antriebsmaschine
16 Verbrennungsmaschine
18 Hybridgetriebe
20 zweite elektrische Antriebsmaschine
22 Energiespeicher
24 erste Getriebeeingangswelle
26 zweite Getriebeeingangswelle
28 Abtriebswelle
30 erste Zwischenwelle
32 zweite Zwischenwelle
34 Vorgelegewelle
36 Kurbelwelle
38 Abtrieb
40 Hohlwelle
42 Schaltmatrix
44 elektrischer Starter-Maschine
A-E Schaltelemente
KO Verbrennungsmaschinenkupplung
RS1 erster Planetenradsatz
RS2 zweiter Planetenradsatz
ST1-ST3 Stirnradpaare
W0-W7 ergänzende Bezeichnung für Getriebewellen

Claims

Patentansprüche
1. Hybridgetriebe (18) für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) eines Kraft fahrzeugs (10), mit: einer ersten Getriebeeingangswelle (24) zum Wirkverbinden des Hybridgetrie bes mit einer Verbrennungsmaschine (16) des Kraftfahrzeugs; einer zweiten Getriebeeingangswelle (26) zum Wirkverbinden des Hybridge triebes mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) des Kraftfahrzeugs; einer ersten Zwischenwelle (30); einer zweiten Zwischenwelle (32), die antriebswirksam mit der ersten Getrie beeingangswelle verbunden ist; einer Abtriebswelle (28) zum Wirkverbinden des Hybridgetriebes mit einem Abtrieb (38); einem ersten Planetenradsatz (RS1), der mit der zweiten Getriebeeingangs welle, der ersten Zwischenwelle und der Abtriebswelle verbunden ist; einer Vorgelegewelle (34); in mehreren Radsatzebenen angeordneten Stirnradpaaren (ST1, ST2, ST3) umfassend ein erstes Stirnradpaar, ein zweites Stirnradpaar und ein drittes Stirnrad paar zum Bilden von Gangstufen; und mehreren Gangschaltvorrichtungen mit Schaltelementen (A, B, C, D, E) zum Einlegen der Gangstufen; wobei ein Zahnrad eines ersten Stirnradpaars (ST1) und ein Zahnrad eines dritten Stirnradpaars (ST3) antriebswirksam miteinander verbunden sind; und die zweite Zwischenwelle und ein weiteres Zahnrad des dritten Stirnradpaars antriebswirksam miteinander verbunden sind.
2. Hybridgetriebe (18) nach Anspruch 1 , wobei ein Differential des Abtriebs (38) eine Differentialwelle umfasst, die als Vollwelle ausgebildet ist und von den Getriebe wellen (26, 28, 30, 32), insbesondere der Abtriebswelle (28), zumindest abschnitts weise umgeben ist, wobei eine axiale Länge der Differentialwelle größer ist als eine axiale Länge der Abtriebswelle und die Differentialwelle die Abtriebswelle vollständig durchdringt.
3. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Hyb ridgetriebe einen zweiten Planetenradsatz (RS2) umfasst, der antriebswirksam mit der Abtriebswelle (28) und einem Differential des Abtriebs (38) verbunden ist, wobei vorzugsweise im zweiten Planetenradsatz ein Hohlrad festgesetzt ist, ein Planeten radträger mit dem Differential des Abtriebs und ein Sonnenrad mit der Abtriebswelle antriebwirksam verbunden ist.
4. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Pla netenradträger des ersten Planetenradsatzes (RS1) mit der Abtriebswelle (28) ver bunden ist; das Sonnenrad des Planetenradsatzes mit der zweiten Getriebeeingangswelle (26) verbunden ist und das Hohlrad des Planetenradsatzes mit der ersten Zwischen welle (30) verbunden ist; oder das Hohlrad des Planetenradsatzes mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist und das Sonnenrad des Planetenradsatzes mit der ersten Zwischen welle verbunden ist.
5. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Getriebeeingangswelle (26), die erste Zwischenwelle (30), die zweite Zwi schenwelle (32) und die Abtriebswelle (28) koaxial zueinander angeordnet sind; die erste Getriebeeingangswelle (24), die zweite Getriebeeingangswelle, die erste Zwischenwelle, die zweite Zwischenwelle und die Abtriebswelle als Hohlwellen ausgebildet sind; und die zweite Getriebeeingangswelle, die erste Zwischenwelle und die zweite Zwischenwelle die Abtriebswelle zumindest abschnittsweise umgeben; oder die Ab triebswelle den ersten Planetenradsatz (RS1)) zumindest abschnittsweise umgibt.
6. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Hyb ridgetriebe genau drei gangbildende Stirnradpaare (ST1, ST2, ST3) umfasst.
7. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Getriebeeingangswelle (24) eine Verbrennungsmaschinenkupplung (KO) zum lösbaren antriebswirksamen Verbinden der ersten Getriebeeingangswelle mit der Verbrennungsmaschine (16) umfasst.
8. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei an der Vorgelegewelle (34) ein Festrad des zweiten Stirnradpaars (ST2) ange ordnet ist und das Zahnrad des ersten Stirnradpaars (ST1) und das Zahnrad des drit ten Stirnradpaars (ST3) mittels einer an der Vorgelegewelle angeordneten Hohlwelle (40) antriebswirksam miteinander verbunden sind; an der Vorgelegewelle ein Losrad des zweiten Stirnradpaars angeordnet ist und das Zahnrad des ersten Stirnradpaars und das Zahnrad des dritten Stirn radpaars mittels der Vorgelegewelle antriebswirksam miteinander verbunden sind; oder an der Vorgelegewelle jeweils ein Festrad des ersten Stirnradpaars, des zwei ten Stirnradpaars und des dritten Stirnradpaars angeordnet ist.
9. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein erstes Schaltelement (A) dazu ausgebildet ist, das erste Stirnrad paar (ST1) antriebswirksam mit der ersten Zwischenwelle (30) zu verbinden; ein zweites Schaltelement (B) dazu ausgebildet ist, alle an der Vorgelege welle (34) angeordneten Zahnräder antriebswirksam mit der Abtriebswelle (28) zu verbinden; ein drittes Schaltelement (C) dazu ausgebildet ist, die zweite Zwischen welle (32) antriebswirksam mit der ersten Zwischenwelle (30) zu verbinden; ein viertes Schaltelement (D) dazu ausgebildet ist, den ersten Planetenrad satz (RS1) zu verblocken; und/oder ein fünftes Schaltelement (E) dazu ausgebildet ist, das erste Stirnradpaar an triebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle (26) zu verbinden.
10. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schaltelemente (A, B, C, D, E) als formschlüssige Schaltelemente ausge bildet sind; und/oder wenigstens zwei der Schaltelemente als Doppelschaltelement ausgebildet sind und von einem doppeltwirkenden Aktor betätigbar sind.
11. Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei von einer Anbindungsseite des Abtriebs aus von den drei Stirnradpaaren zuerst das zweite Stirnradpaar, benachbart zum zweiten Stirnradpaar das erste Stirnradpaar und benachbart zum ersten Stirnradpaar das dritte Stirnradpaar angeordnet ist; oder zuerst das erste Stirnradpaar, benachbart zum ersten Stirnradpaar das dritte Stirnradpaar und benachbart zum dritten Stirnradpaar das zweite Stirnradpaar ange ordnet ist.
12. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) für ein Kraftfahrzeug (10), mit: einem Hybridgetriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche; einer Verbrennungsmaschine (16), die mit der ersten Getriebeeingangs welle (24) verbindbar ist; und einer ersten elektrischen Antriebsmaschine (14), die mit der zweiten Getriebe eingangswelle (26) antriebswirksam verbunden ist.
13. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach Anspruch 12, wobei die erste elektri sche Antriebsmaschine (14) als Startergenerator zum Starten der Verbrennungsmaschine (16) ansteuerbar ist; und/oder als Ladegenerator zum Laden eines Energiespeichers (22) ansteuerbar ist.
14. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach Anspruch 12 mit einer elektrischen Starter-Maschine, die insbesondere als Hochvolt-Startergenerator ausgebildet ist; wobei die elektrische Starter-Maschine (44) als Startergenerator zum Starten der Verbrennungsmaschine (16) ansteuer bar ist; und/oder als Ladegenerator zum Laden eines Energiespeichers (22) und/oder zum Ver sorgen von Nebenverbrauchern ansteuerbar ist.
15. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei ein Abtrieb (38) des Hybridgetriebes (18) mit einer ersten Kraftfahrzeugachse antriebswirksam verbindbar ist und eine zweite Kraftfahrzeugachse eine elektrische Achse mit einer zweiten elektrischen Antriebsmaschine (20) umfasst.
16. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach Anspruch 15, wobei die erste elektri sche Antriebsmaschine (14) als Generator zum Versorgen der zweiten elektrischen Antriebsmaschine (20) ansteuerbar ist, um einen seriellen Fahrmodus einzurichten.
17. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs (12) nach einem der Ansprüche 12 bis 16
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei ein Zustand Laden-in-Neutral (LiN) einen vom Abtrieb entkoppelten Leistungs fluss zwischen der ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) und der Verbrennungs maschine (16) bewirkt und durch Einlegen eines fünften Schaltelements (E) einge richtet wird; und aus dem Zustand Laden-in-Neutral in eine von wenigstens drei Hybridgangstufen je weils durch Einlegen eines weiteren Schaltelements gewechselt wird.
19. Kraftfahrzeug (10) mit: einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach einem der Ansprüche 12 bis 16; und einem Energiespeicher (22) zum Speichern von Energie zum Versorgen der ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) und/oder der zweiten elektrischen An triebsmaschine (20).
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