DE102019205450A1 - Hybrid-Getriebeanordnung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang sowie Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Antriebsstranges - Google Patents

Hybrid-Getriebeanordnung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang sowie Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Antriebsstranges Download PDF

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Johannes Kaltenbach
Fabian Kutter
Matthias Horn
Michael Wechs
Thomas Martin
Martin Brehmer
Peter Ziemer
Thomas Kroh
Oliver BAYER
Max Bachmann
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Abstract

Hybrid-Getriebeanordnung (16) für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang (10), mit einem ersten Teilgetriebe (32), das eine erste Eingangswelle (24) aufweist, mit einem zweiten Teilgetriebe (34), das eine zweite Eingangswelle (26) aufweist, mit einer ersten elektrischen Maschine (56), die über eine zweite Kupplung (K2) mit der ersten Eingangswelle (24) verbindbar ist, mit einer zweiten elektrischen Maschine (60), die mit der zweiten Eingangswelle (26) verbunden ist, wobei die erste elektrische Maschine (56) über ein erstes Zahnrad (70) mit einem Zwischenglied (74) verbunden ist, das ein Eingangsglied der zweiten Kupplung (K2) bildet, wobei die zweite elektrische Maschine (60) über ein zweites Zahnrad (72) mit der zweiten Eingangswelle (26) verbunden ist, und wobei das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad (70, 72) koaxial und benachbart zueinander angeordnet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hybrid-Getriebeanordnung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einem ersten Teilgetriebe, das eine erste Eingangswelle aufweist, mit einem zweiten Teilgetriebe, das eine zweite Eingangswelle aufweist, mit einer ersten elektrischen Maschine, die über eine zweite Kupplung mit der ersten Eingangswelle verbindbar ist, und mit einer zweiten elektrischen Maschine, die mit der zweiten Eingangswelle verbunden ist.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Antriebsstranges.
  • Eine Hybrid-Getriebeanordnung der oben beschriebenen Art ist bekannt aus dem Dokument DE 10 2006 036 758 A1 . Das dort offenbarte automatisierte Doppelkupplungsgetriebe weist zwei Eingangswellen sowie mindestens eine Abtriebswelle und eine unsynchronisierte Gangkupplung auf, wobei jeder der Eingangswellen zur Verbindung mit der Antriebswelle eines Antriebsmotors jeweils eine separate Kupplung und zur Verbindung mit der Abtriebswelle jeweils eine Gruppe von unterschiedlich übersetzten Gang-Zahnrädern mit jeweils einem Festrad und einem über eine zugeordnete Gangkupplung schaltbaren Losrad zugeordnet sind. Zur Vereinfachung des Aufbaus und der Steuerbarkeit sind die beiden Kupplungen als unsynchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet. Als Anfahr- und Synchronisiermittel sind zwei Elektromaschinen vorgesehen, die wechselweise jeweils mit einer der Eingangswellen in Triebverbindung stehen.
  • Doppelkupplungsgetriebe stellen sei einigen Jahren eine Alternative zu Wandler-Automatikgetrieben dar. Doppelkupplungsgetriebe weisen eine Doppelkupplungsanordnung auf, die eingangsseitig mit einer Antriebsmaschine wie einem Verbrennungsmotor verbindbar ist. Ein Ausgangsglied einer ersten Reibkupplung der Kupplungsanordnung ist mit einer ersten Eingangswelle eines ersten Teilgetriebes verbunden, das typischerweise den geraden oder den ungeraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet ist. Ein Ausgangsglied einer zweiten Reibkupplung der Doppelkupplungsanordnung ist mit einer zweiten Eingangswelle eines zweiten Teilgetriebes verbunden, das typischerweise den anderen Vorwärtsgangstufen zugeordnet ist.
  • Die den Teilgetrieben zugeordneten Gangstufen können in der Regel automatisiert ein- und ausgelegt werden. Im normalen Fahrbetrieb ist eine der Kupplungen der Doppelkupplungsanordnung geschlossen. In dem anderen inaktiven Teilgetriebe kann dann eine Anschlussgangstufe vorab geschaltet werden. Durch überschneidende Betätigung der zwei Reibkupplungen kann dann ein Gangwechsel im Wesentlichen ohne Zugkraftunterbrechung durchgeführt werden.
  • Kraftfahrzeuggetriebe werden in der Regel entweder für den Front- oder Heck-Quereinbau in einem Kraftfahrzeug konstruiert, wobei insbesondere auf eine kurze axiale Baulänge geachtet wird. Alternativ hierzu werden Getriebe für einen Längseinbau in einem Kraftfahrzeug konstruiert, wobei insbesondere auf eine radial kompakte Bauweise geachtet wird.
  • Bei den Front- bzw. Heck-Quer-Getrieben sind einer Eingangswellenanordnung häufig zwei achsparallel angeordnete Vorgelegewellen zugeordnet, so dass der Leistungsfluss entweder von der Eingangswellenanordnung über die eine Vorgelegewelle oder über die andere Vorgelegewelle erfolgen kann. Die Vorgelegewellen sind dabei auch als Ausgangswellen ausgebildet und stehen in der Regel beide mit einem Differential zur Verteilung von Antriebsleistung auf angetriebene Räder in Eingriff.
  • Ein weiterer Trend auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugantriebsstränge ist die sogenannte Hybridisierung. Generell bedeutet dies, dass einem Antriebsmotor in Form einer Verbrennungsmaschine eine elektrische Maschine als weitere Antriebsmaschine zugeordnet wird. Hierbei wird zwischen einer Vielzahl von unterschiedlichen Konzepten unterschieden, die jeweils eine unterschiedliche Anbindung der elektrischen Maschine an das Getriebe vorsehen. Bei Doppelkupplungsgetrieben ist eine typische Variante darin zu sehen, eine elektrische Maschine konzentrisch zu einem Eingangsglied der Doppelkupplungsanordnung anzuordnen. Um in diesem Fall die elektrische Maschine nicht nur zum Unterstützen des Verbrennungsmotors verwenden zu können, sondern auch einen rein elektromotorischen Fahrbetrieb einrichten zu können, ist das Eingangsglied der Doppelkupplungsanordnung dabei in der Regel über eine Trennkupplung bzw. eine Verbrennungsmotor-Abkoppeleinrichtung mit dem Verbrennungsmotor verbunden.
  • Die Hybridisierung von Getrieben stellt im Hinblick auf die eingangs genannten Anforderungen an radialen und/oder axialen Bauraum hohe Anforderungen.
  • Bei dem Doppelkupplungsgetriebe, das aus der eingangs genannten DE 10 2006 036 758 A1 bekannt geworden ist, ist jedem Teilgetriebe eine elektrische Maschine zugeordnet. Ferner ist die Doppelkupplungsanordnung durch zwei unsynchronisierte Klauenkupplungen gebildet. Die zum Anfahren und zum Synchronisieren bei Gangwechseln notwendigen Drehzahlanpassungen werden dabei über die elektrischen Maschinen realisiert. Die unsynchronisierten Klauenkupplungen sind in einem gemeinsamen Kupplungsblock zusammengefasst, der zwei Schaltstellungen, in denen jeweils eine der beiden Kupplungen geschlossen ist, und eine Neutralstellung mit vollständig unterbrochenem Kraftfluss aufweist. Bei Gangwechseln in einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb ist immer ein Umschalten der Kupplungen der Doppelkupplungsanordnung notwendig. Ferner müssen je nach Art des Gangwechsels eine oder beide elektrische Maschinen zur Synchronisierung und/oder zur Lastübernahme angesteuert werden. Ferner muss der Verbrennungsmotor bei derartigen Gangwechseln sich immer selber synchronisieren.
  • Es ist vor diesem Hintergrund eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Hybrid-Getriebeanordnung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang sowie verbesserte Verfahren zum Betreiben einer solchen Hybrid-Getriebeanordnung anzugeben.
  • Die obige Aufgabe zum einen gelöst durch eine Hybrid-Getriebeanordnung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einem ersten Teilgetriebe, das eine erste Eingangswelle aufweist, mit einem zweiten Teilgetriebe, das eine zweite Eingangswelle aufweist, mit einer ersten elektrischen Maschine, die über eine zweite Kupplung mit der ersten Eingangswelle verbindbar ist, und mit einer zweiten elektrischen Maschine, die mit der zweiten Eingangswelle verbunden ist, wobei die erste elektrische Maschine über ein erstes Zahnrad mit einem Zwischenglied verbunden ist, das ein Eingangsglied der zweiten Kupplung bildet, wobei die zweite elektrische Maschine über ein zweites Zahnrad mit der zweiten Eingangswelle verbunden ist, und wobei das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad koaxial und benachbart zueinander angeordnet sind.
  • Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Hybrid-Getriebeanordnung der erfindungsgemäßen Art, mit den Schritten, bei einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb oder einem Hybrid-Fahrbetrieb die Gangstufen des einen Teilgetriebes durch Schließen der ersten Kupplung und der zweiten Kupplung zu nutzen und die Gangstufen des anderen Teilgetriebes durch Schließen de ersten Kupplung und der zweiten Kupplung und der dritten Kupplung zu nutzen.
  • Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Hybrid-Getriebeanordnung der erfindungsgemäßen Art, mit den Schritten, in einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb in einer Gangstufe des einen Teilgetriebes die dritte Kupplung zu öffnen, um das andere Teilgetriebe und die dem anderen Teilgetriebe zugeordnete elektrische Maschine abzukoppeln.
  • Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Antriebsstranges der erfindungsgemäßen Art, mit den Schritten, in einem rein elektromotorischen Fahrbetrieb Antriebsleistung der ersten elektrischen Maschine über das erste Teilgetriebe bereitzustellen und/oder Antriebsleistung der zweiten elektrischen Maschine über das zweite Teilgetriebe bereitzustellen, und/oder wobei eine Lastschaltung realisiert wird, indem eine der elektrischen Maschinen die Zugkraft über das zugeordnete Teilgetriebe aufrecht erhält, während in dem anderen Teilgetriebe ein Gangwechsel vollzogen wird.
  • Zudem können beide elektrische Maschinen als Generator oder als Motor in einem seriellen Betrieb verwendet werden. Unter einem seriellen Betrieb wird vorliegend verstanden, dass in einem rein elektromotorischen Fahrbetrieb mittels einer der zwei elektrischen Maschinen die andere elektrische Maschine gleichzeitig von dem Verbrennungsmotor angetrieben und als Generator betrieben wird, um eine Fahrzeugbatterie zu laden. Die Fahrzeugbatterie ist vorzugsweise dieselbe, aus der die als Motor arbeitende elektrische Maschine Leistung entnimmt.
  • Die zweite Kupplung, die vorzugsweise im normalen verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb und im normalen Hybrid-Fahrbetrieb immer geschlossen ist, wird vorzugsweise bei dem seriellen Betrieb geöffnet. In dem seriellen Betrieb wird die erste Kupplung geschlossen. In dem seriellen Betrieb arbeitet die zweite elektrische Maschine über das zweite Teilgetriebe als Motor und stellt elektromotorische Leistung für einen rein elektromotorischen Fahrbetrieb bereit, beispielsweise für einen Fahrbetrieb in einer niedrigen Gangstufe (z.B. zweiter Gang), um ein Fahrzeug in einem sogenannten „Kriechgang“ anzutreiben. In einem solchen Kriechgang liegt die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in der Regel unterhalb einer Geschwindigkeit, bei der der Verbrennungsmotor als Antriebsmotor verwendet werden kann (aufgrund der Übersetzung der niedrigsten Gangstufe bzw. Anfahrgangstufe). Um eine solche niedrige Fahrgeschwindigkeit auch dauerhaft über die maximale Kapazität der Fahrzeugbatterie hinaus einrichten zu können, kann der oben beschriebene serielle Betrieb realisiert werden. In dem seriellen Betrieb ist es bevorzugt, wenn der Verbrennungsmotor Antriebsleistung über die geschlossene erste Kupplung bereitstellt, um die erste elektrische Maschine als Generator zu betreiben.
  • Zudem ist es mit der erfindungsgemäßen Hybrid-Getriebeanordnung möglich, bei Gangwechseln in einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb oder einem Hybrid-Fahrbetrieb eine elektrische Maschine zum Synchronisieren zu verwenden, also den Verbrennungsmotor beim Synchronisieren durch eine elektrische Maschine zu unterstützen. Mit anderen Worten ist in dem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb oder in dem Hybrid-Fahrbetrieb immer eine der elektrischen Maschinen mit dem Verbrennungsmotor verbunden. Hierdurch ist eine Lastpunktverschiebung an dem Verbrennungsmotor möglich und diese elektrische Maschine kann bei der Drehzahlregelung unterstützen, wenn ein Schaltelement wie eine Schaltkupplung synchronisiert werden muss. Der Verbrennungsmotor muss sich folglich nicht aus „eigener Kraft“ synchronisieren, sondern wird immer von einer der beiden elektrischen Maschinen bei seiner aktuellen Drehzahl „abgeholt“.
  • Bei der Getriebeanordnung sind die erste Eingangswelle und die zweite Eingangswelle vorzugsweise koaxial zueinander angeordnet. Die erste Eingangswelle ist vorzugsweise als Innenwelle ausgebildet. Die zweite Eingangswelle ist vorzugsweise als Hohlwelle ausgebildet. Die Getriebeanordnung weist vorzugsweise genau eine Vorgelegewelle auf. Vorzugsweise ist die eine Vorgelegewelle gleichzeitig eine Ausgangswelle der Getriebeanordnung. Vorzugsweise ist die Vorgelegewelle zu diesem Zweck mit einem Abtriebsrad verbunden, das dazu ausgebildet ist, eine Leistungsverteilungsanordnung wie ein Differential anzutreiben.
  • Unter schaltbaren Radsätzen werden vorliegend Radsätze verstanden, die ein Losrad und ein Festrad aufweisen, die miteinander kämmend in Eingriff stehen, und die mittels einer zugeordneten Schaltkupplung schaltbar sind. Bei einem geschalteten Radsatz ist das Losrad dieses Radsatzes mit der zugeordneten Welle drehfest verbunden. Die Radsätze sind vorzugsweise Stirnradsätze, die vorzugsweise jeweils eine der zwei Eingangswellen und die Vorgelegewelle miteinander verbinden.
  • Jedem Radsatz ist vorzugsweise eine reguläre Vorwärtsgangstufe zugeordnet, d.h. eine feste Übersetzung. Die Getriebeanordnung weist vorzugsweise keinen Radsatz auf, der einer Rückwärtsgangstufe zugeordnet ist. Rückwärtsfahren wird vorzugsweise ausschließlich über eine der elektrischen Maschinen realisiert.
  • Das erste Teilgetriebe ist in einer bevorzugten Ausführungsform den ungeraden Gangstufen zugeordnet. In entsprechender Weise ist das zweite Teilgetriebe in einer bevorzugten Ausführungsform den geraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet.
  • Unter einer Verbindung wird vorliegend insbesondere verstanden, dass die zwei miteinander zu verbindenden Elemente dauerhaft drehfest miteinander verbunden sind; sie können alternativ aber bedarfsweise drehfest miteinander verbunden sein. Unter einer drehfesten Verbindung wird vorliegend verstanden, dass die so verbundenen Elemente mit einer zueinander proportionalen Drehzahl drehen.
  • Die elektrischen Maschinen sind vorzugsweise achsparallel zu der Getriebeanordnung angeordnet. Die Längsachsen der elektrischen Maschinen sind folglich vorzugsweise parallel, jedoch versetzt zu sowohl den Eingangswellen als auch der Vorgelegewelle angeordnet.
  • In einer bevorzugten Variante ist die Reihenfolge der Elemente ausgehend von einem Eingang der Getriebeanordnung folgende: Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 4, Schaltkupplungspaket für die Vorwärtsgangstufen 4 und 2, Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 2, Schaltkupplungspaket mit einer Schaltkupplung für die Vorwärtsgangstufe 3 (oder die Vorwärtsgangstufe 5) und optional mit einer dritten Kupplung, Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 3 (oder 5), Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 1, Schaltkupplungspaket für die Vorwärtsgangstufen 1 und 3 (oder 1 und 5), und Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 3 (oder 5).
  • Die Schaltkupplungspakete für die Vorwärtsgangstufen 2 und 4 sowie 1 und 3 (oder 1 und 5) sind vorzugsweise an einer Vorgelegewelle angeordnet. Ein Schaltkupplungspaket, das die dritte optionale Kupplung beinhaltet sowie eine Schaltkupplung für die Vorwärtsgangstufe 5 oder 3, ist vorzugsweise koaxial zu den Eingangswellen angeordnet.
  • Bevorzugt ist die Hybrid-Getriebeanordnung in einem Hybrid-Antriebsstrang aufgenommen, bei dem ein Verbrennungsmotor Antriebsleistung bereitstellen kann, die im einfachsten Fall direkt, vorzugsweise jedoch über die zweite Kupplung und/oder eine erste Kupplung zu den Eingangswellen der Teilgetriebe übertragen werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, wenigstens folgende Fahrbetriebsmodi einzurichten:
    • - einen rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb,
    • - einen rein elektrischen Fahrbetrieb mittels der ersten elektrischen Maschine und
    • - einen rein elektrischen Fahrbetrieb mittels der zweiten elektrischen Maschine.
  • Die Steuereinrichtung ist ferner dazu eingerichtet, einen Hybrid-Fahrbetrieb einzurichten, bei dem Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor und elektromotorische Antriebsleistung von der ersten elektrischen Maschine und/oder der zweiten elektrischen Maschine bereitgestellt wird. Der Hybrid-Fahrmodus kann ein Antriebsmodus sein, kann jedoch auch ein Modus sein, bei dem mechanische Antriebsleistung zumindest teilweise in die elektrischen Maschinen eingespeist wird, um diese als Generator zum Laden einer Fahrzeugbatterie zu betreiben.
  • Der Hybrid-Antriebsstrang ist vorzugsweise ferner dazu eingerichtet, einen sogenannten Segelbetrieb durchzuführen, bei dem ausgehend von einer mittleren oder hohen Fahrgeschwindigkeit der Verbrennungsmotor abgekoppelt wird und die Fahrgeschwindigkeit beispielsweise durch intermittierenden Betrieb von einer oder beiden elektrischen Maschine aufrechterhalten wird. Auch ein Standladen ist möglich.
  • Durch die Maßnahme, das erste und das zweite Zahnrad koaxial und benachbart zueinander anzuordnen, können die erste und die zweite elektrische Maschine axial kompakt an die Teilgetriebe angeschlossen werden. Unter benachbarten Zahnrädern wird vorliegend verstanden, dass zwischen diesen Zahnrädern kein anderer Radsatz bzw. keine weitere Radsatzebene angeordnet ist. Benachbart heißt in diesem Zusammenhang jedoch nicht, dass dazwischen nicht ein anderes Element der Hybrid-Getriebeanordnung angeordnet sein könnte, wie beispielsweise eine Kupplung und/oder ein Lager, mittels dessen die erste Eingangswelle oder die zweite Eingangswelle in Bezug auf ein Gehäuse gelagert ist.
  • Die zweite Eingangswelle ist vorzugsweise als Hohlwelle um die erste Eingangswelle herum ausgebildet. Die erste Eingangswelle erstreckt sich vorzugsweise in axialer Richtung von einem Bereich des ersten Zahnrades durch die zweite Eingangswelle hindurch bis zu dem ersten Teilgetriebe, das vorzugsweise auf einer dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad axial gegenüberliegenden Seite des zweiten Teilgetriebes angeordnet ist.
  • Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Zwischenglied, mit dem die erste elektrische Maschine verbunden ist, über eine erste Kupplung mit einer Getriebeanordnungs-Eingangswelle verbunden.
  • Die Getriebeanordnungs-Eingangswelle ist dabei in einem Hybrid-Antriebsstrang vorzugsweise drehfest mit einem Verbrennungsmotor verbunden.
  • Durch Bereitstellen der ersten Kupplung, die auch als Trennkupplung bezeichnet werden kann, ist es möglich, einen Hybrid-Antriebsstrang mit den Schritten zu betreiben, in einem rein elektromotorischen Fahrbetrieb Antriebsleistung der ersten elektrischen Maschine über das erste Teilgetriebe bereitzustellen und/oder Antriebsleistung der zweiten elektrischen Maschine über das zweite Teilgetriebe bereitzustellen, wobei die erste Kupplung geöffnet wird, und/oder wobei eine Lastschaltung realisiert wird, indem eine der elektrischen Maschinen die Zugkraft über das zugeordnete Teilgetriebe aufrecht erhält, während in dem anderen Teilgetriebe ein Gangwechsel vollzogen wird.
  • Von besonderem Vorzug ist es, wenn das erste Zahnrad und/oder das Zwischenglied in axialer Richtung zwischen der zweiten Kupplung und der ersten Kupplung angeordnet ist.
  • Hierdurch kann eine kompakte Bauweise realisiert werden, und es ist auf einfache Weise möglich, das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad benachbart zueinander anzuordnen.
  • Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform sind die erste Eingangswelle und die zweite Eingangswelle über eine dritte Kupplung verbindbar.
  • Die dritte Kupplung verbindet vorzugsweise die erste Eingangswelle und die zweite Eingangswelle. Die dritte Kupplung ist vorzugsweise keine solche Kupplung, die zur Einrichtung einer sogenannten Windungsgangstufe in der Getriebeanordnung verwendet wird. Denn bei dem Einrichten einer Windungsgangstufe werden in der Regel zwei Radsätze von jedem der zwei Teilgetriebe involviert, um eine möglichst niedrige oder eine möglichst hohe Übersetzung zu realisieren, also eine hohe Spreizung der Getriebeanordnung zu ermöglichen. Vorliegend wird Leistung jedoch vorzugsweise immer nur über einen Radsatz entweder von der ersten Eingangswelle zu der Vorgelegewelle oder von der zweiten Eingangswelle zu der Vorgelegewelle übertragen, so dass die Spreizung der Getriebeanordnung sich vorzugsweise ausschließlich durch die Übersetzungen der regulären Vorwärtsgangstufen ergibt. Folglich kann die Getriebeanordnung generell mit einem hohen Wirkungsgrad arbeiten.
  • Die erfindungsgemäße Hybrid-Getriebeanordnung ermöglicht durch das bevorzugte Bereitstellen der dritten Kupplung zum Verbinden des ersten und des zweiten Teilgetriebes, dass in einem verbrennungsmotorischen oder einem Hybrid-Fahrbetrieb Gangwechsel durchgeführt werden können, ohne die erste oder die zweite Kupplung betätigen zu müssen. Ferner, da jedem Teilgetriebe eine eigene elektrische Maschine zugeordnet ist, können beide elektrische Maschinen zum Bereitstellen von Antriebsleistung vorgesehen werden.
  • In einem rein elektromotorischen Fahrbetrieb ist es mit der bevorzugten Hybrid-Getriebeanordnung möglich, die erste oder die zweite Kupplung zu öffnen und die dritte Kupplung zu schließen, so dass die zwei elektrischen Maschinen miteinander gekoppelt werden und gemeinsam Antriebsleistung über eine einzige Gangstufe bereitstellen können. Alternativ ist es möglich, in einem rein elektromotorischen Fahrbetrieb die beiden elektrischen Maschinen über ihre jeweiligen Teilgetriebe parallel zu betreiben und die dritte Kupplung geöffnet zu lassen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die dritte Kupplung und eine Schaltkupplung zum Schalten eines Radsatzes eines Teilgetriebes in einem Schaltkupplungspaket aufgenommen bzw. bilden ein solches Schaltkupplungspaket.
  • Unter einem Schaltkupplungspaket wird generell eine Anordnung aus zwei Schaltkupplungen verstanden, die mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung alternativ betätigbar sind. Ferner weist ein Schaltkupplungspaket in der Regel eine Neutralstellung auf, bei der keine der zwei Schaltkupplungen des Paketes geschlossen ist. Ein derartiges Schaltkupplungspaket kann auch als Doppelschaltelement bezeichnet werden.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn der Radsatz, der mit dem Schaltkupplungspaket schaltbar ist, jenem Teilgetriebe zugeordnet ist, dessen zugeordnete zweite Kupplung im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb und im Hybrid-Fahrbetrieb bevorzugt immer geschlossen ist. Vorzugsweise ist dieser Radsatz dem ersten Teilgetriebe zugeordnet, das den ungeraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Radsatz der Vorwärtsgangstufe 5 oder der Vorwärtsgangstufe 3 zugeordnet ist.
  • Es ist ferner bevorzugt, wenn die erste elektrische Maschine über wenigstens ein erstes Zwischenzahnrad mit dem ersten Zahnrad verbunden ist und/oder wenn die zweite elektrische Maschine über wenigstens ein zweites Zwischenzahnrad mit dem zweiten Zahnrad verbunden ist.
  • Das erste Zwischenzahnrad und/oder das zweite Zwischenzahnrad können jeweils an weiteren Wellen drehbar in Bezug auf das Gehäuse gelagert sein. Über ein Zwischenzahnrad lässt sich eine hohe Übersetzung zwischen einem Rotor der jeweiligen elektrischen Maschine und der zugeordneten jeweiligen Eingangswelle/Zwischenwelle einrichten.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die erste Kupplung und/oder die zweite Kupplung und/oder die dritte Kupplung und/oder wenigstens eine Schaltkupplung der Getriebeanordnung als Klauenkupplung ausgebildet, also als nichtsynchronisiertes Schaltelement. Eine solche Klauenkupplung weist insbesondere keine Reibelemente zum Synchronisieren von miteinander zu verbindenden Bauteilen auf.
  • Durch die Tatsache, dass jedem Teilgetriebe eine eigene elektrische Maschine zugeordnet ist, können Funktionen der Synchronisierung und/oder der Lastübernahme mittels der elektrischen Maschinen erfolgen. Demzufolge können die oben genannten Kupplungen als Klauenkupplungen ausgebildet werden, so dass sich sowohl Einsparungspotentiale hinsichtlich des axialen und/oder radialen Bauraumes ergeben, als auch Gewichtsvorteile.
  • Die erste und die zweite Kupplung können vorzugsweise mittels jeweils eigener Betätigungseinrichtungen unabhängig voneinander betätigt werden..
  • Die erste elektrische Maschine ist bei der erfindungsgemäßen Hybrid-Getriebeanordnung über ein erstes Zahnrad mit einem Zwischenglied verbunden. Das Zwischenglied ist vorzugsweise eine Zwischenwelle, an der das erste Zahnrad als Festrad festgelegt ist. Das erste Zahnrad ist in axialer Richtung vorzugsweise zwischen einer Getriebeanordnungs-Eingangswelle und der ersten Eingangswelle angeordnet. Das erste Zahnrad ist vorzugsweise kein gangbildendes Zahnrad.
  • Zum anderen ist die zweite elektrische Maschine über ein zweites Zahnrad mit der zweiten Eingangswelle verbunden. Das zweite Zahnrad kann ein separates Zahnrad sein, das keiner speziellen Gangstufe zugeordnet ist.
  • Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn die zweite elektrische Maschine über einen Gangradsatz des zweiten Teilgetriebes mit der zweiten Eingangswelle verbunden ist.
  • Generell ist es denkbar, die elektrischen Maschinen koaxial zu beispielsweise dem jeweiligen Eingangswellen der Teilgetriebe anzuordnen. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die elektrischen Maschinen achsparallel zu der Eingangswellenanordnung angeordnet sind. Die Verbindung mit der jeweiligen Eingangswelle kann dann über ein Umschlingungsgetriebe oder einen Radsatz erfolgen. Hierzu kann ein separater Radsatz vorgesehen sein. Dies kann den Vorteil einer optimalen Übersetzungsanbindung beinhalten. Wie oben erwähnt, ist es jedoch bevorzugt, wenn die Verbindung der zweiten elektrischen Maschine über einen Gangradsatz erfolgt. Hierdurch kann Gewicht eingespart werden. Eine Übersetzungsanpassung kann wie erwähnt vorzugsweise dadurch erfolgen, dass ein Ritzel der jeweiligen elektrischen Maschine nicht direkt mit einem Zahnrad verbunden wird bzw. kämmend in Eingriff steht, sondern noch ein Zwischenrad dazwischengeschaltet ist. Insbesondere können die elektrischen Maschinen dabei als relativ hochdrehende Maschinen realisiert werden, die folglich kompakt aufgebaut werden können.
  • Dabei ist es von besonderem Vorzug, wenn der Gangradsatz des zweiten Teilgetriebes, über den die zweite elektrische Maschine mit der zweiten Eingangswelle verbunden ist, der höchsten Gangstufe des zweiten Teilgetriebes zugeordnet ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Gangradsatz des zweiten Teilgetriebes, über den die zweite elektrische Maschine mit der zweiten Eingangswelle verbunden ist, an einem axialen Ende der Getriebeanordnung angeordnet, und zwar vorzugsweise benachbart zu dem ersten Zahnrad.
  • Dies ermöglicht eine Anbindung der elektrischen Maschinen zum einen an jenen Stellen, an denen hohe Lagerkräfte aufgenommen werden können, da an den axialen Enden der Getriebeanordnung in der Regel Gehäusewände oder Lagerplatten angeordnet sind. Ferner ermöglicht dies eine Anbindung der elektrischen Maschinen so, dass diese Anbindung möglichst unbeeinflusst voneinander bleibt. Zudem ermöglicht diese Art der Verbindung, dass die elektrischen Maschinen axial überlappend zueinander angeordnet werden können. Von besonderem Vorzug ist es, wenn die die zweite elektrische Maschine sich zwischen einem ersten axialen Ende der Getriebeanordnung und dem zweiten axialen Ende der Getriebeanordnung erstreckt. Hierdurch kann auch eine axial kompakte Bauweise realisiert werden.
  • Die erste elektrische Maschine ist vorzugsweise axial überlappend zumindest mit dem zweiten Teilgetriebe angeordnet.
  • Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist das erste Teilgetriebe den ungeraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet und weist drei Radsätze auf, die unterschiedlichen Vorwärtsgangstufen zugeordnet sind, und/oder ist das zweite Teilgetriebe vorzugsweise den geraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet und weist zwei oder drei Radsätze auf, die unterschiedlichen Vorwärtsgangstufen zugeordnet sind.
  • Mit fünf oder sechs Vorwärtsgangstufen kann ein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb über einen großen Geschwindigkeitsbereich realisiert werden. Für sehr niedrige Geschwindigkeitsbereiche kann gegebenenfalls ausschließlich elektromotorisch gefahren werden.
  • Die Getriebeanordnung weist vorzugsweise also nur fünf oder sechs Radsatzebenen auf. Ferner weist die Getriebeanordnung vorzugsweise nur drei Schaltkupplungsebenen auf, in denen jeweils vorzugsweise genau ein Schaltkupplungspaket angeordnet ist.
  • Vorzugsweise weist die Getriebeanordnung nur genau fünf Betätigungseinrichtungen auf, von denen drei den Schaltkupplungspaketen der Getriebeanordnung zugeordnet sind und von denen eine der ersten Kupplung und eine der zweiten Kupplung zugeordnet ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine baugleich.
  • Hierdurch ergeben sich Kostenvorteile sowie Lagerhaltungsvorteile. Die zwei elektrischen Maschinen können dann quasi „gleichberechtigt“ innerhalb der Getriebeanordnung arbeiten und können beide alternativ als Antriebsmaschine zum Antreiben eines Kraftfahrzeuges und/oder als Generator zum Laden einer Fahrzeugbatterie betrieben werden.
  • Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn die zweite elektrische Maschine eine grö-ßere Leistung hat als die erste elektrische Maschine.
  • Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird die zweite elektrische Maschine vorzugsweise als Antriebsmaschine zum Antreiben eines Kraftfahrzeuges verwendet und hat demzufolge eine vergleichsweise hohe Leistung. Die erste elektrische Maschine wird vorwiegend zum Bereitstellen von elektrischer Zusatzleistung und/oder als Generator vorgesehen, insbesondere in einem seriellen Betrieb.
  • Es ist ferner bevorzugt, wenn eine durch die erste Eingangswelle und die zweite Eingangswelle gebildete Eingangswellenanordnung in einer Axialansicht in einem Zentrum von vier Quadranten angeordnet ist, von denen ein erster Quadrant oberhalb der Eingangswellenanordnung und auf einer ersten Längsrichtungsseite der Eingangswellenanordnung liegt, von denen ein zweiter Quadrant unterhalb der Eingangswellenanordnung und auf der ersten Längsrichtungsseite der Eingangswellenanordnung liegt, von denen ein dritter Quadrant unterhalb der Eingangswellenanordnung und auf einer zweiten Längsrichtungsseite der Eingangswellenanordnung liegt und von denen ein vierter Quadrant oberhalb der Eingangswellenanordnung und auf der zweiten Längsrichtungsseite der Eingangswellenanordnung liegt, und wobei
    • - eine Achse der ersten elektrischen Maschine oder der zweiten elektrischen Maschine in dem ersten Quadranten liegt und eine Achse der anderen elektrischen Maschine in dem vierten Quadranten liegt, und/oder
    • - wobei eine Achse der Vorgelegewelle in dem zweiten Quadranten liegt, und/oder
    • - wobei eine Achse einer Leistungsverteilungseinrichtung in dem zweiten Quadranten liegt und/oder
    • - wobei Betätigungseinrichtungen zum Betätigen (i) der ersten Kupplung und/oder (ii) der zweiten Kupplung und/oder (iii) der dritten Kupplung und/oder (iv) von wenigstens einer Schaltkupplung zum Schalten eines Gangradsatzes des ersten Teilgetriebes und/oder (v) von wenigstens einer Schaltkupplung zum Schalten eines Gangradsatzes des zweiten Teilgetriebes in dem dritten Quadranten liegt bzw. liegen.
  • Durch die obige Anordnung von wenigstens einer Achse in wenigstens einem der genannten Quadranten kann eine radial und in Höhenrichtung kompakt bauende Hybrid-Getriebeanordnung bereitgestellt werden, die vorzugsweise noch einen tiefen Schwerpunkt hat.
  • Die Achse der Leistungsverteilungseinrichtung ist vorzugsweise koaxial zu angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeuges.
  • Die Leistungsverteilungseinrichtung ist vorzugsweise entweder vollkommen innerhalb des zweiten Quadranten angeordnet, oder erstreckt sich teilweise auch in den ersten Quadranten.
  • Die Vorgelegewelle mit den daran angeordneten Zahnrädern ist vorzugsweise überwiegend in dem zweiten Quadranten angeordnet, kann sich jedoch auch teilweise mit den Zahnrädern in den dritten Quadranten erstrecken, vorzugsweise jedoch nicht in den ersten oder den vierten Quadranten.
  • Die erste elektrische Maschine einschließlich eines Zwischenrades befindet sich vorzugsweise in dem ersten Quadranten. Die zweite elektrische Maschine befindet sich vorzugsweise insgesamt einschließlich eines Zwischenrades in dem vierten Quadranten.
  • Insgesamt wird mittels der Hybrid-Getriebeanordnung je nach Ausführungsform wenigstens einer der folgenden Vorteile erzielt:
    • - geringer Bauaufwand, da vorzugsweise nur fünf (gegebenenfalls sechs) Radsatzpaare und fünf Betätigungseinrichtungen vorzusehen sind,
    • - es ergibt sich ein guter Wirkungsgrad und ein einfacher Aufbau, da insbesondere keine Windungsgangstufen realisiert werden,
    • - es ergeben sich geringe Bauteilbelastungen,
    • - es ergeben sich wenigstens drei elektrische Gangstufen für die erste elektrische Maschine und wenigstens zwei Gangstufen für die zweite elektrische Maschine,
    • - die Getriebeanordnung weist vorzugsweise nur eine Vorgelegewelle auf, die vorzugsweise über nur einen Abtriebsradsatz mit einer Leistungsverteilungseinrichtung verbunden ist,
    • - Schaltvorgänge können schnell und effizient durchgeführt werden, da in einem verbrennungsmotorischen und einem Hybrid-Fahrbetrieb ein Schalten der ersten und der zweiten Kupplung vorzugsweise nicht notwendig ist und da die Synchronisierung von Gangstufen immer auch unter Verwendung einer elektrischen Maschine durchführbar ist,
    • - ein serieller Betrieb ist mittels der ersten elektrischen Maschine als Generator realisierbar,
    • - es ergibt eine hohe Versatilität bei kompakten Abmessungen. Besonders bevorzugt wird ein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb und ein Hybrid-Fahrbetrieb so eingerichtet, dass die erste Kupplung und die zweite Kupplung geschlossen sind (je nach Gangstufe wird die dritte Kupplung geöffnet oder geschlossen).
  • Um die in diesem Fall immer geschlossene erste Kupplung auch unter Last auslegen zu können, beispielsweise im Falle einer Notbremsung, kann es bevorzugt sein, diese erste Kupplung als normalerweise geöffnete Reibkupplung zu realisieren.
  • Vorteilhafterweise kann zwischen der Kurbelwelle als Ausgangswelle des Verbrennungsmotors und der ersten Getriebeeingangswelle eine Dämpfungseinrichtung angeordnet sein. Die Dämpfungseinrichtung kann aber auch zwischen der Kurbelwelle als Ausgangswelle des Verbrennungsmotors und der für die Verbindung mit dem Verbrennungsmotor vorgesehenen motorseitigen Kupplungswelle einer Kupplung angeordnet sein.
  • In einer ersten Ausgestaltung kann die Dämpfungseinrichtung einen Torsionsdämpfer aufweisen. Der Torsionsdämpfer kann als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein. Weiterhin kann die Dämpfungseinrichtung einen Tilger, insbesondere einen drehzahladaptiven Tilger, aufweisen.
  • In einer zweiten Ausgestaltung kann die Dämpfungseinrichtung einen Torsionsdämpfer aufweisen. Diesem Torsionsdämpfer kann eine Rutschkupplung zugeordnet, beispielsweise vorgeschaltet oder nachgeschaltet, sein. Durch die Rutschkupplung können Lastspitzen abgefangen werden, welche beispielsweise durch die rotatorische Trägheitsmasse des Verbrennungsmotors verursacht werden können.
  • Eine Dämpfungseinrichtung kann dabei als ein Filtersystem zum Ausfiltern von Schwingungen angesehen werden.
  • Ist eine Kupplung, insbesondere Trennkupplung, oder Doppelkupplung vorhanden sitzt die Dämpfungseinrichtung im Kraftfluss vor der Kupplung. Bei zwei Dämpfungseinrichtungen sitzt eine vor der Kupplung oder Doppelkupplung und eine dahinter.
  • Vorteilhafterweise kann zwischen dem Verbrennungsmotor und/oder wenigstens einem Elektromotor und dem Getriebe eine Rutschkupplung, auch ohne Torsions-dämpfer, angeordnet sein. Eine solche Kupplung begrenzt das übertragbare Dreh-moment und kann so die Getriebemechanik vor Überlast schützen. Sie ist passiv, d.h. sie benötigt keine aktive Ansteuerung.
  • Eine solche Kupplung begrenzt das übertragbare Drehmoment und kann so die Getriebemechanik vor Überlast schützen. Sie ist passiv, d.h. sie benötigt keine aktive Ansteuerung.
  • Weiterhin können auch zwei Dämpfungseinrichtungen vorgesehen sein, bspw. ein Zweimassenschwungrad am Ende der Kurbelwelle und ein zweiter Torsionsdämpfer im Getriebe.
  • 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.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Radsatz-Darstellung einer Ausführungsform eines Hybrid-Antriebsstranges mit einer Hybrid-Getriebeanordnung; und
    • 2 eine axiale Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung unter Darstellung von vier Quadranten.
  • In 1 ist in schematischer Form ein Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.
    Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist einen Verbrennungsmotor 12 auf, der mit einem Eingangsglied einer Kupplungsanordnung 14 verbunden ist. Die Kupplungsanordnung 14 ist ausgangsseitig mit einer Hybrid-Getriebeanordnung 16 verbunden. Ein Ausgang der Hybrid-Getriebeanordnung 16 ist mit einer Leistungsverteilungseinrichtung 18 verbunden, die beispielsweise als mechanisches Differential ausgebildet sein kann und die Antriebsleistung auf zwei angetriebene Räder 20L, 20R des Kraftfahrzeuges verteilen kann.
  • Ferner beinhaltet der Hybrid-Antriebsstrang 10 eine Steuereinrichtung 22 zur Steuerung sämtlicher Komponenten hiervon.
  • Die Kupplungsanordnung 14 ist auf einer Achse A1 angeordnet, die koaxial zu einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 12 ist. Die Kupplungsanordnung 14 kann zwei Reibkupplungen aufweist oder eine Reibkupplung und eine nichtsynchronisierte Klauenkupplung. Im vorliegenden Fall beinhaltet die Kupplungsanord
    nung 14 zwei nichtsynchronisierte Klauenkupplungen K1 und K2. Die erste Kupplung K1 weist ein Eingangsglied auf, das drehfest mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 12 verbunden ist. Die erste Kupplung K1 weist ein erstes Ausgangsglied auf. Die zweite Kupplung K2 weist ein Eingangsglied auf, das drehfest mit dem Ausgangsglied der ersten Kupplung K1 verbunden ist, sowie ein zweites Ausgangsglied. Die Ausgangsglieder sind koaxial zueinander angeordnet.
  • Die Getriebeanordnung 16 weist eine erste Eingangswelle 24 und ein zweite Eingangswelle 26 auf. Die Eingangswellen 24, 26 sind koaxial zueinander und zu der Achse A1 angeordnet. Die erste Eingangswelle 24 ist als Innenwelle ausgebildet. Die zweite Eingangswelle 26 ist als Hohlwelle ausgebildet.
  • Die Getriebeanordnung 16 beinhaltet ferner eine Vorgelegewelle 28, die als Ausgangswelle 28 ausgebildet und koaxial zu einer zweiten Achse A2 angeordnet ist. Die Ausgangswelle 28 ist über einen Abtriebsradsatz 30 mit der Leistungsverteilungseinrichtung 18 verbunden, die koaxial zu einer Achse A3 angeordnet ist.
  • An der Ausgangswelle 28 oder an einem Eingangsglied der Leistungsverteilungseinrichtung 18 kann ein Parksperrenrad P drehfest festgelegt sein, mittels dessen der Hybrid-Antriebsstrang 10 immobilisiert werden kann. Die zugehörige Parksperreneinrichtung ist aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.
  • Die Getriebeanordnung 16 weist ein erstes Teilgetriebe 32 und ein zweites Teilgetriebe 34 auf. Die Teilgetriebe 32, 34 sind axial versetzt zueinander angeordnet. Das erste Teilgetriebe 32 ist benachbart zu einem ersten axialen Ende der Getriebeanordnung 16 angeordnet. Das zweite Teilgetriebe 34 ist benachbart zu einem zweiten axialen Ende der Getriebeanordnung 16 angeordnet, wobei das zweite axiale Ende benachbart ist zu der Kupplungsanordnung 14. Die Teilgetriebe 30, 32 weisen eine Mehrzahl von schaltbaren Radsätzen auf, die in geschaltetem Zustand jeweils eine Eingangswelle und die Ausgangswelle 28 verbinden.
  • Das erste Teilgetriebe 32 weist einen ersten Radsatz 36 für die Vorwärtsgangstufe 1 sowie einen zweiten Radsatz 38 für die Vorwärtsgangstufe 3 auf. Der zweite Radsatz 38 ist näher an dem zweiten axialen Ende der Getriebeanordnung 16 angeordnet als der erste Radsatz 36. Das erste Teilgetriebe 32 weist ferner einen dritten Radsatz 42 für die Vorwärtsgangstufe 5 auf. Der dritte Radsatz 42 ist näher an dem ersten axialen Ende der Getriebeanordnung 16 angeordnet als der erste Radsatz 36. Zwischen dem ersten Radsatz 36 und dem dritten Radsatz 42 ist ein erstes Schaltkupplungspaket 40 angeordnet, und zwar koaxial zu der Achse A2. Das erste Schaltkupplungspaket 40 beinhaltet eine erste Schaltkupplung A zum Schalten des ersten Radsatzes 36 sowie eine zweite Schaltkupplung E zum Schalten des dritten Radsatzes 42. Die zwei Schaltkupplungen A, E sind alternativ schaltbar und sind als nicht synchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet. Das Schalten eines Radsatzes beinhaltet das drehfeste Verbinden eines Losrades des jeweiligen Radsatzes mit einer zugeordneten Welle. Vorliegend wird beispielsweise der erste Radsatz 36 geschaltet, indem ein an der Ausgangswelle 28 drehbar gelagertes Losrad des ersten Radsatzes 36 drehfest mit der Ausgangswelle 28 verbunden wird, um auf diese Weise den ersten Radsatz 36 in den Leistungsfluss zu bringen.
  • Der zweite Radsatz 38 ist mittels einer Schaltkupplung C schaltbar und weist ein Losrad auf, das drehbar an der ersten Eingangswelle 24 gelagert ist.
  • Das zweite Teilgetriebe 34 weist einen vierten Radsatz 48 für die Vorwärtsgangstufe 2 und einen fünften Radsatz 50 für die Vorwärtsgangstufe 4 auf. Der fünfte Radsatz 50 ist näher an dem zweiten axialen Ende angeordnet als der vierte Radsatz 48. Zwischen den Radsätzen 48, 50 ist ein zweites Schaltkupplungspaket 52 angeordnet, und zwar koaxial zu der Achse A2. Das zweite Schaltkupplungspaket 52 weist eine Schaltkupplung B zum Schalten des vierten Radsatzes 48 und eine Schaltkupplung D zum Schalten des fünften Radsatzes auf. Die Schaltkupplungen B und D sind in dem zweiten Schaltkupplungspaket 52 aufgenommen, derart, dass sie alternativ betätigbar sind.
  • Die Getriebeanordnung 16 weist folglich fünf Radsatzebenen auf, nämlich ausgehend von dem zweiten axialen Ende hin zu dem ersten axialen Ende in folgender Reihenfolge: Radsatz 50 für die Vorwärtsgangstufe 4, Radsatz 48 für die Vorwärtsgangstufe 2, Radsatz 38 für die Vorwärtsgangstufe 3, Radsatz 36 für die Vorwärtsgangstufe 1 und Radsatz 42 für die Vorwärtsgangstufe 5.
  • Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist ferner eine erste elektrische Maschine 56 auf, die koaxial zu einer vierten Achse A4 angeordnet ist. Die erste elektrische Maschine 56 weist ein erstes Ritzel 58 auf, das drehfest mit einem Rotor der ersten elektrischen Maschine 56 verbunden ist und koaxial zu der Achse A4 ist. Das erste Ritzel, das auch als erstes Maschinenritzel bezeichnet werden kann, ist über ein erstes Zwischenrad 59, mit einem ersten Zahnrad 70 verbunden, das auch als Maschinenzahnrad bezeichnet werden kann. Das erste Zahnrad 70 ist drehfest mit einem Zwischenglied in Form einer Zwischenwelle 74 verbunden, die koaxial zu der ersten Achse A1 angeordnet ist und ein Ausgangsglied der ersten Kupplung K1 und ein Eingangsglied der zweiten Kupplung K2 bildet. Das erste Zahnrad 70 ist in der axialen Richtung zwischen der ersten Kupplung K1 und der zweiten Kupplung K2 angeordnet.
  • Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist ferner eine zweite elektrische Maschine 60 auf, die achsparallel zu den Eingangswellen 24, 26 angeordnet ist, und zwar koaxial zu einer fünften Achse A5. Die zweite elektrische Maschine weist ein zweites Ritzel (zweites Maschinenritzel) 62 auf, das koaxial zu der Achse A5 angeordnet ist. Das zweite Ritzel 62 ist mit der zweiten Eingangswelle 26 über einen Gangradsatz des zweiten Teilgetriebes 34 verbunden. Vorliegend ist das zweite Ritzel 62 über ein zweites Zwischenrad 63 mit dem fünften Radsatz 50 für die Vorwärtsgangstufe 4 verbunden. Genauer gesagt kämmt das zweite Ritzel 62 mit dem zweiten Zwischenrad 63, das an einer nicht näher bezeichneten Achse drehbar gelagert ist, und das zweite Zwischenrad 63 kämmt mit einem Festrad des fünften Radsatzes 50, wobei das Festrad drehfest mit der zweiten Eingangswelle 26 verbunden ist. Das Festrad des fünften Radsatzes 50 bildet ein zweites Zahnrad 72.
  • Die fünf Achsen A1, A2, A3, A4, A5 sind sämtlich parallel miteinander ausgerichtet.
  • Die Kupplungsanordnung 14 ist, wie oben erwähnt, benachbart zu dem zweiten axialen Ende der Getriebeanordnung 16 angeordnet. Ein Eingangsglied der ersten Kupplung K1 ist starr verbunden mit einer Getriebeanordnungs-Eingangswelle 76, die bei dem Antriebsstrang 10 drehfest mit einer Kurbelwelle des Antriebsmotors 12 verbunden ist.
  • Der Abtriebsradsatz 30 ist ebenfalls auf der zweiten axialen Seite der Getriebeanordnung 16 angeordnet und ist vorzugsweise axial ausgerichtet mit der Kupplungsanordnung 14 bzw. liegt in etwa in einer Ebene hiermit. Zwischen dem Abtriebsradsatz 30 und dem fünften Radsatz 50 kann an der Ausgangswelle 28 das Parksperrenrad P festgelegt sein.
  • Bei dem Hybrid-Antriebsstrang 10 ist die zweite elektrische Maschine 60 mit einem Gangradsatz ihres zugeordneten Teilgetriebes verbunden, der der höchsten Gangstufe jenes Teilgetriebes zugeordnet ist. Ferner ist die zweite elektrische Maschine 60 über einen Gangradsatz mit ihrem Teilgetriebe verbunden, der vorzugsweise benachbart zu einem axialen Ende der Getriebeanordnung angeordnet ist.
  • Die elektrischen Maschinen 56, 60 sind axial überlappend zueinander angeordnet. Durch die Anbindung über Zwischenräder 59, 63 können hohe Übersetzungen zu den jeweiligen Zahnrädern 70, 72 eingerichtet werden, so dass relativ hochdrehend elektrische Maschinen verwendet werden können, die kompakt bauen.
  • Die Hybrid-Getriebeanordnung weist vorliegend genau fünf Vorwärtsgangstufen auf und weist keine Rückwärtsgangstufe auf. Ein Rückwärtsfahrbetrieb kann mittels des Hybrid-Antriebsstranges 10 ausschließlich eingerichtet werden, wenn eine der elektrischen Maschinen 56 oder 60 in umgekehrter Drehrichtung angetrieben wird.
  • Die Getriebeanordnung 16 weist keine Windungsgangstufen auf. Jeder Radsatz 36 bis 50 weist genau ein Losrad und ein Festrad auf, wobei die Losräder der Radsätze 36, 38, 48, 50 drehbar an der Ausgangswelle 28 gelagert sind, und wobei das Losrad des Radsatzes 42 drehbar an der ersten Eingangswelle 24 gelagert ist.
  • Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist ferner eine dritte Kupplung K3 auf, die auch als Brückenkupplung bezeichnet werden kann.
  • Die dritte Kupplung K3 dient zum Verbinden der ersten Eingangswelle 24 und der zweiten Eingangswelle 26. Die dritte Kupplung K3 ist benachbart zu dem vierten Radsatz 48 für die Vorwärtsgangstufe 2 angeordnet und ist mit der Schaltkupplung C für den zweiten Radsatz 38 zum Schalten der dritten Vorwärtsgangstufe in einem dritten Schaltkupplungspaket 66 aufgenommen. Die dritte Kupplung K3 ist genauso wie die Schaltkupplungen A, B, C, D, E als nichtsynchronisierte Klauenkupplung realisiert.
  • Das dritte Schaltkupplungspaket 66 ist koaxial zu der ersten Achse A1 angeordnet, und zwar axial zwischen den Radsätzen 38, 48.
  • Die Kupplungsanordnung 14 mit der ersten Kupplung K1 und der zweiten Kupplung K2 und die drei Schaltkupplungspakete 40, 52, 66 sind mittels fünf Betätigungseinrichtungen S1 bis S5 betätigbar.
  • Eine Betätigungseinrichtung S1 dient zum Betätigen der zweiten Kupplung K2, und kann die Kupplung K2 entweder schließen oder öffnen. Eine Betätigungseinrichtung S5 dient unabhängig hiervon zum Betätigen der ersten Kupplung K1 und kann die erste Kupplung K1 entweder schließen oder öffnen.
  • Ferner kann das erste Schaltkupplungspaket 40 mittels einer vierten Betätigungseinrichtung S4 betätigt werden. Mittels der vierten Betätigungseinrichtung S4 kann entweder die Schaltkupplung A geschlossen werden, oder die Schaltkupplung C geschlossen werden oder eine Neutralstellung eingerichtet werden.
  • In entsprechender Weise kann das zweite Schaltkupplungspaket 52 mittels einer dritten Betätigungseinrichtung S3 betätigt werden, um entweder die Kupplung D zu schließen, oder die Kupplung B zu schließen oder eine Neutralstellung einzurichten.
  • Schließlich kann das dritte Schaltkupplungspaket 66 mittels einer zweiten Betätigungseinrichtung S2 geschaltet werden, um entweder die Kupplung K3 zu schließen, oder die Kupplung C zu schließen oder eine Neutralstellung einzurichten.
  • Bei der Getriebeanordnung 16 der 1 ist es möglich, in dem ersten Teilgetriebe 32 die Radsätze für die Vorwärtsgangstufen 3 und 5 zu vertauschen.
  • Ferner ist es so, dass die zweite elektrische Maschine 60 nicht notwendigerweise über einen Gangradsatz mit der zugeordneten Eingangswelle 24, 26 verbunden werden muss. Vielmehr ist es auch möglich, an der zweiten Ausgangswelle 26 ein zweites Zahnrad festzulegen, das keiner Gangstufe zugeordnet ist und das mit dem zweiten Ritzel 62 direkt oder über ein zweites Zwischenrad in Eingriff steht.
  • Im Folgenden werden unterschiedliche Fahrbetriebe erläutert, die mit dem Hybrid-Antriebsstrang 10 der 1 einrichtbar sind.
  • Bei sämtlichen in einem rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb oder in ienem Hybrid-Fahrbetrieb einrichtbaren Vorwärtsgangstufen V1 bis V5 ist durchgehend die erste Kupplung K1 geschlossen und die zweite Kupplung K2 ist ebenfalls geschlossen. In der Vorwärtsgangstufe V1 ist die Schaltkupplung A geschlossen und alle anderen Schaltkupplungen B bis E sind geöffnet. Auch die dritte Kupplung K3 ist geöffnet. Leistung fließt folglich von dem Verbrennungsmotor über die erste Kupplung K1 und die zweite Kupplung K2 sowie die erste Eingangswelle 24 zu dem ersten Radsatz 36, und von dort über die Schaltkupplung A zu der Ausgangswelle 28.
  • Es versteht sich dabei, dass ein Anfahren aus dem Stillstand in der Regel rein elektromotorisch erfolgt, bis eine Geschwindigkeit erreicht ist, bei der der Verbrennungsmotor zugeschaltet werden kann, also bei einer Geschwindigkeit, die einer Drehzahl oberhalb der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 12 entspricht. Ein Anfahren aus dem Stillstand erfolgt folglich beispielsweise über die erste elektrische Maschine 56 sowie bei geöffneter erster Kupplung K1 und geschlossener zweiter Kupplung K2 sowie über den ersten Radsatz 36 für die Vorwärtsgangstufe 1. Sobald eine Geschwindigkeit erreicht ist, die jener des Verbrennungsmotors 12 entspricht, kann die Kupplung K1 geschlossen werden. Diese bleibt dann für den gesamten verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb geschlossen. Alternativ ist es möglich, die Kupplung K1 geschlossen zu halten und die Kupplung K2 zu öffnen. In diesem Fall kann ein Anfahren über die zweite elektrische Maschine 60 erfolgen, beispielsweise bei geschlossener Schaltkupplung B für die Vorwärtsgangstufe 2. Der Verbrennungsmotor 12 kann dann mittels der ersten elektrischen Maschine 56 gestartet werden.
  • Beim Wechsel von der Vorwärtsgangstufe V1 in die Vorwärtsgangstufe V2 wird zunächst vorbereitend die Schaltkupplung B für die Vorwärtsgangstufe 2 geschlossen. Dies kann gegebenenfalls unter Zuhilfenahme einer Synchronisierung mittels der zweiten elektrischen Maschine 60 erfolgen.
  • Anschließend wird die Schaltkupplung A für die Vorwärtsgangstufe 1 geöffnet, wobei die Zugkraft mittels der zweiten elektrischen Maschine 60 und dem bereits geschalteten Radsatz 48 für die Vorwärtsgangstufe 2 abgestützt wird. Anschließend kann die dritte Kupplung K3 geschlossen werden, wobei die hierzu notwendige Synchronisierung zum einen durch Drehzahlanpassung des Verbrennungsmotors 12 aber auch durch entsprechende Synchronisierungsmaßnahmen der ersten und/oder der zweiten elektrischen Maschine 60 erfolgt. In der zweiten Vorwärtsgangstufe fließt Leistung folglich von dem Verbrennungsmotor 12 über die erste Kupplung K1, die zweite Kupplung K2, die erste Eingangswelle 24, die geschlossene dritte Kupplung K3, die zweite Eingangswelle 26 und den mittels der Schaltkupplung B geschalteten Radsatz 48 für die zweite Vorwärtsgangstufe zu der Ausgangswelle 28.
  • Beim Wechsel in die Vorwärtsgangstufe V3 wird die dritte Kupplung K3 wiederum geöffnet, die Zugkraft wird über die zweite elektrische Maschine 60 abgestützt, und anschließend kann in dem ersten Teilgetriebe 32 die Anschlussgangstufe 3 durch Schlie-ßen der Schaltkupplung C geschlossen werden. Die notwendige Synchronisierung kann hierbei mittels der ersten elektrischen Maschine 56 erfolgen.
  • Anschließend kann die Last mittels der ersten elektrischen Maschine 56 übernommen werden, und die Schaltkupplung B der Vorwärtsgangstufe 2 kann geöffnet werden.
  • Die weiteren Gangwechsel von den Gangstufen V3 und V4 und von V4 und V5 ergeben sich in entsprechender Weise. Bei den geraden Vorwärtsgangstufen V2 und V4 ist jeweils die dritte Schaltkupplung K3 geschlossen. Die erste Kupplung K1 und die zweite Kupplung K2 sind immer geschlossen.
  • Ferner ist ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb mittels der ersten elektrischen Maschinemöglich. In einer ersten elektrischen Gangstufe E1.1 ist die Schaltkupplung A für die Vorwärtsgangstufe 1 geschlossen. Die erste Kupplung K1 ist geöffnet. Die zweite Kupplung K2 ist geschlossen. In einer zweiten elektrischen Vorwärtsgangstufe E1.2 ist anstelle der Schaltkupplung A die Schaltkupplung C geschlossen. In einer dritten elektromotorischen Gangstufe E1.3 ist die Schaltkupplung E geschlossen.
  • Ferner ist ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb mittels der zweiten elektrischen Maschine 60 möglich. In einer ersten Gangstufe E2.1 ist nur die Schaltkupplung B geschlossen, und die dritte Kupplung K3 ist geöffnet. Die zweite Kupplung K2 und/oder die erste Kupplung K1 sind geöffnet. In einer zweiten elektrischen Gangstufe E2.2 ist anstelle der Schaltkupplung B die Schaltkupplung D geschlossen.
  • Im rein elektrischen Fahrbetrieb sind rein elektrische Lastschaltungen (d.h. Schaltvorgänge zwischen Vorwärtsgangstufen ohne oder mit verringerter Zugkraftunterbrechung) möglich. Hierbei wird ein elektromotorischer Fahrbetrieb ausschließlich beispielsweise zwischen den Gangstufen E1.1, E1.2, E1.3 oder ausschließlich zwischen den Gangstufen E2.1 und E2.2 eingerichtet, und es wird geschaltet, währenddessen die andere elektrische Maschine jeweils die Zugkraft aufrecht erhält.
  • Bei einem Gangwechsel beispielsweise von der Vorwärtsgangstufe E1.1 in die Vorwärtsgangstufe E1.2 kann in dem zweiten Teilgetriebe die Schaltkupplung B geschlossen sein und die zweite elektrische Maschine kann folglich die Zugkraft während des Schaltvorganges in dem ersten Teilgetriebe aufrecht erhalten.
  • In dem rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb oder Hybrid-Fahrbetrieb (also dann, wenn verbrennungsmotorische Leistung und optional elektromotorische Leistung zur Abtriebswelle geführt werden) ist es vorteilhaft, dass die dritte Kupplung dazu verwendet wird, um die zweite Eingangswelle 26 mit der ersten Eingangswelle 24 zu verbinden und folglich verbrennungsmotorische Leistung immer über die erste Eingangswelle 24 in die Getriebeanordnung 16 einzuspeisen. Die dem ersten Teilgetriebe 32 zugeordnete erste elektrische Maschine 56 ist folglich während dieses Fahrbetriebs immer mit dem Verbrennungsmotor drehfest verbunden. Hierdurch ist es möglich, Lastpunktverschiebungen am Verbrennungsmotor einzurichten, und die erste elektrische Maschine kann bei der Drehzahlregelung unterstützen, wenn ein Synchronisierungsvorgang erfolgen soll. Mit anderen Worten, da die erste Kupplung K1 und die zweite Kupplung K2 immer geschlossen bleiben, kann die erste elektrische Maschine 56 den Verbrennungsmotor 12 beim Synchronisieren unterstützen.
  • Um die hierzu notwendige dritte Kupplung K3 möglichst effizient in die Getriebeanordnung zu integrieren, ist diese in das dritte Schaltkupplungspaket 66 aufgenommen. Da die dritte Kupplung K3 folglich mit einer Schaltkupplung in ein Schaltkupplungspaket integriert ist, die jenem Teilgetriebe zugeordnet ist, dessen zugeordnete Kupplung K2 im verbrennungsmotorischen bzw. Hybrid-Fahrbetrieb immer geschlossen ist, kann der Verbrennungsmotor sämtliche Gangstufen des Getriebes nutzen.
  • Die zweite Kupplung K2 wird hingegen geöffnet, wenn ein sogenannter serieller Betrieb eingerichtet wird. Hierbei wird die erste Kupplung K1 geschlossen. Über das erste Teilgetriebe 34 und die zweite elektrische Maschine 60 wird ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb in einer Gangstufe eingerichtet, beispielsweise in der Vorwärtsgangstufe 2. Der Verbrennungsmotor 12 treibt über die geschlossene erste Kupplung K1 die erste elektrische Maschine 56 an und betreibt diese als Generator, so dass die von der zweiten elektrischen Maschine 60 in diesem rein elektrischen Fahrbetrieb aus einer Fahrzeugbatterie entnommene Leistung über die erste elektrische Maschine 56 wieder gleichzeitig eingespeist werden kann, zumindest teilweise.
  • Der serielle Betrieb wird insbesondere in einem sogenannten Kriechmodus verwendet, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner ist als eine minimale Geschwindigkeit, die verbrennungsmotorisch einrichtbar ist.
  • Jenes Teilgetriebe 32, das der im verbrennungsmotorischen Betrieb immer geschlossenen Kupplung K2 zugeordnet ist, beinhaltet vorzugsweise auch die höchste Vorwärtsgangstufe der Getriebeanordnung 16. Hierdurch kann bei geöffneter dritter Kupplung die zweite elektrische Maschine 60 quasi abgekoppelt werden, um Schleppverluste zu vermeiden. Zudem kann die erste elektrische Maschine 56 angekoppelt bleiben, um das Bordnetz mit elektrischer Energie zu versorgen (Betrieb als Generator), oder um einen Boost-Betrieb einzurichten (Betrieb als Motor).
  • Beim Schalten von einer Vorwärtsgangstufe des ersten Teilgetriebes 32 in eine Vorwärtsgangstufe des zweiten Teilgetriebes 34 wird zunächst in dem zweiten Teilgetriebe die gewünschte Gangstufe eingelegt, durch Schließen der zugeordneten Schaltkupplung (D oder B). Dies erfolgt unter Zuhilfenahme einer Synchronisierung mittels der zweiten elektrischen Maschine 60, wobei die zweite elektrische Maschine lastfrei in diese Zielgangstufe in dem zweiten Teilgetriebe 34 wechselt. Anschließend stützt die zweite elektrische Maschine 60 über die bereits eingelegte Zielgangstufe die Zugkraft während der Schaltung. Bei der Schaltung öffnet zunächst die Schaltkupplung des ersten Teilgetriebes, die der Start- bzw. Quellgangstufe zugeordnet ist, und anschließend wird die dritte Kupplung K3 geschlossen, wobei bei der Synchronisierung der Verbrennungsmotor 12 und die erste elektrische Maschine 56 zusammenwirken.
  • Bei einer Schaltung von dem zweiten Teilgetriebe 34 in eine Gangstufe des ersten Teilgetriebes 32 stützt die zweite elektrische Maschine 60 zunächst in der Quellgangstufe bzw. dem Ist-Gang die Zugkraft während der Schaltung. Bei der Schaltung wird zunächst K3 geöffnet und eines der Schaltelemente A, C, E schließt, wobei bei der notwendigen Synchronisation der Verbrennungsmotor 12 und die erste elektrische Maschine 56 zusammenwirken. Nach dem Öffnen der dritten Kupplung K3 und der Lastübernahme auf dem ersten Teilgetriebe 32 kann die Ausgangsgangstufe (Ist-Gangstufe) in dem zweiten Teilgetriebe geöffnet werden.
  • Es versteht sich, dass im Stillstand mit dem Hybrid-Antriebsstrang auch ein Standladen erfolgen kann. Beispielsweise kann die erste Kupplung K1 geschlossen sein und Antriebsleistung des Verbrennungsmotors wird über die Zwischenwelle 74 in die erste elektrische Maschine 56 eingespeist. Die zweite Kupplung K2 bleibt geöffnet. In diesem Zustand kann auch ein Starten des Verbrennungsmotors 12 mittels der ersten elektrischen Maschine 56 erfolgen.
  • Generell ist es auch denkbar, beide Kupplungen K1 und K2 zu schließen, um einen Ladevorgang sowohl mittels der ersten elektrischen Maschine 56 als auch mittels der zweiten elektrischen
    Maschine 60 erfolgen zu lassen. In diesem Fall treibt der Verbrennungsmotor beide elektrischen Maschinen an und beide arbeiten als Generator, um eine Kraftfahrzeugbatterie zu laden. Dabei sind sämtliche Schaltkupplungen A bis E geöffnet.
  • In 2 ist eine Axialansicht eines Antriebsstranges 10 dargestellt, der hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Antragsstrang 10 der 1 entsprechen kann.
  • Es ist zu erkennen, dass die Achse A1 der Eingangswellen 24, 26 im Zentrum eines Koordinatensystems mit vier Quadranten I, II, III und IV liegt.
  • Da der Antriebsstrang 10 generell quer in Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeuges eingebaut wird, ist zudem in 2 eine bevorzugte Vorwärtsfahrrichtung F dargestellt.
  • Von den vier Quadranten I-IV liegt ein erster Quadrant I oberhalb der Eingangswellenanordnung 24, 26 und auf einer ersten Längsrichtungsseite (hinten) der Eingangswellenanordnung 24, 26. Ein zweiter Quadrant II liegt unterhalb der Eingangswellenanordnung und auf der ersten Längsrichtungsseite. Ein dritter Quadrant III liegt unterhalb der Eingangswellenanordnung 24, 26 und liegt auf einer zweiten Längsrichtungsseite (vorne) der Eingangswellenanordnung 24, 26. Ein vierter Quadrant IV liegt oberhalb der Eingangswellenanordnung und auf der zweiten Längsrichtungsseite der Eingangswellenanordnung.
  • Die Achse A2 der Vorgelegewelle 28 ist in dem zweiten Quadranten II angeordnet. Die Achse A3 der Leistungsverteilungseinrichtung 18 ist ebenfalls in dem zweiten Quadranten II angeordnet. Die Achse A2 ist näher an dem dritten Quadranten III angeordnet als die Achse A3.
  • Betätigungseinrichtungen S1-S5 sind in dem dritten Quadranten III angeordnet.
  • Die erste elektrische Maschine 56 ist mit ihrer Achse A4 vollständig in dem ersten Quadranten I angeordnet. Die zweite elektrische Maschine 60 ist mit ihrer Achse A5 vollständig in dem vierten Quadranten IV angeordnet.
  • Das Zwischenrad 59 ist vollständig in dem ersten Quadranten I angeordnet. Das Zwischenrad 63 ist vollständig in dem vierten Quadranten IV angeordnet.
  • Die Leistungsverteilungseinrichtung ist überwiegend in dem zweiten Quadranten II angeordnet, kann sich jedoch auch in den ersten Quadranten I erstrecken.
  • Die Vorgelegewelle 28 mit den daran angeordneten Zahnrädern ist überwiegend in dem zweiten Quadranten II angeordnet, kann sich jedoch mit einigen Zahnrädern auch in den dritten Quadranten III erstrecken.
  • Die Längsachse des Kraftfahrzeugs ist dann vorzugsweise parallel zu jener Achse des oben beschriebenen Koordinatensystems ausgerichtet, die die oben liegenden Quadranten I, IV von den unten liegenden Quadranten II, III trennt.
  • Die Achse A3 liegt vorzugsweise koaxial zu den angetriebenen Rädern.
  • Der Antriebsstrang 10 kann im Bereich der Front des Kraftfahrzeuges angeordnet sein, kann alternativ jedoch auch im Bereich eines Hecks des Kraftfahrzeuges angeordnet sein. Dessen Längsachse ist mit der bevorzugten Vorwärtsfahrtrichtung F ausgerichtet. Der Antriebsstrang ist in jedem Fall in Querrichtung in dem Kraftfahrzeug eingebaut.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kraftfahrzeugantriebsstrang
    12
    Verbrennungsmotor
    14
    Kupplungsanordnung (K1/K2)
    16
    Hybrid-Getriebeanordnung
    18
    Leistungsverteilungseinrichtung
    20
    angetriebene Räder
    22
    Steuereinrichtung
    24
    erste Eingangswelle
    26
    zweite Eingangswelle
    27
    Eingangswellenanordnung
    28
    Ausgangswelle
    30
    Abtriebsradsatz
    32
    erstes Teilgetriebe
    34
    zweites Teilgetriebe
    36
    Radsatz (1)
    38
    Radsatz (3)
    40
    erstes Schaltkupplungspaket (A/E)
    42
    Radsatz (5)
    48
    Radsatz (2)
    50
    Radsatz (4)
    52
    zweites Schaltkupplungspaket (D/B)
    56
    erste elektrische Maschine (EM1)
    58
    erstes Ritzel (erstes Maschinenritzel)
    59
    erstes Zwischenrad
    60
    zweite elektrische Maschine (EM2)
    62
    zweites Ritzel (zweites Maschinenritzel)
    63
    zweites Zwischenrad
    66
    drittes Schaltkupplungspaket (K3/C)
    70
    erstes Zahnrad (erstes Maschinenzahnrad)
    72
    zweites Zahnrad (zweites Maschinenzahnrad)
    74
    Zwischenwelle
    76
    Getriebeanordnungs-Eingangswelle
    A1 - A5
    Achsen
    A - E
    Schaltkupplungen für Gangstufen
    K1
    erste Kupplung (Trennkupplung)
    K2
    zweite Kupplung
    K3
    dritte Kupplung (Brückenkupplung)
    S1 - S5
    Betätigungseinrichtungen
    P
    Parksperrenrad
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006036758 A1 [0003, 0010]

Claims (14)

  1. Hybrid-Getriebeanordnung (16) für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang (10), mit - einem ersten Teilgetriebe (32), das eine erste Eingangswelle (24) aufweist, - einem zweiten Teilgetriebe (34), das eine zweite Eingangswelle (26) aufweist, - einer ersten elektrischen Maschine (56), die über eine zweite Kupplung (K2) mit der ersten Eingangswelle (24) verbindbar ist, und - einer zweiten elektrischen Maschine (60), die mit der zweiten Eingangswelle (26) verbunden ist, wobei die erste elektrische Maschine (56) über ein erstes Zahnrad (70) mit einem Zwischenglied (74) verbunden ist, das ein Eingangsglied der zweiten Kupplung (K2) bildet, wobei die zweite elektrische Maschine (60) über ein zweites Zahnrad (72) mit der zweiten Eingangswelle (26) verbunden ist, und wobei das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad (70, 72) koaxial und benachbart zueinander angeordnet sind.
  2. Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 1, wobei das Zwischenglied (74), mit dem die erste elektrische Maschine (56) verbunden ist, über eine erste Kupplung (K1) mit einer Getriebeanordnungs-Eingangswelle (76) verbunden ist.
  3. Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 2, wobei das erste Zahnrad (70) und/oder das Zwischenglied (74) in axialer Richtung zwischen der zweiten Kupplung (K2) und der ersten Kupplung (K1) angeordnet ist.
  4. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die erste Eingangswelle (24) und die zweite Eingangswelle (26) über eine dritte Kupplung (K3) verbindbar sind.
  5. Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 4, wobei die dritte Kupplung (K3) und eine Schaltkupplung (C) zum Schalten eines Radsatzes (38) eines Teilgetriebes (32) ein Schaltkupplungspaket (66) bilden.
  6. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die erste elektrische Maschine (56) über wenigstens ein erstes Zwischenzahnrad (59) mit dem ersten Zahnrad (70) verbunden ist und/oder wobei die zweite elektrische Maschine (60) über wenigstens ein zweites Zwischenzahnrad (63) mit dem zweiten Zahnrad (72) verbunden ist.
  7. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die erste Kupplung (K1) und/oder die zweite Kupplung (K2) und/oder die dritte Kupplung (K3) und/oder wenigstens eine Schaltkupplung (A, B, C, D, E) der Getriebeanordnung (16) als Klauenkupplung ausgebildet ist bzw. sind.
  8. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-7, wobei das zweite Zahnrad (72) Bestandteil eines Gangradsatzes (50) des zweiten Teilgetriebes (34) ist.
  9. Hybrid-Getriebeanordnung nach Anspruch 8, wobei der Gangradsatz (50) des zweiten Teilgetriebes (34), über den die zweite elektrische Maschine (60) mit der zweiten Eingangswelle (26) verbunden ist, der höchsten Gangstufe (4) des zweiten Teilgetriebes (34) zugeordnet ist.
  10. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die zweite elektrische Maschine (60) eine größere Leistung hat als die erste elektrische Maschine (56).
  11. Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-10, wobei eine durch die erste Eingangswelle (24) und die zweite Eingangswelle (26) gebildete Eingangswellenanordnung (27) in einer Axialansicht in einem Zentrum von vier Quadranten (I-IV) angeordnet ist, von denen ein erster Quadrant (I) oberhalb der Eingangswellenanordnung (27) und auf einer ersten Längsrichtungsseite der Eingangswellenanordnung (27) liegt, von denen ein zweiter Quadrant (II) unterhalb der Eingangswellenanordnung (27) und auf der ersten Längsrichtungsseite der Eingangswellenanordnung (27) liegt, von denen ein dritter Quadrant (III) unterhalb der Eingangswellenanordnung (27) und auf einer zweiten Längsrichtungsseite der Eingangswellenanordnung (27) liegt und von denen ein vierter Quadrant (IV) oberhalb der Eingangswellenanordnung (27) und auf der zweiten Längsrichtungsseite der Eingangswellenanordnung (27) liegt, und wobei - eine Achse (A4) der ersten elektrischen Maschine (56) oder der zweiten elektrischen Maschine in dem ersten Quadranten (I) liegt und eine Achse (A5) der anderen elektrischen Maschine (60) in dem vierten Quadranten (IV) liegt, und/oder - eine Achse (A2) einer Vorgelegewelle (28) in dem zweiten Quadranten (II) liegt, und/oder - eine Achse (A3) einer Leistungsverteilungseinrichtung in dem zweiten Qadranten (II) liegt, und/oder - Betätigungseinrichtungen (S1 - S5) zum Betätigen (i) der ersten Kupplung und/oder (ii) der zweiten Kupplung und/oder (iii) der dritten Kupplung und/oder (iv) von einer Schaltkupplung (A, C, E) zum Schalten eines Gangradssatzes (36, 38, 42) des ersten Teilgetriebes (32) und/oder (v) von einer Schaltkupplung (D, B) zum Schalten eines Gangradsatzes (50, 52) des zweiten Teilgetriebes (34) in dem dritten Quadranten (III) liegt bzw. liegen.
  12. Verfahren zum Betreiben einer Hybrid-Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-11, mit den Schritten, bei einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb oder einem Hybrid-Fahrbetrieb die Gangstufen (1, 3, 5) des einen Teilgetriebes (32) durch Schließen der ersten Kupplung (K1) und der zweiten Kupplung (K2) zu nutzen und die Gangstufen (2, 4) des anderen Teilgetriebes (34) durch Schließen der ersten Kupplung (K1) und der zweiten Kupplung (K2) und der dritten Kupplung (K3) zu nutzen.
  13. Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Antriebsstranges nach einem der Ansprüche 1-11, mit den Schritten, in einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb in einer Gangstufe des einen Teilgetriebes (32) die dritte Kupplung (K3) zu öffnen, um das andere Teilgetriebe (34) und die dem anderen Teilgetriebe (34) zugeordnete elektrische Maschine (60) abzukoppeln.
  14. Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Antriebsstranges nach einem der Ansprüche 1-11, mit den Schritten, in einem rein elektromotorischen Fahrbetrieb Antriebsleistung der ersten elektrischen Maschine (56) über das erste Teilgetriebe (32) bereit zu stellen und/oder Antriebsleistung der zweiten elektrischen Maschine (60) über das zweite Teilgetriebe (34) bereit zu stellen, wobei die erste Kupplung (K1) geöffnet wird und/oder wobei eine Lastschaltung realisiert wird, indem eine der elektrischen Maschinen die Zugkraft über das zugeordnete Teilgetriebe aufrechterhält, während in dem anderen Teilgetriebe ein Gangwechsel vollzogen wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112874289A (zh) * 2021-03-29 2021-06-01 上海中科深江电动车辆有限公司 混合动力变速箱

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