DE102019212148A1

DE102019212148A1 - Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zu dessen Betreiben

Info

Publication number: DE102019212148A1
Application number: DE102019212148.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Beck; Fabian Kutter; Johannes Kaltenbach; Max Bachmann; Thomas Martin; Michael Wechs; Peter Ziemer; Martin Brehmer; Oliver BAYER; Thomas Kroh; Matthias Horn
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-08-13
Filing date: 2019-08-13
Publication date: 2021-02-18

Abstract

Hybrid-Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle (14), an die ein Verbrennungsmotor (12) anschließbar ist, mit einer Getriebeanordnung (16), die ein erstes und ein zweites Teilgetriebe (TG1, TG2) aufweist, mit einer ersten Eingangswelle (24) des ersten Teilgetriebes (TG1), die mit der Antriebswelle (14) verbunden oder die über eine erste Kupplung (K0) mit der Antriebswelle (14) verbindbar ist, mit einer zweiten Eingangswelle (26) des zweiten Teilgetriebes (TG2), mit einer Ausgangswellenanordnung (28), mit einer ersten Elektromaschine (64), die mit der zweiten Eingangswelle (26) verbunden ist, wobei das erste Teilgetriebe (TG1) und das zweite Teilgetriebe (TG2) über eine zweite Kupplung (K3) miteinander verbindbar sind, wobei eine erste Gangstufe (V1) für einen verbrennungsmotorischen Betrieb in dem zweiten Teilgetriebe (TG2) angeordnet ist und wobei alle anderen Gangstufen (V2, V3, V4) für den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb in dem ersten Teilgetriebe (TG1) angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle, an die ein Verbrennungsmotor anschließbar ist, mit einer Getriebeanordnung, die ein erstes und ein zweites Teilgetriebe aufweist, mit einer ersten Eingangswelle des ersten Teilgetriebes, die mit der Antriebswelle verbunden oder die über eine erste Kupplung mit der Antriebswelle verbindbar ist, mit einer zweiten Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes, mit einer Ausgangswellenanordnung und mit einer ersten Elektromaschine, die mit der zweiten Eingangswelle verbunden ist, wobei das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe über eine zweite Kupplung miteinander verbindbar sind.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Antriebsstranges, insbesondere eines Hybrid-Antriebsstranges der oben bezeichneten Art.
Hybrid-Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge weisen generell einen Verbrennungsmotor auf, der Antriebsleistung zum Antreiben des Kraftfahrzeuges bereitstellen kann, sowie eine Elektromaschine, die je nach Betriebsart alternativ oder zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor Antriebsleistung für das Kraftfahrzeug bereitstellen kann.
Bei Hybrid-Antriebssträngen wird zwischen einer Vielzahl von unterschiedlichen Konzepten unterschieden, die jeweils eine unterschiedliche Anbindung der Elektromaschine an die Getriebeanordnung vorsehen. Bei Doppelkupplungsgetrieben ist eine typische Variante darin zu sehen, eine elektrische Maschine konzentrisch zu einem Eingangsglied der Doppelkupplungsanordnung anzuordnen. Auch ist es bekannt, bei Doppelkupplungsgetrieben eine elektrische Maschine einem der zwei Teilgetriebe zuzuordnen.
Ferner ist es bekannt, eine elektrische Maschine konzentrisch zu einer ersten Eingangswelle anzuordnen, wobei ein Rotor der elektrischen Maschine mit einer Hohlwelle verbunden ist, die um die erste Eingangswelle herum angeordnet ist. Die Hohlwelle und die Eingangswelle sind jeweils über eine Mehrzahl von Radsätzen mit einer Ausgangswelle verbunden (z.B. DE 10 2010 030 573 A1 oder DE 10 2011 005 451 A1 ).
Aus dem o.g. Dokument DE 10 2011 005 451 A1 ist es auch bekannt, eine zweite elektrische Maschine unmittelbar mit der Eingangswelle zu verbinden, so dass diese zweite elektrische Maschine beispielsweise als Starter-Generator ausgebildet werden kann.
Ferner ist es aus dem Dokument US 2017/0129323 A1 bekannt, ein Hybridgetriebe mit einer Innenprimärwelle und mit einer Hohlprimärwelle auszustatten, die konzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei eine Primärwelle mit einer Elektromaschine verbunden ist und wobei die andere Primärwelle mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, ohne eine Trennkupplung zwischen der anderen Primärwelle und dem Verbrennungsmotor vorzusehen. Eine Sekundärwelle ist mit Rädern des Fahrzeugs über ein Differential verbunden. Ferner ist eine Transferwelle vorgesehen, um eine Bewegung von wenigstens einer der Primärwellen zu der Sekundärwelle zu übertragen, und um die Primärwellen zu koppeln. Die elektrische Maschine ist an einem dem Verbrennungsmotor axial gegenüberliegenden Ende der Primärwellen angeordnet.
Das Hybridgetriebe, das aus dem Dokument US 2017/0129323 A1 bekannt geworden ist, ermöglicht eine Vielzahl von Betriebsarten. In einer Variante ist eine zweite elektrische Maschine über einen Radsatz mit der Transferwelle verbunden. Dies führt zu einer weiteren Vielzahl von möglichen Betriebsarten.
Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug sowie ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines solchen Hybrid-Antriebsstranges anzugeben.
Die obige Aufgabe wird gelöst durch einen Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle, an die ein Verbrennungsmotor anschließbar ist, mit einer Getriebeanordnung, die in erstes und ein zweites Teilgetriebe aufweist, mit einer ersten Eingangswelle des ersten Teilgetriebes, die mit der Antriebswelle verbunden oder die über eine erste Kupplung mit der Antriebswelle verbindbar ist, mit einer zweiten Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes, mit einer Ausgangswellenanordnung, und mit einer ersten Elektromaschine, die mit der zweiten Eingangswelle verbunden ist, wobei das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe über eine zweite Kupplung miteinander verbindbar sind, wobei eine erste Gangstufe für einen verbrennungsmotorischen Betrieb in dem zweiten Teilgetriebe angeordnet ist und wobei alle anderen Gangstufen für den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb in dem ersten Teilgetriebe angeordnet sind.
Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Hybrid-Antriebsstranges der erfindungsgemäßen Art, wobei der Hybrid-Antriebsstrang ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe aufweist, die über eine Kupplung miteinander verbindbar sind, wobei das erste Teilgetriebe wenigstens zwei Gangstufen aufweist und eingangsseitig mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist und wobei das zweite Teilgetriebe wenigstens zwei Gangstufen aufweist und eingangsseitig mit einer ersten Elektromaschine verbunden ist, wobei ein Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges in einer ersten Gangstufe (Anfahrgangstufe) sowohl in einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb als auch in einem elektromotorischen Fahrbetrieb mittels der ersten Elektromaschine über eine Gangstufe des zweiten Teilgetriebes erfolgt und wobei die andere Gangstufe des zweiten Teilgetriebes in dem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb nicht genutzt wird.
Der Hybrid-Antriebsstrang ermöglicht es, dass bei einem elektromotorischen Fahrbetrieb über die erste Gangstufe des zweiten Teilgetriebes, die als Haupt-Gangstufe für den elektromotorischen Fahrbetrieb ausgebildet ist, ein Zustarten des Verbrennungsmotors in sämtlichen für den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb vorgesehenen Gangstufen möglich ist. Mit anderen Worten ermöglicht der Hybrid-Antriebsstrang wenigstens zwei unterschiedliche Gangstufen im rein elektromotorischen Fahrbetrieb. Im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb werden wenigstens drei, vorzugsweise jedoch wenigstens vier Gangstufen genutzt, von denen eine dem zweiten Teilgetriebe zugeordnet ist und die anderen dem ersten Teilgetriebe.
Die erste Gangstufe für den verbrennungsmotorischen Betrieb in dem zweiten Teilgetriebe ist vorzugsweise eine Anfahr-Gangstufe. Diese Gangstufe wird vorzugsweise sowohl im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb als auch in einem elektromotorischen Fahrbetrieb mittels der ersten Elektromaschine zum Durchführen eines Anfahrvorganges des Kraftfahrzeuges genutzt.
Die zweite Gangstufe des zweiten Teilgetriebes wird in dem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb nicht genutzt.
Die zweite Gangstufe des zweiten Teilgetriebes ist von der Übersetzung her vorzugsweise nicht an eine Übersetzungsreihe angepasst, die für die Vorwärtsgangstufen im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb eingerichtet ist. Die Getriebeanordnung weist vorzugsweise eine Steueranordnung auf, die dazu eingerichtet ist, die zweite Gangstufe des zweiten Teilgetriebes nicht für den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb zu nutzen.
Sofern in dem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb die erste Gangstufe in dem zweiten Teilgetriebe genutzt wird, wird die zweite Kupplung geschlossen, um das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe miteinander zu verbinden. In allen anderen Gangstufen für den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb ist die zweite Kupplung immer geöffnet.
Zum Durchführen des Anfahrvorganges ist es bevorzugt, wenn zum einen die zweite Kupplung geschlossen wird, um das erste und das zweite Teilgetriebe miteinander zu verbinden, und wenn anschließend oder gleichzeitig hiermit eine Schaltkupplung geschlossen wird, die der ersten Gangstufe des zweiten Teilgetriebes zugeordnet ist.
Anschließend kann Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor und/oder von der ersten Elektromaschine bereitgestellt werden.
Bevorzugt ist es, wenn die Antriebsleistung zunächst ausschließlich von der ersten Elektromaschine bereitgestellt wird und der Verbrennungsmotor dann zugestartet wird, sobald dessen Leerlaufdrehzahl erreicht ist.
Sofern die erste Kupplung die Antriebswelle und die erste Eingangswelle verbindet und die erste Kupplung als Reibkupplung ausgebildet ist, kann ein Anfahrvorgang auch ausschließlich über verbrennungsmotorische Leistung erfolgen, indem die erste Kupplung allmählich geschlossen wird.
Die Aufgabe wird vollkommen gelöst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Gangstufe für den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb als erste Gangstufe für einen elektromotorischen Fahrbetrieb mittels der ersten Elektromaschine ausgebildet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das zweite Teilgetriebe genau zwei Gangstufen auf, von denen eine nicht für einen verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb ausgelegt ist.
Die zwei Gangstufen des zweiten Teilgetriebes sind vorzugsweise mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung alternativ betätigbar. Die zweite Gangstufe des zweiten Teilgetriebes ist vorzugsweise ausschließlich für einen elektromotorischen Fahrbetrieb in höheren Geschwindigkeitsbereichen ausgelegt. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass der elektromotorische Fahrbetrieb mittels der ersten Elektromaschine überwiegend in der ersten Gangstufe erfolgt.
Generell ist es bevorzugt, wenn die Getriebeanordnung eine bestimmte Anzahl von beispielsweise n Gangstufen aufweist, von denen n-1 für den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb eingerichtet sind. Insbesondere ist es ferner bevorzugt, wenn die Getriebeanordnung genau fünf Gangstufen aufweist, von denen vier für den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb eingerichtet sind.
Die Ausgangswellenanordnung ist vorzugsweise durch eine einzelne Ausgangswelle gebildet, die vorzugsweise konzentrisch zu der ersten Eingangswelle angeordnet ist.
Der Hybrid-Antriebsstrang ist bei dieser Ausführungsform insbesondere für einen Längseinbau in einem Kraftfahrzeug ausgebildet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Gangstufe als Direktgangstufe ausgebildet, bei der die erste Eingangswelle und die Ausgangswellenanordnung direkt miteinander verbunden sind.
Die Direktgangstufe weist vorzugsweise ein Übersetzungsverhältnis von i=1 auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Getriebeanordnung wenigstens eine Vorgelegewelle auf, die achsparallel zu der ersten Eingangswelle angeordnet ist.
Dabei ist es in einer Ausführungsform bevorzugt, wenn die Vorgelegewelle über einen Konstanten-Abtriebsradsatz mit der Ausgangswellenanordnung verbunden ist.
Die unterschiedlichen Gangstufen der Getriebeanordnung werden dabei vorzugsweise über Radsätze eingerichtet, die die erste Eingangswelle oder die zweite Eingangswelle mit der Vorgelegewelle schaltbar verbinden.
Alternativ ist es möglich, dass die Vorgelegewelle eine Ausgangswelle der Ausgangswellenanordnung bildet.
Hierbei kann ein Achsversatz zwischen der Antriebsachse und der Abtriebsachse realisiert werden. In diesem Fall weist die Getriebeanordnung vorzugsweise keinen Konstanten-Radsatz auf.
Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn die zweite Kupplung und eine Schaltkupplung für eine Gangstufe des ersten Teilgetriebes mittels einer Betätigungseinrichtung alternativ betätigbar sind.
Aufgrund der oben beschriebenen Betriebsweise ist es möglich, die zweite Kupplung und diese Schaltkupplung mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung alternativ zu betätigen.
Vorzugsweise bilden die zweite Kupplung und die Schaltkupplung ein Schaltkupplungspaket, welches auch eine Neutralposition realisiert, bei der weder die zweite Kupplung noch die Schaltkupplung geschlossen ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Hybrid-Antriebsstrang mit einer zweiten Elektromaschine ausgestattet, die mit der ersten Eingangswelle verbunden ist.
Dabei ist es bevorzugt, wenn die zweite Elektromaschine koaxial zu der ersten Eingangswelle angeordnet ist.
Vorzugsweise ist die erste Elektromaschine in axialer Richtung zwischen der zweiten Elektromaschine und der Getriebeanordnung angeordnet.
Generell kann die erste Kupplung als Reibkupplung, als Synchron-Schaltkupplung oder als Klauenkupplung realisiert sein. Die zweite Kupplung kann vorzugsweise als Synchron-Schaltkupplung oder als Klauenkupplung realisiert sein. Die Schaltkupplungen können ebenfalls entweder als Synchron-Schaltkupplungen oder als Klauenkupplung realisiert werden.
Sofern die zweite Elektromaschine vorhanden ist, sind diese Kupplungen vorzugsweise zumindest teilweise als Klauenkupplung realisiert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Rotor der ersten Elektromaschine über eine Vorübersetzung mit der zweiten Eingangswelle verbunden und/oder ist ein Rotor der zweiten Elektromaschine über eine Vorübersetzung mit der ersten Eingangswelle verbunden.
Bei dieser Ausführungsform können die erste bzw. die zweite Elektromaschine vergleichsweise klein ausgeführt werden. Hierdurch können höhere Drehzahlen der betreffenden Elektromaschine eingerichtet werden, und das notwendige Drehmoment der jeweiligen Elektromaschine kann geringer sein.
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.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges;
2 eine Schalttabelle für verbrennungsmotorische Gangstufen des Hybrid-Antriebsstranges der 1;
3 eine Schalttabelle für elektromotorische Gangstufen des Hybrid-Antriebsstranges der 1;
4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges;
5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges;
6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges;
7 eine schematische Darstellung einer ersten Kupplung eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges;
8 eine schematische Darstellung einer ersten Kupplung eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges;
9 eine alternative Ausführungsform einer ersten Kupplung eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges;
10 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges; und
11 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges.

In 1 ist ein Hybrid-Antriebsstrang schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.
Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist einen Verbrennungsmotor 12 auf, dessen Kurbelwelle fest mit einer Antriebswelle 14 verbunden ist.
Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist ferner eine Hybrid-Getriebeanordnung 16 auf, die von der Antriebswelle 14 bereitgestellte Antriebsleistung auf eine Leistungsverteilungseinrichtung 18 führen kann, die dazu ausgebildet ist, Antriebsleistung auf angetriebene Räder 20L, 20R des Kraftfahrzeuges zu verteilen.
Ferner beinhaltet der Hybrid-Antriebsstrang 10 eine Steuereinrichtung 22 zum Ansteuern diverser Komponenten des Hybrid-Antriebsstranges 10, wie sie nachfolgend erläutert werden.
Die Hybrid-Getriebeanordnung 16 beinhaltet eine erste Eingangswelle 24, die koaxial zu der Antriebswelle 14 angeordnet ist. Ferner weist die Hybrid-Getriebeanordnung 16 eine zweite Eingangswelle 26 auf, die koaxial zu der ersten Eingangswelle 24 angeordnet ist, und zwar in Form einer Hohlwelle, die zumindest abschnittsweise um die erste Eingangswelle 24 herum angeordnet ist. Genauer gesagt erstreckt sich die erste Eingangswelle 24 vollständig durch die zweite Eingangswelle 26 hindurch. Die Antriebswelle 14 und die erste Eingangswelle 24 sind über eine erste Kupplung K0 miteinander verbindbar, die mittels einer ersten Betätigungseinrichtung S1 betätigbar ist, d.h. geöffnet oder geschlossen werden kann. Die erste Kupplung K0 kann eine formschlüssige Kupplung sein wie eine Klauenkupplung oder eine Synchron-Schaltkupplung, kann jedoch auch eine Reibkupplung sein.
Die Hybrid-Getriebeanordnung 16 beinhaltet ferner eine Ausgangswellenanordnung 28 mit einer einzelnen Ausgangswelle 30. Die Ausgangswelle 30 ist bei dem Hybrid-Antriebsstrang 10 der 1 koaxial zu der ersten Eingangswelle 24 angeordnet.
Die Hybrid-Getriebeanordnung 16 beinhaltet ferner eine Vorgelegewelle 32, die achsparallel zu den Eingangswellen 24, 26 angeordnet ist. Die Vorgelegewelle 32 ist über einen Konstanten-Abtriebsradsatz 34 mit der Ausgangswelle 30 verbunden. Der Abtriebsradsatz 34 beinhaltet ein mit der Vorgelegewelle 32 fest verbundenen Festrad 36 und ein mit der Ausgangswelle 30 fest verbundenes Festrad 38, das mit dem Festrad 36 in Eingriff steht (kämmt).
Der Abtriebsradsatz 34 ist an einem axialen Ende der Hybrid-Getriebeanordnung 16 angeordnet, das der Leistungsverteilungseinrichtung 18 zugewandt ist bzw. auf einer dem Verbrennungsmotor 12 abgewandten axialen Seite der Hybrid-Getriebeanordnung 16 angeordnet ist.
Die Hybrid-Getriebeanordnung 16 weist ein der ersten Eingangswelle 24 zugeordnetes erstes Teilgetriebe TG1 und ein der zweiten Eingangswelle 26 zugeordnetes zweites Teilgetriebe TG2 auf.
Das zweite Teilgetriebe TG2 ist auf einer der Leistungsverteilungseinrichtung 18 axial abgewandten Seite des ersten Teilgetriebes TG1 angeordnet und ist dem Verbrennungsmotor 12 zugewandt. Das zweite Teilgetriebe TG2 weist einen ersten Radsatz 40 auf, der einer ersten Gangstufe mit einer Anfahrübersetzung (der niedrigsten Vorwärtsgangstufe der Hybrid-Getriebeanordnung 16) zugeordnet ist, genauer einer ersten verbrennungsmotorischen Gangstufe V1 und gleichzeitig einer ersten elektromotorischen Gangstufe E1.
Der erste Radsatz 40 weist ein mit der zweiten Eingangswelle 26 verbundenes Festrad 42 und ein drehbar an der Vorgelegewelle 32 gelagertes Losrad 44 auf. Das Losrad 44 ist mittels einer Schaltkupplung A mit der Vorgelegewelle 32 verbindbar.
Das zweite Teilgetriebe TG2 weist ferner einen zweiten Radsatz 46 auf, der einer zweiten elektromotorischen Gangstufe E2 zugeordnet ist. Der zweite Radsatz 46 weist ein Festrad 48 auf, das fest mit der zweiten Eingangswelle 26 verbunden ist, sowie ein Losrad 50, das drehbar an der Vorgelegewelle 32 gelagert ist. Das Losrad 50 ist mittels einer Schaltkupplung E mit der Vorgelegewelle 32 verbindbar.
Die Schaltkupplungen A und E bilden ein Schaltkupplungspaket, das mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung S3 betätigbar ist, derart, dass entweder die Schaltkupplung A geschlossen ist oder die Schaltkupplung E oder eine Neutralposition eingerichtet ist, bei der weder die Schaltkupplung A noch die Schaltkupplung E geschlossen ist.
Das erste Teilgetriebe TG1 weist einen dritten Radsatz 52 auf, der einer zweiten verbrennungsmotorischen Gangstufe V2 zugeordnet ist. Der dritte Radsatz 52 weist ein Festrad 54 auf, das fest mit der Vorgelegewelle 32 verbunden ist, sowie ein Losrad 56, das drehbar an der ersten Eingangswelle 24 gelagert ist. Das Losrad 56 ist mittels einer Schaltkupplung B mit der ersten Eingangswelle 24 verbindbar.
Das erste Teilgetriebe TG1 weist ferner einen vierten Radsatz 58 auf, der einen vierten verbrennungsmotorischen Gangstufe V4 zugeordnet ist. Der vierte Radsatz 58 weist ein mit der Vorgelegewelle 32 fest verbundenes Festrad 57 sowie ein drehbar an der ersten Eingangswelle 24 gelagertes Losrad 59 auf. Das Losrad 59 ist mittels einer Schaltkupplung D mit der ersten Eingangswelle 24 verbindbar.
Die oben beschriebenen Schaltkupplungen A, E, die ein Schaltkupplungspaket bilden, liegen in einer ersten Kupplungsebene 60.
Die erste Kupplungsebene 60 ist zwischen dem ersten Radsatz 40 und dem zweiten Radsatz 46 angeordnet, und zwar in axialer Richtung.
Die Hybrid-Getriebeanordnung 16 weist ferner eine zweite Kupplungsebene 60 auf, die zwischen dem zweiten Radsatz 46 und dem dritten Radsatz 52 angeordnet ist.
In der zweiten Kupplungsebene 62 bilden die Schaltkupplung B und eine zweite Kupplung K3 ein weiteres Schaltkupplungspaket, das mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung S2 betätigbar ist. Die Betätigungseinrichtung S2 kann folglich entweder die zweite Kupplung K3 schließen oder die Schaltkupplung B schließen, oder kann eine Neutralposition einrichten, bei der weder die zweite Kupplung K3 noch die Schaltkupplung B geschlossen ist.
Die zweite Kupplung K3 ist dazu ausgebildet, die erste Eingangswelle 24 und die zweite Eingangswelle 26 miteinander zu verbinden.
Die Hybrid-Getriebeanordnung 16 weist ferner eine dritte Kupplungsebene 63 auf, die in axialer Richtung zwischen dem vierten Radsatz 58 und dem Abtriebsradsatz 34 angeordnet ist. In der dritten Kupplungsebene 63 bilden die Schaltkupplung D und eine Schaltkupplung C ein Schaltkupplungspaket, das mittels einer vierten Betätigungseinrichtung S4 betätigbar ist. Mittels der Betätigungseinrichtung S4 kann entweder die Schaltkupplung D geschlossen werden oder die Schaltkupplung C, oder es kann eine Neutralposition eingerichtet werden, bei der weder die Schaltkupplung D noch die Schaltkupplung C geschlossen ist.
Die Schaltkupplung C ist einer Direktgangstufe zugeordnet, ist also dazu in der Lage, die erste Eingangswelle 24 und die hierzu koaxiale Ausgangswelle 30 miteinander zu verbinden, folglich eine Übersetzung von i=1 in der Hybrid-Getriebeanordnung 16 einzurichten.
Die Antriebswelle 14, die Eingangswellen 24, 26 und die Ausgangswelle 30 liegen auf einer Achse A1. Die Vorgelegewelle 32 liegt auf einer Achse A2. Ein Parksperrenrad P, das einer Parksperreneinrichtung zugeordnet ist, kann an der Vorgelegewelle 32 festgelegt sein, beispielsweise im Bereich der zweiten Kupplungsebene 62 oder der dritten Kupplungsebene 63.
Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist ferner eine erste Elektromaschine 64 (EM1) auf. Die erste Elektromaschine 64 weist einen Stator 66 auf, der an einem Gehäuse 68 festgelegt ist, sowie einen Rotor 70, der drehfest mit der zweiten Eingangswelle 26 verbunden ist.
Die erste Elektromaschine 64 ist koaxial zu der ersten Eingangswelle 24 angeordnet. In axialer Richtung ist die erste Elektromaschine 64 zwischen dem Verbrennungsmotor 12 und dem ersten Radsatz 40 angeordnet. Genauer gesagt ist die erste Elektromaschine 64 zwischen der ersten Kupplung K0 und dem ersten Radsatz 40 angeordnet.
Die zweite Eingangswelle 26 erstreckt sich von der ersten Elektromaschine 64 in axialer Richtung bis hin zu der zweiten Kupplungsebene 62, wo sie mit der ersten Eingangswelle 24 verbindbar ist. Die erste Eingangswelle 24 erstreckt sich ausgehend von der ersten Kupplung K0 durch die zweite Eingangswelle 24 axial hindurch und bildet die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes TG1.
Der Hybrid-Antriebsstrang 10 ist insbesondere für den Längseinbau in einem Kraftfahrzeug ausgelegt.
Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist vier schaltbare Radsätze 40, 46, 52, 58 und einen Konstanten-Radsatz 34 sowie drei Kupplungsebenen 60, 62, 63 auf. Ferner weist der Hybrid-Antriebsstrang 10 zwei Achsen A1, A2 auf und kann folglich radial kompakt bauen.
In 2 ist eine Schalttabelle für verbrennungsmotorische Fahrstufen V1 bis V4 gezeigt. In allen diesen Gangstufen ist die erste Kupplung K0 geschlossen (angedeutet durch ein X in der Schalttabelle der 2).
Eine verbrennungsmotorische erste Gangstufe bzw. Anfahrgangstufe V1 wird eingerichtet, indem zusätzlich zu der ersten Kupplung K0 die Schaltkupplung A und die zweite Kupplung K3 geschlossen werden. Leistung fließt folglich von dem Verbrennungsmotor 12 über die erste Eingangswelle 24 und die zweite Kupplung K3 zu der Schaltkupplung A, und von dort zu der Vorgelegewelle 32 und von hier über den Konstanten-Radsatz 34 zu der Ausgangswelle 30. Die hierdurch eingerichtete Übersetzung ist die Übersetzung, die beispielsweise zum Anfahren genutzt werden kann. Wenn die erste Kupplung K0 als Reibkupplung ausgebildet ist, kann dann, wenn die Schaltelemente K0, K3, A geschlossen sind, die erste Kupplung K0 bei laufendem Verbrennungsmotor 12 allmählich geschlossen werden, um einen Anfahrvorgang über den ersten Radsatz 40 einzuleiten, der der ersten verbrennungsmotorischen Gangstufe V1 und der ersten elektromotorischen Gangstufe E1 zugeordnet ist.
Zum Wechseln in die zweite verbrennungsmotorische Gangstufe V2 werden die Schaltelemente K3 und A geöffnet und die Schaltkupplung B wird geschlossen, die dem dritten Radsatz 52 zugeordnet ist. Die dritte und die vierte verbrennungsmotorische Vorwärtsgangstufe V3, V4 werden entsprechend durch Schließen der Schaltkupplung C bzw. D eingerichtet.
Der Tabelle der 2 ist zu entnehmen, dass die Schaltkupplung E bei keiner verbrennungsmotorischen Gangstufe geschlossen wird. Die Übersetzung des zweiten Radsatzes 46, der der Schaltkupplung E zugeordnet ist, ist insbesondere nicht an die Übersetzungsreihe der Vorwärtsgangstufen V1 bis V4 angepasst. Ferner ist die Steuereinrichtung 22 dazu eingerichtet, im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb die Schaltkupplung E nicht zu betätigen.
Der Hybrid-Antriebsstrang 10 ist ferner dazu eingerichtet, zwei unterschiedliche elektromotorische Gangstufen E1 und E2 einzurichten, wie es in 3 dargestellt ist. In der ersten elektromotorischen Gangstufe E1 ist nur die Schaltkupplung A geschlossen. In der zweiten elektromotorischen Gangstufe ist nur die Schaltkupplung E geschlossen.
Generell ist es möglich, noch weitere elektromotorische Gangstufen einzurichten, wenn die zweite Kupplung K3 geschlossen wird und eine der Schaltkupplungen B, C, D geschlossen wird. Dies wird jedoch in einer überwiegenden Anzahl von Applikationen nicht notwendig sein.
Alle Gangstufen der Hybrid-Getriebeanordnung 16 außer der Direktgangstufe V3 werden über einen jeweiligen Radsatz mit zugehörigem Schaltelement gebildet. Antriebsleistung fließt dabei von einer der Eingangswellen 24, 26 zu der Vorgelegewelle 32 und anschließend über den Abtriebsradsatz auf die Hauptachse S und damit die Ausgangswelle 30.
Bei einem elektromotorischen Fahrbetrieb in der ersten elektromotorischen Gangstufe E1 sind alle verbrennungsmotorischen Gänge V1, V2, V3, V4 zustartbar.
Die erste elektrische Maschine 64 ermöglicht einen rein elektrischen Fahrzeugantrieb zum Anfahren und zum Fahren vorwärts und rückwärts. Ein verbrennungsmotorischer Rückwärtsfahrbetrieb ist nicht vorgesehen.
Die erste Kupplung K0 kann auch entfallen. In diesem Fall wird die erste Maschine 64 auch zum Anfahren verwendet, bis der Verbrennungsmotor seine Minimaldrehzahl erreicht hat, ab der er zugestartet werden kann.
Die erste Elektromaschine 64 kann ferner zur Stützung der Zugkraft bei verbrennungsmotorischen Schaltungen verwendet werden. Die erste Gangstufe V1/E1 kann in einen elektrischen Fahrbetrieb vom Anfahren bis zu mittleren Fahrgeschwindigkeiten von beispielsweise etwa 70 bis 100 km/h genutzt werden. Die zweite Gangstufe E2 ermöglicht ein Starten des Verbrennungsmotors in den Gangstufen V2, V3, V4. Da die zweite elektronische Gangstufe E2 typischerweise nur bei höheren Geschwindigkeiten genutzt wird, ist ein Zustarten des Verbrennungsmotors in der Gangstufe V1 ohnehin nicht erforderlich.
Nachfolgend werden weitere Ausführungsformen von Hybrid-Antriebssträngen beschrieben, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Hybrid-Antriebsstrang der 1 entsprechen. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
Bei dem in 4 gezeigten Hybrid-Antriebsstrang 10' ist eine Hybrid-Getriebeanordnung 16' vorgesehen, deren Teilgetriebe TG1 identisch ist zu dem Teilgetriebe TG1 des Hybrid-Antriebsstranges 10 der 1. In dem zweiten Teilgetriebe TG2' sind die Radsätze 40', 46' so ausgebildet, dass sie jeweilige Festräger 42', 48' aufweisen, die mit der Vorgelegewelle 32 fest verbunden sind, und jeweilige Losräder 44', 50', die an der zweiten Eingangswelle 26 drehbar gelagert sind. Entsprechend ist das Schaltkupplungspaket mit den Schaltkupplungen A, E nicht auf der Vorgelegewelle 32 angeordnet, wie bei der Ausführungsform der 1, sondern koaxial zu der zweiten Eingangswelle 26. Hierdurch können die Betätigungseinrichtungen mit zugeordneten Schaltgabeln oder -schwingen an nur einer Achse angeordnet werden, was die Betätigung einfacher macht (siehe Betätigungseinrichtungen S3', S2, S4 in 4).
Ein weiterer Vorteil ist jener, dass die Hybrid-Getriebeanordnung 16' nun einfach auch mit mehreren Vorgelegewellen ausgeführt werden kann (siehe beispielsweise 5).
Der Hybrid-Antriebsstrang 10' unterscheidet sich von dem Hybrid-Antriebsstrang 10 der 1 zudem dadurch, dass er eine zweite Elektromaschine 72 aufweist, die einen mit dem Gehäuse 68 verbundenen Stator 76 und einen Rotor 78 aufweist, der fest mit der ersten Eingangswelle 24 verbunden ist. Die zweite Elektromaschine 72 (EM2) ist koaxial zu der ersten Eingangswelle 24 angeordnet und ist vorzugsweise axial direkt benachbart zu der ersten Elektromaschine 64 angeordnet. Die erste Elektromaschine 64 ist vorzugsweise in axialer Richtung zwischen der Hybrid-Getriebeanordnung 16' und der zweiten Elektromaschine 72 angeordnet.
Mit der zweiten Elektromaschine 72 lassen sich eine Vielzahl von weiteren Funktionen realisieren. Zum einen ist ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb mittels der zweiten Elektromaschine 72 möglich, und zwar unter Verwendung der gleichen Gangstufen V1 bis V4, die auch für den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb verwendet werden. Hierbei ist allerdings vorzusehen, dass die erste Eingangswelle 24 über eine erste Kupplung K0 mit dem Verbrennungsmotor 14 verbunden ist, um den Verbrennungsmotor 12 abkoppeln zu können, während die zweite Elektromaschine 72 Antriebsleistung für einen Fahrbetrieb bereitstellt.
Im rein elektrischen Fahrbetrieb sind Lastschaltungen möglich, indem die erste Elektromaschine 64 die Zugkraft stützt, wenn die zweite Elektromaschine 72 schaltet, und umgekehrt. Im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb bleibt die erste Kupplung K0 (in 4 nicht dargestellt) immer geschlossen. Auf diese Weise ist der Verbrennungsmotor 12 dann immer mit der zweiten Elektromaschine 72 verbunden, die auch für einen Boostbetrieb oder dergleichen eingesetzt werden kann.
Wenn ein rein elektrischer Fahrbetrieb mittels der ersten Elektromaschine 24 eingerichtet ist, kann der Verbrennungsmotor 12 mittels der zweiten Elektromaschine 72 gestartet werden. Ferner kann der Verbrennungsmotor 12 im elektrischen Fahrbetrieb mittels der ersten Elektromaschine 64 die zweite Elektromaschine 72 generatorisch betreiben (z.B. zur Bordnetzversorgung).
Ferner ist ein serielles Kriechen und Fahren vorwärts/rückwärts möglich. Mit anderen Worten kann der Verbrennungsmotor 12 die zweite Elektromaschine 72 als Generator betreiben und damit einen elektrischen Energiespeicher aufladen, während die erste Elektromaschine 64 einen elektrischen Fahrbetrieb einrichtet.
Die zweite Elektromaschine 72 ist vorzugsweise kleiner ausgeführt als die erste Elektromaschine 64. Ein elektrischer Fahrbetrieb wird daher überwiegend mittels der ersten Elektromaschine 64 eingerichtet.
Die zweite Elektromaschine 72 kann beim Ankoppeln und bei Schaltungen zur Unterstützung der Drehzahlregelung des Verbrennungsmotors 12 verwendet werden. Die zweite Elektromaschine 72 kann beim Entlasten der Schaltelemente K3, B, C, D unterstützen, indem die zweite Elektromaschine 72 generatorisch arbeitet, Der erzeugte Strom kann von der ersten Elektromaschine 64 zur Zugkraftunterstützung genutzt werden.
Die zweite Elektromaschine 72 kann über E1 oder E2 die Zugkraft aufrechterhalten, wenn ein Wechsel bei den Schaltelementen K3, B, C, D erfolgt. Über die zweite Kupplung K3 kann die zweite Elektromaschine 72 mit dem Verbrennungsmotor verbunden werden (die erste Kupplung K0 ist dann geschlossen oder nicht vorhanden). Auf diese Weise kann die zweite Elektromaschine 72 den Verbrennungsmotor starten oder generatorisch zur Stromerzeugung für einen Verbraucher beispielsweise im Fahrzeugstillstand dienen.
Nachstehend wird ein Beispiel einer Lastschaltung V1 nach V2 im Hybridbetrieb beschrieben. Ausgangspunkt ist die erste Vorwärtsgangstufe V1 im verbrennungsmotorischen bzw. Hybrid-Fahrbetrieb, wobei die Schaltelemente K0, K3 und A geschlossen sind.
Anschließend erfolgt ein Lastabbau an der zweiten Kupplung K3 und gleichzeitig ein Lastaufbau an der ersten Elektromaschine 64. Der Lastabbau kann erfolgen, indem der Verbrennungsmotor 12 und die zweite Elektromaschine 72 das Moment abbauen oder dann, wenn die zweite Elektromaschine 72 das Verbrennungsmotor-Drehmoment generatorisch ausgleicht, so dass die Summe der Drehmomente von Verbrennungsmotor 12 und zweiter Elektromaschine 72 in etwa Null ist. Anschließend wird die zweite Kupplung K3 geöffnet. Dann wird die Drehzahl von Verbrennungsmotor 12 und zweiter Elektromaschine 72 abgesenkt, so dass die Schaltkupplung B synchron wird. Hierzu kann die zweite Elektromaschine 72 beispielsweise generatorisch arbeiten (was bevorzugt ist), oder der Verbrennungsmotor 12 kann in den Schubbetrieb gehen. Anschließend kann die Schaltkupplung B geschlossen werden, um die Vorwärtsgangstufe V2 einzulegen.
Mit dem Hybrid-Antriebsstrang 10' ist ferner eine Absenkung der Drehzahl der ersten Elektromaschine 64 im Hybridbetrieb möglich. Wenn die zweite Kupplung K3 geöffnet ist, kann lastfrei im Hintergrund von E1 nach E2 gewechselt werden. Hierdurch kann die Drehzahl der ersten Elektromaschine 64 abgesenkt werden. Diese Umschaltung erfolgt, während der Verbrennungsmotor 12 (und/oder die zweite Elektromaschine 72) in einem der Gänge V2, V3, V4 die Zugkraft aufrechterhält.
Ferner ist es mit dem Hybrid-Antriebsstrang 10' möglich, die erste Elektromaschine 64 im Hybridbetrieb abzukoppeln, wenn der Verbrennungsmotor 12 eine der Gangstufen V2, V3, V4 nutzt. So ist ein effizienter verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb möglich.
Ferner kann die zweite Elektromaschine 72 so ausgebildet werden, dass sie keine wesentlichen Fahrfunktionen erfüllen muss.
Insgesamt ergeben sich mit dem Hybrid-Antriebsstrang 10' ein einfacher Aufbau, eine kompakte Bauweise, geringe Bauteilbelastungen und geringe Getriebeverluste. Der Verzahnungswirkungsgrad ist gut, und es kann eine gute Übersetzungsreihe eingerichtet werden. Ferner sind, abgesehen von der ersten Kupplung K0, nur drei Betätigungseinrichtungen S2, S3', S4 notwendig.
In 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Hybrid-Antriebsstranges 10" dargestellt, der hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Hybrid-Antriebsstrang der 4 entspricht. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
Vorliegend weist die Hybrid-Getriebeanordnung 16" zwei Vorgelegewellen 32A, 32B auf. Die Losräder der Radsätze für die Gangstufen V1, E2, V2, V4 stehen jeweils mit einem Festrad der zwei Vorgelegewellen 32A, 32B in Eingriff. Die Vorgelegewellen 32A, 32B sind über einen Abtriebsradsatz 34" mit der Ausgangswelle 30 verbunden, wobei der Abtriebsradsatz 34" ein mit der Ausgangswelle 30 verbundenes Festrad und jeweils ein mit der jeweiligen Vorgelegewelle 32A, 32B verbundenes Festrad 36A, 36B aufweist.
Der erste Radsatz 40" weist beispielsweise das Losrad 44" an der zweiten Eingangswelle 26 sowie zwei Festräder 42A, 42B an den Vorgelegewellen 32A, 32B auf. In entsprechender Weise weist beispielsweise der Radsatz für die Vorwärtsgangstufe V2 ein Losrad 56" an der ersten Eingangswelle 24 auf, sowie zwei Festräder 54A, 54B, die an den jeweiligen Vorgelegewellen 32A, 32B festgelegt sind.
Die beiden Vorgelegewellen 32A, 32B dienen der Leistungsteilung. Hierdurch kann die Hybrid-Getriebeanordnung 16" axial kürzer bauen, da eine geringere Verzahnungsbreite zur Übertragung der jeweiligen Leistung über die Radsätze ausreicht.
In 6 ist eine weitere Ausführungsform eines Hybrid-Antriebsstranges 10''' gezeigt, bei dem die axiale Anordnung der Radsätze 52"', 58''' vertauscht ist. Hierdurch bilden die zweite Kupplung K3 und die Schaltkupplung D ein gemeinsames Schaltkupplungspaket, und die Schaltkupplung B und die Schaltkupplung C bilden ein gemeinsames Schaltkupplungspaket. Dieser Radsatzaufbau kann generell auch bei den oben beschriebenen Hybrid-Antriebssträngen verwendet werden.
In 7 ist eine weitere Ausführungsform eines Hybrid-Antriebsstranges 10^IV gezeigt. Bei dem Hybrid-Antriebsstrang 10^IV ist die Ausgangswelle 30^IV durch die Vorgelegewelle 32^IV gebildet. Es ergibt sich folglich ein Achsversatz zwischen dem Antrieb (entsprechend der Achse A1) und dem Abtrieb (entsprechend der Achse A2).
Bei dieser Ausführungsform weist die Hybrid-Getriebeanordnung 16^IV keinen Konstanten-Abtriebsradsatz 34 auf. Anstelle dieses Radsatzes ist ein schaltbarer Radsatz für die Vorwärtsgangstufe V3 vorgesehen, der in 7 mit 79 bezeichnet ist. Der Radsatz 79 (fünfter Radsatz) weist ein an der ersten Eingangswelle 24 gelagertes Losrad und ein mit der Vorgelegewelle 32^IV fest verbundenes Festrad auf.
In den 8 und 9 sind alternative Ausführungsformen von ersten Kupplungen gezeigt. In 8 ist eine erste Kupplung KO^v gezeigt, die als Klauenkupplung ausgebildet ist. Diese Variante findet insbesondere dann Anwendung, wenn der Hybrid-Antriebsstrang 10^v eine zweite Elektromaschine 72 aufweist.
In 9 ist eine weitere erste Kupplung K0^VI eines Antriebsstranges 10^VI dargestellt, die als Reibkupplung ausgebildet ist. Der Vorteil ist, dass eine derartige Reibkupplung auch unter Last öffnen kann, z.B. bei einer Vollbremsung oder bei einer Fehlfunktion im Verbrennungsmotor 12. Ferner kann eine solche erste Kupplung K0^VI auch unter Differenzdrehzahl geschlossen werden, so dass ein sogenannter „Schwungstart“ des Verbrennungsmotors 12 mit der zweiten Elektromaschine 72 möglich ist (Ausnutzung der Trägheitsmasse der zweiten Elektromaschine 72 zum Verbrennungsmotorstart).
Die zwei ersten Kupplungen K0^V, K0^VI können bei jedem der vorliegend beschriebenen Hybrid-Antriebssträngen Verwendung finden.
10 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Hybrid-Antriebsstranges 10^VII. Die Hybrid-Getriebeanordnung 16^VII kann einer der Hybrid-Getriebeanordnungen 16 entsprechen, wie sie oben zu den anderen Hybrid-Antriebssträngen beschrieben worden sind.
Vorliegend sind die erste Elektromaschine 64^VII und die zweite Elektromaschine 72^VII jeweils über eine Vorübersetzung 80-1 bzw, 80-2 mit ihren zugehörigen Wellen (erste Eingangswelle 24 bzw. zweite Eingangswelle 26) verbunden.
Die erste Elektromaschine 64^VII weist einen Rotor 70^VII auf, der mit einem Hohlrad 84-1 eines Planetenradsatzes 82-1 verbunden ist. Der Planetenradsatz 82-1 weist ferner ein Sonnenrad 86-1 auf, das mit dem Gehäuse 68 verbunden ist. Ferner weist der Planetenradsatz 82-1 einen Planetenträger 88-1 auf, der mit der zweiten Eingangswelle 26 fest verbunden ist.
In entsprechender Weise ist die zweite Elektromaschine 72^VII über eine Vorübersetzung 80-2 in Form eines Planetenradsatzes 82-2 mit der ersten Eingangswelle 24 verbunden, wobei der zweite Planetenradsatz 82-2 ein mit dem Rotor 78^VII fest verbundenes Hohlrad 84-2 aufweist. Ein Sonnenrad 86-2 des Planetenradsatzes 82-2 ist mit dem Gehäuse 68 verbunden. Ein Planetenträger 88-2 des Planetenradsatzes 82-2 ist mit der ersten Eingangswelle 24 drehfest verbunden.
Durch die Vorübersetzungen können die Elektromaschinen 64^VII, 72^VII klein ausgeführt werden. Dies kann zu einem geringeren Elektromaschinen-Drehmoment und zu höheren Elektromaschinen-Drehzahlen führen.
In 11 ist eine weitere Ausführungsform eines Hybrid-Antriebsstranges 10^VIII gezeigt, der im Wesentlichen auf dem Hybrid-Antriebsstrang 10' der 4 basiert. Das Schaltkupplungspaket mit den Schaltkupplungen A, E ist vorliegend an der Vorgelegewelle 32 vorgesehen, kann jedoch auch an der zweiten Eingangswelle 26 vorgesehen sein. Im Unterschied zu dem Hybrid-Antriebsstrang 10' ist die Direktgangstufe nicht die Vorwärtsgangstufe V3, sondern die Vorwärtsgangstufe V4, die mittels der Schaltkupplung D geschaltet wird. Ferner ist anstelle des Radsatzes 58 für die Vorwärtsgangstufe V4 bei dem Hybridantriebsstrang 10^VIII ein Radsatz 79^VIII für die Vorwärtsgangstufe 3 vorgesehen, der mittels der Schaltkupplung C geschaltet wird. Die Schaltkupplungen C und D bilden ein Schaltkupplungspaket, das mittels einer Betätigungseinrichtung (z.B. S4) betätigbar ist. Die höchste Vorwärtsgangstufe V4 ist folglich als Direktgangstufe ausgebildet. Die ersten Vorwärtsgangstufen V1, V2, V3 können dabei vorzugsweise kürzer ausgeführt werden. Bei dieser Ausführungsform kann eine Übersetzung in der Leistungsverteilungseinrichtung 18 (z.B. Achsdifferenzial) länger ausgeführt werden.
Bezugszeichenliste

10: Hybrid-Antriebsstrang
12: Verbrennungsmotor
14: Antriebswelle
16: Hybrid-Getriebeanordnung
18: Leistungsverteilungseinrichtung
20: angetriebene Räder
22: Steuereinrichtung
24: erste Eingangswelle
26: zweite Eingangswelle
28: Ausgangswelleanordnung
30: Ausgangswelle
32: Vorgelegewelle
34: Abtriebsradsatz
36: Festrad (34)
38: Festrad (34)
40: erster Radsatz (V1/E1)
42: Festrad
44: Losrad
46: zweiter Radsatz (E2)
48: Festad
50: Losrad
52: dritter Radsatz (V2)
54: Festrad
56: Losrad
57: Festrad (58)
58: vierter Radsatz (V4)
59: Losrad (58)
60: erste Kupplungsebene
62: zweite Kupplungsebene
63: dritte Kupplungsebene
64: erste Elektromaschine EM1

66: Stator
68: Gehäuse
70: Rotor
72: zweite Elektromaschine EM2
76: Stator
78: Rotor
79: fünfter Radsatz (V3)
80: Vorübersetzungen
82: Planetenradsätze
84: Hohlrad
86: Sonnenrad
88: Planetenträger
TG1: erstes Teilgetriebe
TG2: zweites Teilgetriebe
A1 - A3: Achsen
A - E: Schaltkupplungen für Gangradsätze
K0: Erste Kupplung
K3: zweite Kupplung
S1 - S4: 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 102010030573 A1 [0005]
DE 102011005451 A1 [0005, 0006]
US 2017/0129323 A1 [0007, 0008]

Claims

Hybrid-Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug, mit - einer Antriebswelle (14), an die ein Verbrennungsmotor (12) anschließbar ist, - einer Getriebeanordnung (16), die ein erstes und ein zweites Teilgetriebe (TG1, TG2) aufweist, - einer ersten Eingangswelle (24) des ersten Teilgetriebes (TG1), die mit der Antriebswelle (14) verbunden oder die über eine erste Kupplung (K0) mit der Antriebswelle (14) verbindbar ist, - einer zweiten Eingangswelle (26) des zweiten Teilgetriebes (TG2), - einer Ausgangswellenanordnung (28), - einer ersten Elektromaschine (64), die mit der zweiten Eingangswelle (26) verbunden ist, wobei das erste Teilgetriebe (TG1) und das zweite Teilgetriebe (TG2) über eine zweite Kupplung (K3) miteinander verbindbar sind, wobei eine erste Gangstufe (V1) für einen verbrennungsmotorischen Betrieb in dem zweiten Teilgetriebe (TG2) angeordnet ist und wobei alle anderen Gangstufen (V2, V3, V4) für den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb in dem ersten Teilgetriebe (TG1) angeordnet sind.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die erste Gangstufe (V1) für den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb als erste Gangstufe (E1) für einen elektromotorischen Fahrbetrieb mittels der ersten Elektromaschine (64) ausgebildet ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite Teilgetriebe (TG2) genau zwei Gangstufen (E1, E2) aufweist, von denen eine (E2) nicht für einen verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb ausgelegt ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Getriebeanordnung (16) fünf Gangstufen (V1/E1, E2, V2, V3, V4) aufweist, von denen vier (V1/E1, V2, V3, V4) für den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb eingerichtet sind.
Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Ausgangswellenanordnung (28) durch eine einzelne Ausgangswelle (30) gebildet ist, die vorzugsweise konzentrisch zu der ersten Eingangswelle (24) angeordnet ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1-5, wobei eine Gangstufe (V3; V4) als Direktgangstufe ausgebildet ist, bei der die erste Eingangswelle (24) und die Ausgangswellenanordnung (28) direkt miteinander verbunden sind.
Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Getriebeanordnung (16) wenigstens eine Vorgelegewelle (32) aufweist, die achsparallel zu der ersten Eingangswelle (24) angeordnet ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 7, wobei die Vorgelegewelle (32) über einen Konstanten-Abtriebsradsatz (34) mit der Ausgangswellenanordnung (28) verbunden ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 7, wobei die Vorgelegewelle (32^IV) eine Ausgangswelle (30^IV) der Ausgangswellenanordnung (28^IV) bildet.
Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die zweite Kupplung (K3) und eine Schaltkupplung (B; D) für eine Gangstufe (V2; V4) des ersten Teilgetriebes (TG1) mittels einer Betätigungseinrichtung (S2) alternativ betätigbar sind.
Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine zweite Elektromaschine (72) mit der ersten Eingangswelle (24) verbunden ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 11, wobei die zweite Elektromaschine (72) koaxial zu der ersten Eingangswelle (24) angeordnet ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei eine erste Kupplung (K0) und/oder eine zweite Kupplung (K3) und/oder wenigstens eine Schaltkupplung (A, B, C, D, E) als Klauenkupplung realisiert ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei ein Rotor (70^VII) der ersten Elektromaschine (64^VII) über eine Vorübersetzung (80-1) mit der zweiten Eingangswelle (26) verbunden ist und/oder wobei ein Rotor (78 ^VII) der zweiten Elektromaschine (72^VII) über eine Vorübersetzung (80-2) mit der ersten Eingangswelle (24) verbunden ist.
Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Hybrid-Antriebsstranges nach einem der Ansprüche 1-14, wobei der Hybrid-Antriebsstrang (10) ein erstes Teilgetriebe (TG1) und ein zweites Teilgetriebe (TG2) aufweist, die über eine Kupplung (K3) miteinander verbindbar sind, wobei das erste Teilgetriebe (TG1) wenigstens zwei, insbesondere drei Gangstufen (V2, V3, V4) aufweist und eingangsseitig mit einem Verbrennungsmotor (12) verbunden ist und wobei das zweite Teilgetriebe (TG2) wenigstens zwei Gangstufen (E1, E2) aufweist und eingangsseitig mit einer ersten Elektromaschine (64) verbunden ist, wobei ein Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges in einer ersten Gangstufe sowohl in einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb als auch in einem elektromotorischen Fahrbetrieb mittels der ersten Elektromaschine (64) über eine Gangstufe (V1/E1) des zweiten Teilgetriebes (TG2) erfolgt und wobei die andere Gangstufe (E2) des zweiten Teilgetriebes (TG2) in dem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb nicht genutzt wird.