DE102019212148A1 - Hybrid drive train for a motor vehicle and method for its operation - Google Patents

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Fabian Kutter
Johannes Kaltenbach
Max Bachmann
Thomas Martin
Michael Wechs
Peter Ziemer
Martin Brehmer
Oliver BAYER
Thomas Kroh
Matthias Horn
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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.Hybrid drive train (10) for a motor vehicle, with a drive shaft (14) to which an internal combustion engine (12) can be connected, with a transmission arrangement (16) which has a first and a second sub-transmission (TG1, TG2) with a first input shaft (24) of the first sub-gearbox (TG1), which is connected to the drive shaft (14) or which can be connected to the drive shaft (14) via a first clutch (K0), to a second input shaft (26) of the second sub-gearbox (TG2 ), with an output shaft arrangement (28), with a first electric machine (64) which is connected to the second input shaft (26), the first sub-transmission (TG1) and the second sub-transmission (TG2) to one another via a second clutch (K3) can be connected, a first gear stage (V1) for internal combustion engine operation being arranged in the second sub-transmission (TG2) and all other gear stages (V2, V3, V4) for internal combustion engine operation in the first sub-transmission (TG1) are arranged.

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.The present invention relates to a hybrid drive train for a motor vehicle, with a drive shaft to which an internal combustion engine can be connected, with a transmission arrangement that has a first and a second partial transmission, with a first input shaft of the first partial transmission that is connected to or with the drive shaft which can be connected to the drive shaft via a first clutch, to a second input shaft of the second sub-transmission, to an output shaft arrangement and to a first electric machine connected to the second input shaft, the first sub-transmission and the second sub-transmission being connectable to each other via a second clutch are.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Antriebsstranges, insbesondere eines Hybrid-Antriebsstranges der oben bezeichneten Art.The present invention also relates to a method for operating a hybrid drive train, in particular a hybrid drive train of the type referred to above.

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.Hybrid drive trains for motor vehicles generally have an internal combustion engine that can provide drive power to drive the motor vehicle, and an electric machine that can provide drive power for the motor vehicle as an alternative or in addition to the internal combustion engine, depending on the operating mode.

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.In the case of hybrid drive trains, a distinction is made between a large number of different concepts, each of which provides a different connection between the electric machine and the transmission arrangement. In the case of double clutch transmissions, a typical variant can be seen in arranging an electrical machine concentrically to an input element of the double clutch arrangement. It is also known to assign an electrical machine to one of the two sub-transmissions in double clutch transmissions.

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 ).It is also known to arrange an electrical machine concentrically to a first input shaft, a rotor of the electrical machine being connected to a hollow shaft which is arranged around the first input shaft. The hollow shaft and the input shaft are each connected to an output shaft via a plurality of gear sets (e.g. DE 10 2010 030 573 A1 or 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.From the above document DE 10 2011 005 451 A1 It is also known to connect a second electrical machine directly to the input shaft, so that this second electrical machine can be designed, for example, as a starter generator.

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.It is also from the document US 2017/0129323 A1 known to equip a hybrid transmission with an inner primary shaft and a hollow primary shaft which are arranged concentrically to one another, one primary shaft being connected to an electric machine and the other primary shaft being connected to an internal combustion engine without providing a separating clutch between the other primary shaft and the internal combustion engine. A secondary shaft is connected to wheels of the vehicle through a differential. Furthermore, a transfer shaft is provided in order to transmit a movement of at least one of the primary waves to the secondary shaft and in order to couple the primary waves. The electrical machine is arranged at an end of the primary shafts axially opposite the internal combustion engine.

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.The hybrid transmission from the document US 2017/0129323 A1 has become known, enables a variety of operating modes. In one variant, a second electrical machine is connected to the transfer shaft via a gear set. This leads to a further large number of possible operating modes.

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.Against the above background, it is an object of the invention to provide an improved hybrid drive train for a motor vehicle and an improved method for operating such a hybrid drive train.

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.The above object is achieved by a hybrid drive train for a motor vehicle, with a drive shaft to which an internal combustion engine can be connected, with a gear arrangement which has a first and a second partial transmission, with a first input shaft of the first partial transmission that connects to the drive shaft or which can be connected to the drive shaft via a first clutch, with a second input shaft of the second sub-transmission, with an output shaft arrangement, and with a first electric machine which is connected to the second input shaft, the first sub-transmission and the second sub-transmission via a second Clutches can be connected to one another, with a first gear stage for internal combustion engine operation being arranged in the second sub-transmission and all other gear stages for internal combustion engine driving operation being arranged in the first sub-transmission.

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.Furthermore, the above object is achieved by a method for operating a hybrid drive train of a motor vehicle, in particular a hybrid drive train of the type according to the invention, the hybrid drive train having a first partial transmission and a second partial transmission which can be connected to one another via a clutch the first partial transmission has at least two gear steps and on the input side with one Internal combustion engine is connected and wherein the second sub-transmission has at least two gears and is connected on the input side to a first electric machine, with a driving operation of the motor vehicle in a first gear (starting gear) both in an internal combustion engine driving mode and in an electric motor driving mode by means of the first electric machine via a Gear stage of the second sub-transmission takes place and the other gear stage of the second sub-transmission is not used in the internal combustion engine driving mode.

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.The hybrid drive train enables the internal combustion engine to be started in all of the gears provided for internal combustion engine driving when driving with an electric motor via the first gear stage of the second sub-transmission, which is designed as the main gear ratio for electric motor driving. In other words, the hybrid drive train enables at least two different gear stages in the purely electric motor driving mode. In the internal combustion engine driving mode, at least three, but preferably at least four gear steps are used, one of which is assigned to the second sub-transmission and the others to the first sub-transmission.

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.The first gear stage for internal combustion engine operation in the second partial transmission is preferably a starting gear stage. This gear stage is preferably used both in the internal combustion engine driving mode and in an electric motor driving mode by means of the first electric machine to carry out a starting process of the motor vehicle.

Die zweite Gangstufe des zweiten Teilgetriebes wird in dem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb nicht genutzt.The second gear of the second partial transmission is not used in the internal combustion engine driving mode.

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.The gear ratio of the second gear stage of the second sub-transmission is preferably not adapted to a gear ratio series that is set up for the forward gear stages in internal combustion engine driving. The transmission arrangement preferably has a control arrangement which is set up not to use the second gear stage of the second partial transmission for the internal combustion engine driving operation.

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.If the first gear stage is used in the second partial transmission in the internal combustion engine driving mode, the second clutch is closed in order to connect the first partial transmission and the second partial transmission to one another. In all other gears for internal combustion engine driving, the second clutch is always open.

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.To carry out the starting process, it is preferred if, on the one hand, the second clutch is closed in order to connect the first and second partial transmissions to one another, and if subsequently or simultaneously with this a clutch is closed that is assigned to the first gear of the second partial transmission.

Anschließend kann Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor und/oder von der ersten Elektromaschine bereitgestellt werden.Drive power can then be provided by the internal combustion engine and / or by the first electric machine.

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.It is preferred if the drive power is initially provided exclusively by the first electric machine and the internal combustion engine is then started as soon as its idling speed is reached.

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.If the first clutch connects the drive shaft and the first input shaft and the first clutch is designed as a friction clutch, a start-up process can also be carried out exclusively using the internal combustion engine power by gradually closing the first clutch.

Die Aufgabe wird vollkommen gelöst.The task is completely solved.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Gangstufe für den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb als erste Gangstufe für einen elektromotorischen Fahrbetrieb mittels der ersten Elektromaschine ausgebildet.According to a preferred embodiment, the first gear stage for internal combustion engine driving is designed as a first gear stage for electric motor driving by means of the first electric machine.

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.According to a further preferred embodiment, the second sub-transmission has exactly two gear stages, one of which is not designed for internal combustion engine driving.
The two gear stages of the second sub-transmission can preferably be actuated alternatively by means of a single actuating device. The second gear stage of the second partial transmission is preferably designed exclusively for an electromotive driving operation in higher speed ranges. However, it is assumed that the electromotive driving operation by means of the first electric machine takes place predominantly in the first gear.

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.In general, it is preferred if the transmission arrangement has a certain number of, for example, n gear steps, of which n − 1 are set up for internal combustion engine driving. In particular, it is also preferred if the transmission arrangement has exactly five gear steps, four of which are set up for internal combustion engine driving.

Die Ausgangswellenanordnung ist vorzugsweise durch eine einzelne Ausgangswelle gebildet, die vorzugsweise konzentrisch zu der ersten Eingangswelle angeordnet ist.The output shaft arrangement is preferably formed by a single output shaft, which is preferably arranged concentrically with the first input shaft.

Der Hybrid-Antriebsstrang ist bei dieser Ausführungsform insbesondere für einen Längseinbau in einem Kraftfahrzeug ausgebildet.In this embodiment, the hybrid drive train is designed in particular for longitudinal installation in a motor vehicle.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Gangstufe als Direktgangstufe ausgebildet, bei der die erste Eingangswelle und die Ausgangswellenanordnung direkt miteinander verbunden sind.According to a further preferred embodiment, a gear stage is designed as a direct gear stage in which the first input shaft and the output shaft arrangement are directly connected to one another.

Die Direktgangstufe weist vorzugsweise ein Übersetzungsverhältnis von i=1 auf.The direct gear stage preferably has a transmission ratio of i = 1.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Getriebeanordnung wenigstens eine Vorgelegewelle auf, die achsparallel zu der ersten Eingangswelle angeordnet ist.According to a further preferred embodiment, the transmission arrangement has at least one countershaft which is arranged axially parallel to the first input shaft.

Dabei ist es in einer Ausführungsform bevorzugt, wenn die Vorgelegewelle über einen Konstanten-Abtriebsradsatz mit der Ausgangswellenanordnung verbunden ist.It is preferred in one embodiment if the countershaft is connected to the output shaft arrangement via a constant output gear set.

Die unterschiedlichen Gangstufen der Getriebeanordnung werden dabei vorzugsweise über Radsätze eingerichtet, die die erste Eingangswelle oder die zweite Eingangswelle mit der Vorgelegewelle schaltbar verbinden.The different gear stages of the transmission arrangement are preferably set up via gear sets which switchably connect the first input shaft or the second input shaft to the countershaft.

Alternativ ist es möglich, dass die Vorgelegewelle eine Ausgangswelle der Ausgangswellenanordnung bildet.Alternatively, it is possible that the countershaft forms an output shaft of the output shaft arrangement.

Hierbei kann ein Achsversatz zwischen der Antriebsachse und der Abtriebsachse realisiert werden. In diesem Fall weist die Getriebeanordnung vorzugsweise keinen Konstanten-Radsatz auf.An offset between the drive axis and the output axis can be implemented here. In this case, the gear arrangement preferably does not have a constant gear set.

Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn die zweite Kupplung und eine Schaltkupplung für eine Gangstufe des ersten Teilgetriebes mittels einer Betätigungseinrichtung alternativ betätigbar sind.Furthermore, it is advantageous overall if the second clutch and a shift clutch for a gear stage of the first partial transmission can be actuated alternatively by means of an actuating device.

Aufgrund der oben beschriebenen Betriebsweise ist es möglich, die zweite Kupplung und diese Schaltkupplung mittels einer einzelnen Betätigungseinrichtung alternativ zu betätigen.Due to the mode of operation described above, it is possible to operate the second clutch and this clutch alternatively by means of a single operating device.

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.The second clutch and the shift clutch preferably form a shift clutch package which also realizes a neutral position in which neither the second clutch nor the shift clutch is closed.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Hybrid-Antriebsstrang mit einer zweiten Elektromaschine ausgestattet, die mit der ersten Eingangswelle verbunden ist.In a particularly preferred embodiment, the hybrid drive train is equipped with a second electric machine that is connected to the first input shaft.

Dabei ist es bevorzugt, wenn die zweite Elektromaschine koaxial zu der ersten Eingangswelle angeordnet ist.It is preferred here if the second electric machine is arranged coaxially with the first input shaft.

Vorzugsweise ist die erste Elektromaschine in axialer Richtung zwischen der zweiten Elektromaschine und der Getriebeanordnung angeordnet.The first electric machine is preferably arranged in the axial direction between the second electric machine and the transmission arrangement.

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.In general, the first clutch can be implemented as a friction clutch, as a synchronous clutch or as a claw clutch. The second clutch can preferably be implemented as a synchronous clutch or as a claw clutch. The clutches can also be implemented either as synchronous clutches or as claw clutches.

Sofern die zweite Elektromaschine vorhanden ist, sind diese Kupplungen vorzugsweise zumindest teilweise als Klauenkupplung realisiert.If the second electric machine is present, these clutches are preferably at least partially implemented as claw clutches.

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.In a further preferred embodiment, a rotor of the first electric machine is connected to the second input shaft via a pre-transmission and / or a rotor of the second electric machine is connected to the first input shaft via a pre-transmission.

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.In this embodiment, the first and the second electric machine can be made comparatively small. In this way, higher speeds of the relevant electric machine can be set up, and the required torque of the respective electric machine can be lower.

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.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

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.
An embodiment of the invention is shown in the drawings and is explained in more detail in the following description. Show it:
  • 1 a schematic representation of a first embodiment of a hybrid drive train according to the invention;
  • 2 a shift table for internal combustion engine gears of the hybrid drive train of 1 ;
  • 3 a shift table for electromotive gear steps of the hybrid drive train of 1 ;
  • 4th a schematic representation of a further embodiment of a hybrid drive train according to the invention;
  • 5 a schematic representation of a further embodiment of a hybrid drive train according to the invention;
  • 6th a schematic representation of a further embodiment of a hybrid drive train according to the invention;
  • 7th a schematic representation of a first clutch of a hybrid drive train according to the invention;
  • 8th a schematic representation of a first clutch of a hybrid drive train according to the invention;
  • 9 an alternative embodiment of a first clutch of a hybrid drive train according to the invention;
  • 10 a schematic representation of a further embodiment of a hybrid drive train according to the invention; and
  • 11 a schematic representation of a further embodiment of a hybrid drive train according to the invention.

In 1 ist ein Hybrid-Antriebsstrang schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.In 1 a hybrid drive train is shown schematically and generally with 10 designated.

Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist einen Verbrennungsmotor 12 auf, dessen Kurbelwelle fest mit einer Antriebswelle 14 verbunden ist.The hybrid powertrain 10 has an internal combustion engine 12 on whose crankshaft is fixed to a drive shaft 14th connected is.

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.The hybrid powertrain 10 also has a hybrid transmission arrangement 16 on that from the drive shaft 14th provided drive power to a power distribution device 18th which is designed to distribute drive power to driven wheels 20L, 20R of the motor vehicle.

Ferner beinhaltet der Hybrid-Antriebsstrang 10 eine Steuereinrichtung 22 zum Ansteuern diverser Komponenten des Hybrid-Antriebsstranges 10, wie sie nachfolgend erläutert werden.It also includes the hybrid powertrain 10 a control device 22nd for controlling various components of the hybrid drive train 10 as explained below.

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.The hybrid transmission arrangement 16 includes a first input shaft 24 that are coaxial with the drive shaft 14th is arranged. Furthermore, the hybrid transmission arrangement 16 a second input shaft 26th on, which is coaxial with the first input shaft 24 is arranged, in the form of a hollow shaft, which is at least partially around the first input shaft 24 is arranged around. More specifically, the first input shaft extends 24 completely through the second input shaft 26th through. The drive shaft 14th and the first input shaft 24 are about a first clutch K0 connectable to one another by means of a first actuating device S1 can be actuated, ie can be opened or closed. The first clutch K0 can be a positive coupling such as a dog clutch or a synchronous clutch, but can also be a friction clutch.

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.The hybrid transmission arrangement 16 further includes an output shaft assembly 28 with a single output shaft 30th . The output shaft 30th is with the hybrid powertrain 10 of the 1 coaxial with the first input shaft 24 arranged.

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).The hybrid transmission arrangement 16 also includes a countershaft 32 , the axially parallel to the input shafts 24 , 26th is arranged. The countershaft 32 is via a constant output gear set 34 with the output shaft 30th connected. The output gear set 34 includes one with the countershaft 32 firmly connected fixed gear 36 and one with the output shaft 30th firmly connected fixed gear 38 , the one with the fixed gear 36 is engaged (combs).

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.The output gear set 34 is at one axial end of the hybrid transmission assembly 16 arranged, that of the power distribution device 18th is facing or on one of the internal combustion engine 12 facing away from the axial side of the hybrid transmission arrangement 16 is arranged.

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.The hybrid transmission arrangement 16 has one of the first input shaft 24 assigned first partial transmission TG1 and one of the second input shaft 26th assigned second partial transmission TG2 on.

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.The second partial transmission TG2 is on one of the power distribution facility 18th axially remote side of the first partial transmission TG1 arranged and is the internal combustion engine 12 facing. The second partial transmission TG2 has a first set of wheels 40 on, that of a first gear stage with a starting ratio (the lowest forward gear stage of the hybrid transmission arrangement 16 ) is assigned, more precisely a first internal combustion engine gear stage V1 and at the same time a first electromotive gear stage 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.The first set of wheels 40 has one with the second input shaft 26th connected fixed gear 42 and one rotatable on the countershaft 32 bearing idler 44 on. The idler wheel 44 is by means of a clutch A with the countershaft 32 connectable.

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.The second partial transmission TG2 also has a second set of wheels 46 on, which is assigned to a second electromotive gear stage E2. The second set of wheels 46 has a fixed gear 48 on that stuck with the second input shaft 26th is connected, as well as a loose wheel 50 that rotates on the countershaft 32 is stored. The idler wheel 50 is by means of a clutch E with the countershaft 32 connectable.

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.The clutches A. and E. form a clutch pack that is operated by means of a single actuating device S3 can be actuated in such a way that either the clutch A. is closed or the clutch E. or a neutral position is set up in which neither the clutch A. nor the clutch E. closed is.

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.The first partial transmission TG1 has a third set of wheels 52 which is assigned to a second internal combustion engine gear stage V2. The third set of wheels 52 has a fixed gear 54 on that firmly with the countershaft 32 is connected, as well as a loose wheel 56 that is rotatable on the first input shaft 24 is stored. The idler wheel 56 is by means of a clutch B. with the first input shaft 24 connectable.

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.The first partial transmission TG1 also has a fourth set of wheels 58 on, which is assigned a fourth internal combustion engine gear stage V4. The fourth set of wheels 58 has one with the countershaft 32 firmly connected fixed gear 57 as well as one rotatable on the first input shaft 24 bearing idler 59 on. The idler wheel 59 is by means of a clutch D to the first input shaft 24 connectable.

Die oben beschriebenen Schaltkupplungen A, E, die ein Schaltkupplungspaket bilden, liegen in einer ersten Kupplungsebene 60.The clutches described above A. , E. , which form a clutch pack, lie in a first clutch plane 60 .

Die erste Kupplungsebene 60 ist zwischen dem ersten Radsatz 40 und dem zweiten Radsatz 46 angeordnet, und zwar in axialer Richtung.The first coupling level 60 is between the first set of wheels 40 and the second set of wheels 46 arranged, in the axial direction.

Die Hybrid-Getriebeanordnung 16 weist ferner eine zweite Kupplungsebene 60 auf, die zwischen dem zweiten Radsatz 46 und dem dritten Radsatz 52 angeordnet ist.The hybrid transmission arrangement 16 also has a second coupling level 60 on that between the second set of wheels 46 and the third set of wheels 52 is arranged.

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.In the second coupling level 62 form the clutch B. and a second clutch K3 another clutch pack that is operated by means of a single actuating device S2 is actuated. The actuator S2 can consequently either the second clutch K3 close or the clutch B. close, or can establish a neutral position in which neither the second clutch K3 nor the clutch B. closed is.

Die zweite Kupplung K3 ist dazu ausgebildet, die erste Eingangswelle 24 und die zweite Eingangswelle 26 miteinander zu verbinden.The second clutch K3 is designed to be the first input shaft 24 and the second input shaft 26th to connect with each other.

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.The hybrid transmission arrangement 16 also has a third coupling level 63 on that in the axial direction between the fourth gear set 58 and the output gear set 34 is arranged. In the third coupling level 63 form the clutch D. and a clutch C. a clutch pack which can be actuated by means of a fourth actuating device S4. By means of the actuating device S4 can either use the clutch D. be closed or the clutch C. , or a neutral position can be established in which neither the clutch D. nor the clutch C. closed is.

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.The clutch C. is assigned to a direct gear stage and is therefore able to use the first input shaft 24 and the output shaft coaxial therewith 30th to connect with each other, consequently a translation of i = 1 in the hybrid transmission arrangement 16 set up.

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.The drive shaft 14th , the input shafts 24 , 26th and the output shaft 30th lie on one axis A1 . The countershaft 32 lies on one axis A2 . A parking lock wheel P , which is assigned to a parking lock device, can on the countershaft 32 be set, for example in the area of the second coupling level 62 or the third coupling level 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.The hybrid powertrain 10 furthermore has a first electric machine 64 (EM1). The first electric machine 64 has a stator 66 on that on a case 68 is set, as well as a rotor 70 , which rotates with the second input shaft 26th connected is.

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.The first electric machine 64 is coaxial with the first input shaft 24 arranged. The first electric machine is in the axial direction 64 between the internal combustion engine 12 and the first set of wheels 40 arranged. More precisely, is the first electric machine 64 between the first clutch K0 and the first set of wheels 40 arranged.

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.The second input shaft 26th extends from the first electric machine 64 in the axial direction up to the second coupling level 62 where they match the first input shaft 24 is connectable. The first input shaft 24 extends from the first clutch K0 through the second input shaft 24 axially through and forms the input shaft of the first sub-transmission TG1 .

Der Hybrid-Antriebsstrang 10 ist insbesondere für den Längseinbau in einem Kraftfahrzeug ausgelegt.The hybrid powertrain 10 is particularly designed for longitudinal installation in a motor vehicle.

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.The hybrid powertrain 10 has four switchable wheel sets 40 , 46 , 52 , 58 and a constant gear set 34 as well as three coupling levels 60 , 62 , 63 on. Furthermore, the hybrid drive train 10 two axes A1 , A2 and can consequently build radially compact.

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).In 2 a shift table for internal combustion engine speed steps V1 to V4 is shown. In The first clutch is in all of these gears K0 closed (indicated by an X in the switching table of the 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.An internal combustion engine first gear stage or start-up gear stage V1 is set up in addition to the first clutch K0 the clutch A. and the second clutch K3 getting closed. Power therefore flows from the internal combustion engine 12 via the first input shaft 24 and the second clutch K3 to the clutch A. , and from there to the countershaft 32 and from here via the constant wheel set 34 to the output shaft 30th . The translation set up in this way is the translation that can be used, for example, for starting up. When the first clutch K0 is designed as a friction clutch, if the switching elements K0 , K3 , A. are closed, the first clutch K0 with the combustion engine running 12 gradually closed to a start-up process via the first set of wheels 40 initiate, which is assigned to the first internal combustion engine gear stage V1 and the first electromotive gear stage E1.

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.The switching elements are used to change to the second internal combustion engine gear stage V2 K3 and A. open and the clutch B. is closed to the third set of wheels 52 assigned. The third and fourth internal combustion engine forward gear stages V3, V4 are activated accordingly by engaging the clutch C. or. D. furnished.

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.The table of 2 it can be seen that the clutch E. is not closed at any internal combustion engine gear. The translation of the second set of wheels 46 that of the clutch E. is assigned, is in particular not adapted to the gear ratio series of the forward gear stages V1 to V4. Furthermore, the control device 22nd set up to use the clutch when driving with the internal combustion engine E. not to operate.

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.The hybrid powertrain 10 is also set up to set up two different electromotive gear steps E1 and E2, as shown in FIG 3 is shown. Only the clutch is in the first electric motor gear stage E1 A. closed. Only the clutch is in the second electromotive gear E. closed.

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.In general, it is possible to set up further electric motor gear steps when the second clutch K3 is closed and one of the clutches B. , C. , D. is closed. However, this will not be necessary in the majority of applications.

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.All gears of the hybrid transmission arrangement 16 Apart from the direct gear stage V3, a respective gear set with an associated shift element is formed. Drive power flows from one of the input shafts 24 , 26th to the countershaft 32 and then via the output gear set to the main axis S and thus the output shaft 30th .

Bei einem elektromotorischen Fahrbetrieb in der ersten elektromotorischen Gangstufe E1 sind alle verbrennungsmotorischen Gänge V1, V2, V3, V4 zustartbar.When driving with an electric motor in the first electric motor gear stage E1, all internal combustion engine gears V1, V2, V3, V4 can be started.

Die erste elektrische Maschine 64 ermöglicht einen rein elektrischen Fahrzeugantrieb zum Anfahren und zum Fahren vorwärts und rückwärts. Ein verbrennungsmotorischer Rückwärtsfahrbetrieb ist nicht vorgesehen.The first electric machine 64 enables a purely electric vehicle drive for starting and for driving forwards and backwards. An internal combustion engine reverse drive is not provided.

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.The first clutch K0 can also be omitted. In this case it will be the first machine 64 also used for starting up until the internal combustion engine has reached its minimum speed from which it can be started.

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.The first electric machine 64 can also be used to support the tensile force in internal combustion engine circuits. The first gear stage V1 / E1 can be used in an electric driving mode from starting up to medium driving speeds of, for example, about 70 to 100 km / h. The second gear stage E2 enables the internal combustion engine to be started in gear stages V2, V3, V4. Since the second electronic gear stage E2 is typically only used at higher speeds, it is not necessary to start the internal combustion engine in gear stage V1 anyway.

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.Further embodiments of hybrid drive trains are described below, which are generally similar to the hybrid drive train of FIG 1 correspond. The same elements are therefore identified by the same reference symbols. The main differences are explained below.

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).The in 4th Hybrid drive train 10 'shown, a hybrid transmission arrangement 16' is provided, the partial transmission TG1 is identical to the partial transmission TG1 of the hybrid drive train 10 of the 1 . In the second partial transmission TG2 ', the gear sets 40', 46 'are designed in such a way that they have respective fixed supports 42', 48 'that are connected to the countershaft 32 Are firmly connected, and respective idler gears 44 ', 50' on the second input shaft 26th are rotatably mounted. The clutch pack with the clutches is corresponding A. , E. not on the countershaft 32 arranged, as in the embodiment of 1 but coaxial with the second input shaft 26th . As a result, the actuating devices with assigned shift forks or rockers can be arranged on only one axis which makes actuation easier (see actuation devices S3 ', S2 , S4 in 4th ).

Ein weiterer Vorteil ist jener, dass die Hybrid-Getriebeanordnung 16' nun einfach auch mit mehreren Vorgelegewellen ausgeführt werden kann (siehe beispielsweise 5).Another advantage is that the hybrid transmission arrangement 16 ′ can now also be designed simply with a plurality of countershafts (see for example 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.The hybrid drive train 10 'differs from the hybrid drive train 10 of the 1 also by having a second electric machine 72 having one with the housing 68 connected stator 76 and a rotor 78 has, which is fixed to the first input shaft 24 connected is. The second electric machine 72 (EM2) is coaxial with the first input shaft 24 arranged and is preferably axially directly adjacent to the first electric machine 64 arranged. The first electric machine 64 is preferably in the axial direction between the hybrid transmission arrangement 16 'and the second electric machine 72 arranged.

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.With the second electric machine 72 a variety of other functions can be implemented. On the one hand, there is a purely electric motor driving operation by means of the second electric machine 72 possible, using the same gear steps V1 to V4 that are also used for internal combustion engine driving. However, it should be provided that the first input shaft 24 via a first clutch K0 with the internal combustion engine 14th connected to the internal combustion engine 12 to be able to decouple while the second electric machine 72 Provides drive power for a driving operation.

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.In purely electric driving mode, power shifts are possible by using the first electric machine 64 the traction is supported when the second electric machine 72 switches, and vice versa. The first clutch remains in the internal combustion engine driving mode K0 (in 4th not shown) always closed. This is how the internal combustion engine is 12 then always with the second electric machine 72 connected, which can also be used for a boost operation or the like.

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).When a purely electric driving mode by means of the first electric machine 24 is set up, the internal combustion engine 12 by means of the second electric machine 72 be started. Furthermore, the internal combustion engine 12 in electric driving mode by means of the first electric machine 64 the second electric machine 72 operate as a generator (e.g. for on-board power supply).

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.Furthermore, a serial crawling and driving forwards / backwards is possible. In other words, the internal combustion engine can 12 the second electric machine 72 operate as a generator and thus charge an electrical energy store while the first electric machine 64 sets up electric driving.

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.The second electric machine 72 is preferably made smaller than the first electric machine 64 . Electric driving is therefore predominantly carried out by means of the first electric machine 64 furnished.

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.The second electric machine 72 can support the speed control of the combustion engine when coupling and switching 12 be used. The second electric machine 72 can when relieving the switching elements K3 , B. , C. , D. assist by the second electric machine 72 works as a generator, the electricity generated can be from the first electric machine 64 can be used for traction support.

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.The second electric machine 72 can maintain the tensile force via E1 or E2 if there is a change in the switching elements K3 , B. , C. , D. he follows. Via the second clutch K3 can the second electric machine 72 connected to the internal combustion engine (the first clutch K0 is then closed or not available). In this way, the second electric machine 72 start the internal combustion engine or serve as a generator to generate electricity for a consumer, for example when the vehicle is stationary.

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.An example of a load shift V1 to V2 in the hybrid mode is described below. The starting point is the first forward gear stage V1 in the internal combustion engine or hybrid driving mode, with the switching elements K0 , K3 and A. are closed.

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.Then the load on the second clutch is reduced K3 and at the same time a load build-up on the first electric machine 64 . The load reduction can be done by the internal combustion engine 12 and the second electric machine 72 reduce the torque or if the second electric machine 72 the internal combustion engine torque is compensated by a generator, so that the sum of the torques of the internal combustion engine 12 and second electric machine 72 is roughly zero. Then the second clutch K3 open. Then the speed of the internal combustion engine 12 and second electric machine 72 lowered so that the clutch B. becomes synchronous. The second electric machine can do this 72 for example, working as a generator (which is preferred), or the internal combustion engine 12 can go into overrun mode. Then the clutch can B. be closed to engage the forward gear V2.

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.With the hybrid drive train 10 ′, the speed of the first electric machine is also reduced 64 possible in hybrid operation. When the second clutch K3 is open, you can switch from E1 to E2 in the background without load. This allows the speed of the first electric machine 64 be lowered. This switchover takes place while the internal combustion engine is running 12 (and / or the second electric machine 72 ) maintains traction in one of the gears V2, V3, V4.

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.It is also possible with the hybrid drive train 10 ', the first electric machine 64 disconnect in hybrid mode when the internal combustion engine 12 uses one of the gears V2, V3, V4. This enables efficient internal combustion engine driving.

Ferner kann die zweite Elektromaschine 72 so ausgebildet werden, dass sie keine wesentlichen Fahrfunktionen erfüllen muss.Furthermore, the second electric machine 72 be trained so that they do not have to fulfill any essential driving functions.

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.Overall, the hybrid drive train 10 'results in a simple structure, a compact design, low component loads and low transmission losses. The gear efficiency is good, and a good gear range can be established. Furthermore, apart from the first clutch K0 , only three controls S2 , S3 ', S4 necessary.

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.In 5 Another embodiment of a hybrid drive train 10 ″ is shown, which is generally similar to the hybrid drive train of FIG 4th corresponds. The main differences are explained below.

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.In the present case, the hybrid transmission arrangement 16 ″ has two countershafts 32A, 32B. The idler gears of the gear sets for gear stages V1, E2, V2, V4 each mesh with a fixed gear of the two countershafts 32A, 32B. The countershafts 32A, 32B are over an output gear set 34 "with the output shaft 30th connected, the output gear set 34 "one to the output shaft 30th connected fixed gear and each having a fixed gear 36A, 36B connected to the respective countershaft 32A, 32B.

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.The first gear set 40 ″ has, for example, the idler gear 44 ″ on the second input shaft 26th and two fixed gears 42A, 42B on the countershafts 32A, 32B. In a corresponding manner, for example, the gear set for the forward gear stage V2 has an idler gear 56 ″ on the first input shaft 24 on, as well as two fixed gears 54A, 54B, which are fixed to the respective countershafts 32A, 32B.

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.The two countershafts 32A, 32B serve to split the power. As a result, the hybrid transmission arrangement 16 ″ can be made axially shorter, since a smaller toothing width is sufficient to transmit the respective power via the gear sets.

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 6th Another embodiment of a hybrid drive train 10 '''is shown in which the axial arrangement of the wheel sets 52''', 58 '''is interchanged. This forms the second clutch K3 and the clutch D. a common clutch pack, and the clutch B. and the clutch C. form a common clutch package. This wheel set structure can generally also be used in the hybrid drive trains described above.

In 7 ist eine weitere Ausführungsform eines Hybrid-Antriebsstranges 10IV gezeigt. Bei dem Hybrid-Antriebsstrang 10IV ist die Ausgangswelle 30IV durch die Vorgelegewelle 32IV gebildet. Es ergibt sich folglich ein Achsversatz zwischen dem Antrieb (entsprechend der Achse A1) und dem Abtrieb (entsprechend der Achse A2).In 7th a further embodiment of a hybrid drive train 10 IV is shown. In the hybrid drive train 10 IV , the output shaft 30 IV is formed by the countershaft 32 IV . As a result, there is an axis offset between the drive (corresponding to the axis A1 ) and the output (according to the axis A2 ).

Bei dieser Ausführungsform weist die Hybrid-Getriebeanordnung 16IV 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 32IV fest verbundenes Festrad auf.In this embodiment, the hybrid transmission arrangement 16 IV does not have a constant output gear set 34 on. Instead of this gear set, a switchable gear set is provided for the forward gear stage V3, which is shown in 7th is designated by 79. The wheelset 79 (fifth gear set) has one on the first input shaft 24 mounted idler gear and a fixed gear firmly connected to the countershaft 32 IV .

In den 8 und 9 sind alternative Ausführungsformen von ersten Kupplungen gezeigt. In 8 ist eine erste Kupplung KOv gezeigt, die als Klauenkupplung ausgebildet ist. Diese Variante findet insbesondere dann Anwendung, wenn der Hybrid-Antriebsstrang 10v eine zweite Elektromaschine 72 aufweist.In the 8th and 9 alternative embodiments of first couplings are shown. In 8th a first clutch KO v is shown, which is designed as a claw clutch. This variant is used in particular when the hybrid drive train 10 v is a second electric machine 72 having.

In 9 ist eine weitere erste Kupplung K0VI eines Antriebsstranges 10VI 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 K0VI 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).In 9 another first clutch K0 VI of a drive train 10 VI is shown, which is designed as a friction clutch. The advantage is that such a friction clutch can also open under load, for example in the event of an emergency braking or a malfunction in the internal combustion engine 12 . Furthermore, such a first clutch K0 VI can also be engaged at a differential speed, so that a so-called “swing start” of the internal combustion engine 12 with the second electric machine 72 is possible (utilization of the inertial mass of the second electric machine 72 to start the combustion engine).

Die zwei ersten Kupplungen K0V, K0VI können bei jedem der vorliegend beschriebenen Hybrid-Antriebssträngen Verwendung finden.The first two clutches K0 V , K0 VI can be used in each of the hybrid drive trains described here.

10 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Hybrid-Antriebsstranges 10VII. Die Hybrid-Getriebeanordnung 16VII kann einer der Hybrid-Getriebeanordnungen 16 entsprechen, wie sie oben zu den anderen Hybrid-Antriebssträngen beschrieben worden sind. 10 shows a further embodiment of a hybrid drive train 10 VII . The hybrid transmission arrangement 16 VII can be one of the hybrid transmission arrangements 16 as described above for the other hybrid powertrains.

Vorliegend sind die erste Elektromaschine 64VII und die zweite Elektromaschine 72VII jeweils über eine Vorübersetzung 80-1 bzw, 80-2 mit ihren zugehörigen Wellen (erste Eingangswelle 24 bzw. zweite Eingangswelle 26) verbunden.In the present case, the first electric machine 64 VII and the second electric machine 72 VII are each via a pre-transmission 80-1 or 80-2 with their associated shafts (first input shaft 24 or second input shaft 26th ) connected.

Die erste Elektromaschine 64VII weist einen Rotor 70VII 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.The first electric machine 64 VII has a rotor 70 VII which is connected to a ring gear 84-1 of a planetary gear set 82-1. The planetary gear set 82-1 also has a sun gear 86-1 with the housing 68 connected is. Furthermore, the planetary gear set 82-1 has a planet carrier 88-1, which is connected to the second input shaft 26th is firmly connected.

In entsprechender Weise ist die zweite Elektromaschine 72VII 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 78VII 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.In a corresponding manner, the second electric machine 72 VII is connected to the first input shaft via a pre-transmission 80-2 in the form of a planetary gear set 82-2 24 connected, the second planetary gear set 82-2 having a ring gear 84-2 fixedly connected to the rotor 78 VII . A sun gear 86-2 of the planetary gear set 82-2 is with the housing 68 connected. A planet carrier 88-2 of the planetary gear set 82-2 is connected to the first input shaft 24 non-rotatably connected.

Durch die Vorübersetzungen können die Elektromaschinen 64VII, 72VII klein ausgeführt werden. Dies kann zu einem geringeren Elektromaschinen-Drehmoment und zu höheren Elektromaschinen-Drehzahlen führen.The electrical machines 64 VII , 72 VII can be made small due to the pre-translations. This can lead to a lower electric machine torque and higher electric machine speeds.

In 11 ist eine weitere Ausführungsform eines Hybrid-Antriebsstranges 10VIII 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 10VIII ein Radsatz 79VIII 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.In 11 a further embodiment of a hybrid drive train 10 VIII is shown, which is essentially based on the hybrid drive train 10 ′ of 4th based. The clutch package with the clutches A. , E. is present on the countershaft 32 provided, but can also be on the second input shaft 26th be provided. In contrast to the hybrid drive train 10 ', the direct gear stage is not the forward gear stage V3, but the forward gear stage V4, which is achieved by means of the clutch D. is switched. Furthermore, instead of the wheel set 58 for the forward gear stage V4 in the hybrid drive train 10 VIII a gear set 79 VIII is provided for the forward gear stage 3, which by means of the clutch C. is switched. The clutches C. and D. form a clutch package, which by means of an actuating device (e.g. S4 ) can be actuated. The highest forward gear V4 is consequently designed as a direct gear. The first forward gear stages V1, V2, V3 can preferably be made shorter. In this embodiment, a translation in the power distribution device 18th (e.g. axle differential) can be made longer.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
Hybrid-AntriebsstrangHybrid powertrain
1212th
VerbrennungsmotorInternal combustion engine
1414th
Antriebswelledrive shaft
1616
Hybrid-GetriebeanordnungHybrid transmission arrangement
1818th
LeistungsverteilungseinrichtungPower distribution facility
2020th
angetriebene Räderdriven wheels
2222nd
SteuereinrichtungControl device
2424
erste Eingangswellefirst input shaft
2626th
zweite Eingangswellesecond input shaft
2828
AusgangswelleanordnungOutput shaft arrangement
3030th
AusgangswelleOutput shaft
3232
VorgelegewelleCountershaft
3434
AbtriebsradsatzOutput gear set
3636
Festrad (34)Fixed gear (34)
3838
Festrad (34)Fixed gear (34)
4040
erster Radsatz (V1/E1)first wheel set (V1 / E1)
4242
FestradFixed gear
4444
LosradIdler wheel
4646
zweiter Radsatz (E2)second wheel set (E2)
4848
FestadFestad
5050
LosradIdler wheel
5252
dritter Radsatz (V2)third wheel set (V2)
5454
FestradFixed gear
5656
LosradIdler wheel
5757
Festrad (58)Fixed gear (58)
5858
vierter Radsatz (V4)fourth wheel set (V4)
5959
Losrad (58)Idler wheel (58)
6060
erste Kupplungsebenefirst coupling level
6262
zweite Kupplungsebenesecond coupling level
6363
dritte Kupplungsebenethird coupling level
6464
erste Elektromaschine EM1first electric machine EM1
6666
Statorstator
6868
Gehäusecasing
7070
Rotorrotor
7272
zweite Elektromaschine EM2second electric machine EM2
7676
Statorstator
7878
Rotorrotor
7979
fünfter Radsatz (V3)fifth wheel set (V3)
8080
VorübersetzungenPre-translations
8282
PlanetenradsätzePlanetary gear sets
8484
HohlradRing gear
8686
SonnenradSun gear
8888
Planetenträger Planet carrier
TG1TG1
erstes Teilgetriebefirst partial transmission
TG2TG2
zweites Teilgetriebesecond partial transmission
A1 - A3A1 - A3
Achsenaxes
A - EA - E
Schaltkupplungen für GangradsätzeClutches for gear sets
K0K0
Erste KupplungFirst clutch
K3K3
zweite Kupplungsecond clutch
S1 - S4S1 - S4
BetätigungseinrichtungenControls
PP
ParksperrenradParking lock wheel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102010030573 A1 [0005]DE 102010030573 A1 [0005]
  • DE 102011005451 A1 [0005, 0006]DE 102011005451 A1 [0005, 0006]
  • US 2017/0129323 A1 [0007, 0008]US 2017/0129323 A1 [0007, 0008]

Claims (15)

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 drive train (10) for a motor vehicle, with - a drive shaft (14) to which an internal combustion engine (12) can be connected, - A transmission arrangement (16) which has a first and a second partial transmission (TG1, TG2), - A first input shaft (24) of the first partial transmission (TG1), which is connected to the drive shaft (14) or which can be connected to the drive shaft (14) via a first clutch (K0), - A second input shaft (26) of the second partial transmission (TG2), - an output shaft arrangement (28), - A first electrical machine (64) which is connected to the second input shaft (26), wherein the first partial transmission (TG1) and the second partial transmission (TG2) can be connected to one another via a second clutch (K3), wherein a first gear stage (V1) for internal combustion engine operation is arranged in the second partial transmission (TG2) and all other gear steps (V2, V3, V4) for internal combustion engine driving are arranged in the first partial transmission (TG1). 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 powertrain according to Claim 1 , wherein the first gear stage (V1) for the internal combustion engine driving mode is designed as the first gear stage (E1) for an electric motor driving mode by means of the first electric machine (64). 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 powertrain according to Claim 1 or 2 , the second partial transmission (TG2) having exactly two gear steps (E1, E2), one of which (E2) is not designed for internal combustion engine driving. 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 powertrain according to one of the Claims 1 - 3 , wherein the transmission arrangement (16) has five gear steps (V1 / E1, E2, V2, V3, V4), four of which (V1 / E1, V2, V3, V4) are set up for the internal combustion engine driving mode. 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 powertrain according to one of the Claims 1 - 4th wherein the output shaft arrangement (28) is formed by a single output shaft (30) which is preferably arranged concentrically with the first input shaft (24). 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 powertrain according to one of the Claims 1 - 5 , one gear stage (V3; V4) being designed as a direct gear stage in which the first input shaft (24) and the output shaft arrangement (28) are directly connected to one another. 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 powertrain according to one of the Claims 1 - 6th wherein the transmission arrangement (16) has at least one countershaft (32) which is arranged axially parallel to the first input shaft (24). Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 7, wobei die Vorgelegewelle (32) über einen Konstanten-Abtriebsradsatz (34) mit der Ausgangswellenanordnung (28) verbunden ist.Hybrid powertrain according to Claim 7 wherein the countershaft (32) is connected to the output shaft arrangement (28) via a constant output gear set (34). Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 7, wobei die Vorgelegewelle (32IV) eine Ausgangswelle (30IV) der Ausgangswellenanordnung (28IV) bildet.Hybrid powertrain according to Claim 7 , wherein the countershaft (32 IV ) forms an output shaft (30 IV ) of the output shaft arrangement (28 IV ). 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 powertrain according to one of the Claims 1 - 9 wherein the second clutch (K3) and a clutch (B; D) for a gear stage (V2; V4) of the first sub-transmission (TG1) can be actuated alternatively by means of an actuating device (S2). Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine zweite Elektromaschine (72) mit der ersten Eingangswelle (24) verbunden ist.Hybrid powertrain according to one of the Claims 1 to 10 wherein a second electric machine (72) is connected to the first input shaft (24). Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 11, wobei die zweite Elektromaschine (72) koaxial zu der ersten Eingangswelle (24) angeordnet ist.Hybrid powertrain according to Claim 11 wherein the second electric machine (72) is arranged coaxially with the first input shaft (24). 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 powertrain according to one of the Claims 1 to 12 , wherein a first clutch (K0) and / or a second clutch (K3) and / or at least one clutch (A, B, C, D, E) is implemented as a claw clutch. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei ein Rotor (70VII) der ersten Elektromaschine (64VII) über eine Vorübersetzung (80-1) mit der zweiten Eingangswelle (26) verbunden ist und/oder wobei ein Rotor (78 VII) der zweiten Elektromaschine (72VII) über eine Vorübersetzung (80-2) mit der ersten Eingangswelle (24) verbunden ist.Hybrid powertrain according to one of the Claims 1 to 13 , wherein a rotor (70 VII ) of the first electrical machine (64 VII ) is connected to the second input shaft (26) via a pre-transmission (80-1) and / or wherein a rotor (78 VII ) of the second electrical machine (72 VII ) is connected to a pre-transmission (80-2) is connected to the first input shaft (24). 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.Method for operating a hybrid drive train of a motor vehicle, in particular a hybrid drive train according to one of the Claims 1 - 14th , wherein the hybrid drive train (10) has a first sub-transmission (TG1) and a second sub-transmission (TG2) which can be connected to one another via a clutch (K3), the first sub-transmission (TG1) having at least two, in particular three gear stages (V2 , V3, V4) and is connected on the input side to an internal combustion engine (12) and wherein the second sub-transmission (TG2) has at least two gears (E1, E2) and is connected on the input side to a first electric machine (64), the motor vehicle being driven in a first gear stage both in internal combustion engine driving mode and in electric motor driving mode by means of the first electric machine (64) via a gear stage (V1 / E1) of the second sub-transmission (TG2) and the other gear stage (E2) of the second sub-transmission (TG2 ) in internal combustion engine driving is not used.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113799591A (en) * 2021-09-28 2021-12-17 上海中科深江电动车辆有限公司 Hybrid electric drive device

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CN113799591A (en) * 2021-09-28 2021-12-17 上海中科深江电动车辆有限公司 Hybrid electric drive device

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