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DE102013105026B4 - Antriebsstrang für ein Hybridkraftfahrzeug - Google Patents

Antriebsstrang für ein Hybridkraftfahrzeug Download PDF

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DE102013105026B4
DE102013105026B4 DE102013105026.3A DE102013105026A DE102013105026B4 DE 102013105026 B4 DE102013105026 B4 DE 102013105026B4 DE 102013105026 A DE102013105026 A DE 102013105026A DE 102013105026 B4 DE102013105026 B4 DE 102013105026B4
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DE
Germany
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shaft
transmission
electric machine
gear
torque
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English (en)
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Stephan Müller
Philipp Schultis
Falk Heilfort
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Dr Ing HCF Porsche AG
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    • B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
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    • B60K2006/4833—Step up or reduction gearing driving generator, e.g. to operate generator in most efficient speed range
    • B60K2006/4841—Step up or reduction gearing driving generator, e.g. to operate generator in most efficient speed range the gear provides shifting between multiple ratios
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/087—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears
    • F16H3/093—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears with two or more countershafts
    • F16H2003/0931—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears with two or more countershafts each countershaft having an output gear meshing with a single common gear on the output shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H2200/003—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds
    • F16H2200/006—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising eight forward speeds
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Abstract

Antriebsstrang für ein Hybridkraftfahrzeug, mit
einem eine Motorwelle (18) aufweisenden Verbrennungsmotor (12) zur Bereitstellung eines Drehmoments zum Antrieb des Hybridkraftfahrzeug, und
einer elektrischen Maschine (30) zur Bereitstellung eines Drehmoments zum Antrieb des Hybridkraftfahrzeugs, wobei die elektrische Maschine (30) über ein schaltbares Planetengetriebe (38) zur Bereitstellung von mindestens zwei verschiedenen Übersetzungsverhältnissen mit der Motorwelle (18) koppelbar ist,
wobei die elektrische Maschine (30) über ein Übersetzungsgetriebe (48) mit einer Zwischenwelle (46) zum Einleiten des Drehmoments in das Planetengetriebe (38) koppelbar ist
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrische Maschine (30) über eine radial zur Motorwelle (18) beabstandete und mit der Zwischenwelle (46) koppelbare Nebenwelle (50) mit mindestens einem Nebenaggregat (54, 56) koppelbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Hybridkraftfahrzeug, mit dessen Hilfe ein von einem Verbrennungsmotor und/oder von einer elektrischen Maschine erzeugtes Drehmoment übertragen werden kann.
  • Aus US 2010 / 0 216 584 A1 ist ein Antriebsstrang für ein Hybridkraftfahrzeug bekannt, bei dem eine elektrische Maschine einen Rotor aufweist, der als Hohlrad eines Planetengetriebes ausgestaltet ist. Das Hohlrad ist über von einem Planetenträger gelagerte Planetenräder mit einem Sonnenrad gekoppelt, das drehfest mit einer Getriebeausgangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes verbunden ist, um das Hybridkraftfahrzeug elektrisch antreiben zu können. Der Planetenträger ist mit einer Welle verbunden, die über eine Verzahnung mit einer Motorwelle eines Verbrennungsmotors verbunden ist, um den Verbrennungsmotor mit Hilfe der elektrischen Maschine starten zu können.
  • Aus DE 10 2010 023 080 A1 ist ein Antriebsstrang für ein Hybridkraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruch 1 bekannt.
  • Aus DE 10 2010 010 435 A1 und DE 10 2010 006 043 A1 ist es jeweils bekannt bei einem Hybridkraftfahrzeug einen Verbrennungsmotor mit Hilfe einer über ein Planetengetriebe angebundenen elektrischen Maschine zu starten.
  • Es besteht ein ständiges Bedürfnis den Bauraumbedarf eines Antriebsstrangs zu reduzieren.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen Antriebsstrang mit einem geringen Bauraumbedarf ermöglichen.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
  • Erfindungsgemäß ist ein Antriebsstrang für ein Hybridkraftfahrzeug vorgesehen mit einem eine Motorwelle aufweisenden Verbrennungsmotor zur Bereitstellung eines Drehmoments zum Antrieb des Hybridkraftfahrzeug, und einer elektrischen Maschine zur Bereitstellung eines Drehmoments zum Antrieb des Hybridkraftfahrzeugs, wobei die elektrische Maschine, insbesondere zum Starten des Verbrennungsmotors, über ein schaltbares Planetengetriebe zur Bereitstellung von mindestens zwei verschiedenen Übersetzungsverhältnissen mit der Motorwelle koppelbar ist, wobei die elektrische Maschine über ein Übersetzungsgetriebe, insbesondere Stirnradgetriebe mit einem von 1,0 verschiedenen Übersetzungsverhältnis, mit einer Zwischenwelle zum Einleiten des Drehmoments in das Planetengetriebe koppelbar ist, wobei die elektrische Maschine über eine radial zur Motorwelle beabstandete und mit der Zwischenwelle koppelbare Nebenwelle mit mindestens einem Nebenaggregat koppelbar ist.
  • Das Übersetzungsgetriebe kann zu dem Planetengetriebe je nach Ausgestaltung der Zwischenwelle um einen definierten Abstand in axialer Richtung, das heißt im Wesentlichen parallel zu einer Drehachse der Motorwelle des Verbrennungsmotors, beabstandet positioniert werden. Dadurch kann die elektrische Maschine in axialer Richtung neben dem Planetengetriebe angeordnet sein, so dass die elektrische Maschine das Planetengetriebe nicht radial umgreifen muss. Die Erstreckung der elektrischen Maschine in radialer Richtung kann dadurch reduziert werden, so dass der Bauraumbedarf des Antriebsstrangs reduziert werden kann. Das Planetengetriebe und eine dem Planetengetriebe nachfolgende Anbindung an die Motorwelle, beispielsweise über eine Zahnkette oder eine Rollenkette, stellen ein Übersetzungsverhältnis bereit, das insbesondere zu einer Untersetzung der Drehzahl der elektrischen Maschine führt, so dass zum Starten des Verbrennungsmotors ein entsprechend großes Drehmoment eingeleitet werden kann. Für einen Kaltstart des Verbrennungsmotors kann hierzu von dem Planetengetriebe beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis von 1:3 bereit gestellt werden. Da die elektrische Maschine nicht direkt an dem Planetengetriebe angreift, sondern zunächst über das Übersetzungsgetriebe mit der Zwischenwelle gekoppelt wird, kann mit Hilfe des Übersetzungsgetriebes eine zusätzliche Übersetzung erreicht werden, die insbesondere zu einer zusätzlichen Untersetzung der Drehzahl der elektrischen Maschine führt. Dadurch kann ein entsprechend hohes Drehmoment mit einer geringeren Drehzahl in das Planetengetriebe eingeleitet werden. Das Planetengetriebe kann dadurch für geringere Drehzahlen und damit geringere Fliehkraftbelastungen ausgelegt werden, wodurch die konstruktiven Anforderungen an das Planetengetriebe reduziert und die Herstellungskosten gesenkt werden können. Durch die mit der Zwischenwelle ermöglichte zum Planetengetriebe beabstandete Anordnung der elektrischen Maschine und der mit dem Übersetzungsgetriebe erreichbaren zusätzlichen Untersetzung der Drehzahl der elektrischen Maschine kann die elektrische Maschine kleiner dimensioniert werden, wodurch ein Antriebsstrang mit einem geringen Bauraumbedarf ermöglicht ist.
  • Die Motorwelle des Verbrennungsmotors kann beispielsweise eine Kurbelwelle oder Kardanwelle sein, die unmittelbar oder mittelbar durch eine Verbrennung eines Kraftstoffgemischs in dem Verbrennungsmotor angetrieben werden kann. Das Planetengetriebe weist insbesondere als Funktionselemente ein Sonnenrad, ein Hohlrad, mindestens ein mit dem Sonnenrad und mit dem Hohlrad kämmendes Planetenrad und einen das mindestens eine Planetenrad drehbar lagernden Planetenträger auf. Die Übersetzung des Planetengetriebes kann insbesondere dadurch verändert werden, indem ein Funktionselement des Planetengetriebes relativ zu einem anderen Funktionselement und/oder relativ zu einem feststehenden Bauteil, beispielsweise ein Gehäuse, gebremst und/oder drehfest gekoppelt wird beziehungsweise ein entsprechendes Bremsen und/oder Koppeln aufgehoben wird. Das Übersetzungsgetriebe weist beispielsweise ein mit einer Elektromotorwelle der elektrischen Maschine drehfest verbundenes erstes Rad, insbesondere Zahnrad oder Riemenscheibe, und ein mit der Zwischenwelle drehfest verbundenes zweites Rad, insbesondere Zahnrad oder Riemenscheibe, auf, wobei das erste Rad und das zweite Rad unterschiedliche wirksame Durchmesser aufweisen, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis bereit zu stellen. Durch die Verwendung eines Stirnradgetriebes als Übersetzungsgetriebe kann mit geringem Bauraumbedarf ein festes Übersetzungsverhältnis vorgegeben werden. Es ist aber auch möglich, beispielsweise mit Hilfe eines variablen Zugmittelgetriebes („CVT“), für das Übersetzungsgetriebe ein variables Übersetzungsverhältnis vorzusehen. Die elektrische Maschine kann über das Übersetzungsgetriebe permanent eingespurt und mit der Zwischenwelle verbunden sein.
  • Erfindungsgemäß ist die elektrische Maschine über eine radial zur Motorwelle beabstandete und mit der Zwischenwelle koppelbare Nebenwelle mit mindestens einem Nebenaggregat koppelbar, wobei insbesondere die Nebenwelle zum Verbrennungsmotor radial beabstandet ist. Dadurch ist es möglich auch bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor mit Hilfe der elektrischen Maschine Nebenaggregate, beispielsweise Ölpumpe, Wasserpumpe, Klimakompressor einer Klimaanlage oder Ähnliches, mechanisch, insbesondere über einen Riementrieb, anzutreiben. Zusätzlich kann der Verbrennungsmotor einen Drehmomentausgang, beispielsweise eine mit der Motorwelle verbundene Riemenscheibe oder ein Kettenrad, aufweisen, um über die selbe mechanische Anbindung, die auch von der Nebenwelle verwendet wird, die Nebenaggregate mechanisch antreiben. Insbesondere können die über die Nebenwelle antreibbaren Nebenaggregate an einer von dem Kraftfahrzeuggetriebe weg weisenden Seite des Verbrennungsmotors positioniert werden, während ein Ankoppeln der elektrischen Maschine über das Planetengetriebe an die Motorwelle an einer zum Kraftfahrzeuggetriebe weisenden Seite vorgesehen sein kann. Der axiale Abstand zwischen der Anbindung an der Motorwelle und einer insbesondere über den Riementrieb erfolgten Anbindung an die Nebenaggregate kann von der Nebenwelle und der Zwischenwelle, vorzugsweise außerhalb des Verbrennungsmotors, leicht überbrückt werden.
  • Vorzugsweise ist die elektrische Maschine auf einer axialen Höhe des Verbrennungsmotors zum Verbrennungsmotor radial beabstandet positioniert, wobei insbesondere die Zwischenwelle und/oder die Nebenwelle in radialer Richtung zwischen dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine positioniert ist. Die elektrische Maschine kann dadurch in radialer Richtung neben dem Verbrennungsmotor positioniert werden, so dass es nicht erforderlich ist zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Kraftfahrzeuggetriebe axialen Bauraum für die elektrische Maschine vorzusehen. Der axiale Bauraumbedarf des Antriebsstrangs kann dadurch gering, im Idealfall längenneutral, gehalten werden.
  • Besonders bevorzugt weist das Planetengetriebe mindestens eine Kupplung zur Veränderung eines Übersetzungsverhältnisses auf, wobei insbesondere eine erste Kupplung ein Hohlrad des Planetengetriebes drehfest bremsen kann und/oder eine zweite Kupplung das Hohlrad des Planetengetriebes drehfest mit der Zwischenwelle koppeln kann, wobei vorzugsweise das Planetengetriebe ein drehfest mit der Zwischenwelle verbundenes Sonnenrad aufweist. Die erste Kupplung und/oder die zweite Kupplung sind insbesondere lastschaltbar und/oder regelbar, so dass das Übersetzungsverhältnis, vorzugsweise bei schlupfender Kupplung zumindest teilweise stufenlos, im laufenden Betrieb verändert werden kann. Dies ermöglicht es bei geöffneter erster Kupplung und geschlossener zweiter Kupplung das Planetengetriebe im Block umlaufen zu lassen, so dass sich ein Übersetzungsverhältnis von 1,0 ergibt. Wenn die erste Kupplung geschlossen und die zweite Kupplung geöffnet wird, stellt sich ein von 1,0 verschiedenes Übersetzungsverhältnis ein. Wenn sowohl die erste Kupplung als auch die zweite Kupplung geöffnet sind, kann ein Drehmomentfluss zwischen der elektrischen Maschine und der Motorwelle unterbrochen werden.
  • Vorzugsweise ist die Motorwelle über eine Getriebekupplung mit einem Kraftfahrzeuggetriebe zum Schalten von Getriebegängen kuppelbar, wobei das Kraftfahrzeuggetriebe mindestens eine Getriebeeingangswelle zum Einleiten eines Drehmoments, eine Getriebeausgangswelle zum Ausleiten eines gewandelten Drehmoments und mindestens eine Schaltwelle zur Übertragung des Drehmoments von der Getriebeeingangswelle zur Getriebeausgangswelle aufweist, wobei die elektrische Maschine unter Umgehung der Getriebeeingangswelle mit der Schaltwelle zur Einleitung eines Drehmoments in die Schaltwelle oder mit der Getriebeausgangswelle zur Einleitung eines Drehmoments in die Getriebeausgangswelle koppelbar ist. Das Kraftfahrzeuggetriebe kann insbesondere als Doppelkupplungsgetriebe zum im Wesentlichen zugkraftunterbrechungsfreien Schalten von Getriebegängen ausgestaltet sein. Die Getriebekupplung ist insbesondere als Doppelkupplung ausgestaltet. Im rein elektrischen Betrieb des Hybridkraftfahrzeugs kann das von der elektrischen Maschine bereit gestellte Drehmoment direkt in das Kraftfahrzeuggetriebe eingeleitet werden, ohne dass der Kraftfluss erst über die Getriebekupplung und die Getriebeeingangswelle laufen muss, bevor das Drehmoment in das Kraftfahrzeuggetriebe gelangt. Dies optimiert die Wirkungsgradkette und schafft die Voraussetzung für hohe Effizienz. Insbesondere wird zur Unterbrechung eines Drehmomenteintrags in die Getriebeeingangswelle von außerhalb des Kraftfahrzeuggetriebes eine Getriebekupplung zum Kuppeln der Motorwelle mit der mindestens einen Getriebeeingangswelle geöffnet. Besonders bevorzugt wird für einen rein elektrischen Betrieb des Hybridkraftfahrzeugs der Verbrennungsmotor von dem Kraftfahrzeuggetriebe abgekuppelt und nachfolgend ein von der elektrischen Maschine erzeugtes Drehmoment an der mindestens einen Getriebeeingangswelle und der Getriebekupplung vorbei über die Schaltwelle des Kraftfahrzeuggetriebes in das Kraftfahrzeuggetriebe einleitet. Dadurch ist es insbesondere möglich ein von der Motorwelle und der Getriebekupplung verursachtes Schleppmoment im elektrischen Fahrbetrieb zu vermeiden.
  • Insbesondere ist die elektrische Maschine über ein direkt an der Schaltwelle oder der Getriebeausgangswelle angreifendes Stirnradgetriebepaar und/oder ein direkt an der Schaltwelle oder der Getriebeausgangswelle angreifendes Zugmittelgetriebe mit der Schaltwelle oder der Getriebeausgangswelle koppelbar. Zwischengeschaltete Bauteile können dadurch vermieden werden. Insbesondere wenn das Drehmoment der elektrischen Maschine in die Schaltwelle eingeleitet wird, wird das Drehmoment nur indirekt, gegebenenfalls über die Getriebeeingangswelle, an die Getriebeausgangswelle übertragen, so dass je nach geschalteten Getriebegängen eine zusätzliche Übersetzung zwischen der elektrischen Maschine und der Getriebeausgangswelle erfolgen kann.
  • Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeuggetriebe eine mit der elektrischen Maschine koppelbare erste Schaltwelle und eine mit der Ausgangswelle gekoppelte zweite Schaltwelle auf, wobei das von der elektrischen Maschine in das Kraftfahrzeuggetriebe einleitbare Drehmoment sowohl über die erste Schaltwelle als auch über die zweite Schaltwelle zur Ausgangswelle fließt. Dies ermöglicht es die Getriebeausgangswelle und die Zwischenwelle an unterschiedlichen Seiten des Kraftfahrzeugsgetriebes anzuordnen. Ein radialer Abstand der Zwischenwelle zur Ausgangswelle kann durch die Schaltwellen überbrückt werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:
    • 1: eine schematische Prinzipdarstellung eines Antriebsstrangs für ein Hybridkraftfahrzeug.
  • Der in 1 dargestellte Antriebsstrang 10 für ein Hybridkraftfahrzeug weist einen Verbrennungsmotor 12 auf, der über eine als Doppelkupplung ausgestaltete Getriebekupplung 14 mit einem Kraftfahrzeuggetriebe 16 gekuppelt werden kann. Die Getriebekupplung 14 weist eine erste Teilkupplung C1 zum Kuppeln einer Motorwelle 18 des Verbrennungsmotors 12 mit einer als Vollwelle ausgestalteten ersten Getriebeeingangswelle 20 und eine zweite Teilkupplung C2 zum Kuppeln der Motorwelle 18 mit einer als Hohlwelle ausgestalteten zweiten Getriebeeingangswelle 22 auf. Die Getriebeeingangswellen 20, 22 kämmen innerhalb des Kraftfahrzeuggetriebes 16 über schaltbare Getriebestufen mit einer ersten Schaltwelle 24 für die Getriebegänge 3, 4, 7 und 8 und mit einer zweiten Schaltwelle 26 für die Getriebegänge 1, 2, 5 und 6. Die zweite Schaltwelle 26 kämmt über eine Ausgangszahnrad Ko1 mit einem Eingangszahnrad K einer Getriebeausgangswelle 28, die über ein Differenzialgetriebe 29 mit nicht dargestellten Antriebsrädern des Hybridkraftfahrzeugs gekoppelt ist, um das Hybridkraftfahrzeug zu bewegen.
  • Mit Hilfe einer elektrischen Maschine 30 kann der Verbrennungsmotor 12 gestartet werden. Hierzu weist die Motorwelle 18 des Verbrennungsmotors 12 eine Riemenscheibe oder ein Kettenrad 32 auf, die über einen ersten Riementrieb oder Kettertrieb 34 mit einem Planetenträger 36 eines Planetengetriebes 38 gekoppelt ist. Der Planetenträger 36 lagert Planetenräder 40, die mit einem Sonnenrad 42 und einem Hohlrad 44 kämmen. Das Sonnenrad 42 ist mit einer Zwischenwelle 46 verbunden, mit deren Hilfe die elektrische Maschine 30 axial beabstandet zum Planetengetriebe 38 über ein Übersetzungsgetriebe 48 angebunden ist. Das Planetengetriebe 38 weist eine erste Kupplung K1 auf, mit deren Hilfe das Hohlrad 44 gehäusefest festgehalten werden kann, so dass sich beispielsweise für einen Kaltstart des Verbrennungsmotors ein von 1,0 verschiedenes Übersetzungsverhältnis einstellt, durch das die Drehzahl der Zwischenwelle 46 geändert und das entsprechende Drehmoment an der Motorwelle 18 erhöht werden kann. Mit Hilfe einer zweiten Kupplung K2 kann das Hohlrad 44 mit der Zwischenwelle drehfest verbunden werden, so dass sich beispielsweise für einen Warmstart des Verbrennungsmotors 12 ein Übersetzungsverhältnis über das Planetengetriebe von 1,0 einstellt wenn die erste Kupplung K1 offen ist.
  • Mit der Zwischenwelle 46 ist eine koaxial verlaufende Nebenwelle 50 drehfest, insbesondere einstückig, verbunden. Mit Hilfe der Nebenwelle 50 können über einen zweiten Riementrieb 52 Nebenaggregate, insbesondere ein Klimakompressor 54 einer Kraftfahrzeugklimaanlage, eine Wasserpumpe 56 mit Hilfe der elektrischen Maschine 30 bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor 12 angetrieben werden. Ferner ist eine Ölpumpe 58 vorgesehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel an der Motorwelle 18 angebunden ist und alternativ über den zweiten Riementrieb 52 angetrieben werden kann.
  • Für den rein elektrischen Betrieb des Hybridkraftfahrzeugs kann mit Hilfe einer dritten Kupplung K3 eine koaxial zur Zwischenwelle 46 verlaufende Antriebswelle 60 mit der Zwischenwelle 46 drehfest gekuppelt werden. Über die Antriebswelle 60 kann das Drehmoment der elektrischen Maschine 30 an der Getriebekupplung 14 und den Getriebeeingangswellen 20, 22 und in dem Fall, dass sowohl die erste Kupplung K1 und die zweite Kupplung K2 geöffnet sind, auch an dem Planetengetriebe 38 und der Motorwelle 18, vorbei direkt in das Kraftfahrzeuggetriebe 16 eingeleitet werden. Hierzu kann die außerhalb des Kraftfahrzeuggetriebes 16 verlaufende Antriebswelle 60 mit einem Antriebszahnrad Ko2 der ersten Schaltwelle 24 kämmen. Das in die erste Schaltwelle 24 eingeleitete Drehmoment wird über eine Verbindung 62 an die Getriebeausgangswelle 28 geleitet, die an der zur Antriebswelle 60 gegenüberliegenden Seite des Kraftfahrzeuggetriebes 16 vorgesehen sein kann, wenn die Getriebeausgangswelle 28 zwischen den beiden Schaltwellen 24, 26 angeordnet ist.
  • Für einen Kaltstart des Verbrennungsmotors 12 kann die erste Kupplung K1 geschlossen sein, während die zweite Kupplung K2 und die dritte Kupplung K3 geöffnet sind, so dass durch die zusätzliche Übersetzung des Planetengetriebes 38 ein Kaltstart mit hohem Momentenbedarf erfolgen kann und gleichzeitig die Nebenaggregate 54, 56 angetrieben werden können. Nach dem Start des Verbrennungsmotors 12 kann in dieser Stellung der Kupplungen K1, K2, K3 die elektrische Maschine 30 als Motor betrieben werden, um durch den zusätzlichen Leistungseintrag eine Boost- und/oder Assist-Funktion auszuüben, wobei durch das Planetengetriebe 38 eine zusätzliche Übersetzung bereit gestellt werden kann. Die elektrische Maschine 30 kann auch als Generator betrieben werden, so dass ein Teil der Leistung des Verbrennungsmotors 12 in die elektrische Maschine 30, beispielsweise zum Aufladen einer Kraftfahrzeugbatterie, eingeleitet werden kann, wobei durch das Planetengetriebe 38 eine zusätzliche Übersetzung bereit gestellt wird. Die Nebenaggregate 54, 56 werden in diesem Fall von dem Verbrennungsmotor 12 über die Zwischenwelle 46 und die Nebenwelle 50 angetrieben.
  • Wenn die erste Kupplung K1 und die dritte Kupplung K3 geöffnet sind, während die zweite Kupplung K2 geschlossen ist, stellt sich beim Planetengetriebe 38 ein Übersetzungsverhältnis von 1,0 ein, bei dem insbesondere ein Warmstart des Verbrennungsmotors 12 erfolgen kann. Nach dem Start des Verbrennungsmotors 12 kann in dieser Stellung der Kupplungen K1, K2, K3 die elektrische Maschine 30 als Motor betrieben werden, um durch den zusätzlichen Leistungseintrag eine Boost- und/oder Assist-Funktion ausüben, wobei durch das Planetengetriebe 38 in diesem Fall keine zusätzliche Übersetzung bereit gestellt wird. Die elektrische Maschine 30 kann auch als Generator betrieben werden, so dass ein Teil der Leistung des Verbrennungsmotors 12 in die elektrische Maschine 30 eingeleitet werden kann, wobei durch das Planetengetriebe 38 in diesem Fall keine zusätzliche Übersetzung bereit gestellt wird. Die Nebenaggregate 54, 56 werden in diesem Fall von dem Verbrennungsmotor 12 über die Zwischenwelle 46 und die Nebenwelle 50 angetrieben.
  • Für den rein elektrischen Betrieb sind die erste Kupplung K1 und die zweite Kupplung K2 geöffnet, während die dritte Kupplung K3 geschlossen ist. Der Verbrennungsmotor 12 ist im rein elektrischen Betrieb ausgeschaltet und kann während des elektrischen Betriebs einfach gestartet werden, indem die erste Kupplung K1 oder die zweite Kupplung K2 geschlossen wird. Die dritte Kupplung K3 kann hierbei geschlossen bleiben, bis der Verbrennungsmotor 12 gestartet ist und/oder die Getriebekupplung 14 geschlossen werden soll. Wenn die erste Kupplung K1, die zweite Kupplung K2 und die dritte Kupplung K3 geöffnet sind, ist eine Leistungsfluss von der elektrischen Maschine 30 zur Motorwelle 18 und zum Kraftfahrzeuggetriebe 16 unterbrochen, so dass die Nebenaggregate 54, 56 von der elektrischen Maschine 30 auch bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor 12 angetrieben werden können.
  • Es können also die Nebenaggregate 54, 56 unabhängig von der Drehzahl des Motors betrieben werden. Bei niedrigen Drehzahlen können die Nebenaggregate also schneller und bei hohen Drehzahlen langsamer als der Motor drehen. Dies kann positive Auswirkunegn auf die Auslegung der Nebenaggregate bzw. auf deren Wirkungsgrad haben. Zudem ist ein rekuperativer Betrieb möglich, indem der Kraftfluss von einem Rad des Hybridkraftfahrzeugs über die Getriebeausgangswelle 28 zur elektrischen Maschine 30 geleitet wird, unter Umgehung des Getriebes 16.

Claims (10)

  1. Antriebsstrang für ein Hybridkraftfahrzeug, mit einem eine Motorwelle (18) aufweisenden Verbrennungsmotor (12) zur Bereitstellung eines Drehmoments zum Antrieb des Hybridkraftfahrzeug, und einer elektrischen Maschine (30) zur Bereitstellung eines Drehmoments zum Antrieb des Hybridkraftfahrzeugs, wobei die elektrische Maschine (30) über ein schaltbares Planetengetriebe (38) zur Bereitstellung von mindestens zwei verschiedenen Übersetzungsverhältnissen mit der Motorwelle (18) koppelbar ist, wobei die elektrische Maschine (30) über ein Übersetzungsgetriebe (48) mit einer Zwischenwelle (46) zum Einleiten des Drehmoments in das Planetengetriebe (38) koppelbar ist dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (30) über eine radial zur Motorwelle (18) beabstandete und mit der Zwischenwelle (46) koppelbare Nebenwelle (50) mit mindestens einem Nebenaggregat (54, 56) koppelbar ist.
  2. Antriebsstrang nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenwelle (50) zum Verbrennungsmotor (12) radial beabstandet ist.
  3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (30) auf einer axialen Höhe des Verbrennungsmotors (12) zum Verbrennungsmotor (12) radial beabstandet positioniert ist.
  4. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (38) mindestens eine Kupplung (K1, K2) zur Veränderung eines Übersetzungsverhältnisses aufweist.
  5. Antriebsstrang nach Anspruch 4 wobei eine erste Kupplung (K1) ein Hohlrad (44) des Planetengetriebes (38) gehäusefest bremsen kann und/oder eine zweite Kupplung (K2) das Hohlrad (44) des Planetengetriebes (38) drehfest mit der Zwischenwelle (46) koppeln kann, wobei das Planetengetriebe (38) ein drehfest mit der Zwischenwelle (46) verbundenes Sonnenrad (42) aufweist.
  6. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (18) über eine Getriebekupplung (14) mit einem Kraftfahrzeuggetriebe (16) zum Schalten von Getriebegängen kuppelbar ist, wobei das Kraftfahrzeuggetriebe (16) mindestens eine Getriebeeingangswelle (20, 22) zum Einleiten eines Drehmoments, eine Getriebeausgangswelle (28) zum Ausleiten eines gewandelten Drehmoments und mindestens eine Schaltwelle (24, 26) zur Übertragung des Drehmoments von der Getriebeeingangswelle (20, 22) zur Getriebeausgangswelle (28) aufweist, wobei die elektrische Maschine (30) unter Umgehung der Getriebeeingangswelle (20, 22) mit der Schaltwelle (24, 26) zur Einleitung eines Drehmoments in die Schaltwelle (24, 26) oder mit der Getriebeausgangswelle (28) zur Einleitung eines Drehmoments in die Getriebeausgangswelle (28) koppelbar ist.
  7. Antriebsstrang nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (30) über ein direkt an der Schaltwelle (24, 26) oder der Getriebeausgangswelle (28) angreifendes Stirnradgetriebepaar und/oder ein direkt an der Schaltwelle (24, 26) oder der Getriebeausgangswelle (28) angreifendes Zugmittelgetriebe mit der Schaltwelle (24, 26) oder der Getriebeausgangswelle (28) koppelbar ist.
  8. Antriebsstrang nach Anspruch 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeuggetriebe (16) eine mit der elektrischen Maschine (30) koppelbare erste Schaltwelle (24) und eine mit der Ausgangswelle (28) gekoppelte zweite Schaltwelle (26) aufweist, wobei das von der elektrischen Maschine (30) in das Kraftfahrzeuggetriebe (16) einleitbare Drehmoment sowohl über die erste Schaltwelle (24) als auch über die zweite Schaltwelle (26) zur Ausgangswelle (28) fließt.
  9. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (30) zum Starten des Verbrennungsmotors über das schaltbare Planetengetriebe (38) mit der Motorwelle (18) koppelbar ist.
  10. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsgetriebe (48) ein Stirnradgetriebe mit einem von 1,0 verschiedenen Übersetzungsverhältnis ist.
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