Hybridantriebssystem und Fahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Hybridantriebssystem mit einem Verbrennungsmotor, einer elektrischen Maschine und einem Getriebe mit einem ersten Stirnradteilgetriebe und einem zweiten Stirnradteilgetriebe, welche über wenigstens eines Vorgelegewelle abtreiben, sowie mit einem vierwelligen Planetengetriebe. Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem derartigen Hybridantriebssystem.

Aus der DE 102018007 154 A1, der DE 102017203478 A1, der DE 102016213 709 A1 , der DE 11 2013 006 936 T5 und der DE 102018213 876 A1 sind Hybridantriebssysteme, jeweils mit einem Planetengetriebe und mindestens einem Stirnradteilgetriebe, bekannt.

Ein gattungsgemäßes Hybridantriebssystem für ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine beschreibt beispielsweise die DE 102017006 082 A1 der Anmelderin. Dabei kommt ein vierwelliges Planetenradgetriebe mit zwei Planetenradsätzen zum Einsatz, über welches die elektrische Maschine und der Verbrennungsmotor in das Getriebe des Hybridantriebssystems eingekoppelt sind und an welches zwei Stirnradteilgetriebe angebunden sind.

Der Aufbau im genannten Stand der Technik weist zwar eine hohe Komplexität bei der Realisierung von vielen Funktionen auf und benötigt dafür sehr viel Bauraum, insbesondere in axialer Richtung, also in der Richtung einer Hauptgetriebeachse bzw. von Eingangswellen der beiden Stirnradteilgetriebe. 2

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, einen einfachen und vor allem in axialer Richtung sehr kompakten Aufbau mit einer großen Zahl sinnvoller Getriebefunktionen anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Hybridantriebssystem mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Hybridantriebssystems ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Im Anspruch 10 ist außerdem ein Fahrzeug mit einem solchen Hybridantriebssystem angegeben, welches die Aufgabe ebenfalls löst.

Das erfindungsgemäße Hybridantriebssystem dient insbesondere als Fahrzeugantrieb.

Es umfasst Verbrennungsmotor und mindestens eine elektrische Maschine, sowie ein Getriebe mit zwei Stirnradteilgetrieben und einem vierwelligen Planetengetriebe. In dem Planetengetriebe sind zwei Planetenradsätze vorgesehen, wobei ein erster Planetenradsatz mit einem ersten Sonnenrad, einem ersten Planetenträger und einem ersten Hohlrad sowie ein zweiter Planetenradsatz mit einem zweiten Sonnenrad, einem zweiten Planetenträger und einem zweiten Hohlrad ausgebildet sind. Dabei ist das erste Hohlrad mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gekoppelt oder vorzugsweise über eine Trennkupplung sowie ggf. über einen Drehschwingungsdämpfer koppelbar. Das erste Sonnenrad ist permanent drehfest mit dem zweiten Hohlrad verbunden und direkt oder mittelbar über ein weiteres Getriebeelement mit einem Rotor der elektrischen Maschine drehfest gekoppelt oder koppelbar, welcher seinerseits mit dem zweiten Hohlrad gekoppelt oder koppelbar ist. Die beiden Planetenträger der Planetenradsätze sind permanent drehfest miteinander verbunden und außerdem mit einer um eine Hauptdrehachse des Getriebes drehbare erste Eingangswelle des ersten Stirnradteilgetriebes. Eine um die Hauptdrehachse des Getriebes drehbare zweite Eingangswelle des zweiten Stirnradteilgetriebes ist ihrerseits mit dem zweiten Sonnenrad drehfest verbunden. Dabei ist es nun so, dass das erste und das zweite Stirnradteilgetriebe jeweils genau eine Stirnradpaarung aufweisen, um so einen einfachen und kompakten Aufbau zu realisieren. Ferner ist ein Verblockungsschaltelement zum drehfesten Verbinden von zwei der vier Wellen des Planetengetriebes vorgesehen, um eine hohe Flexiblität bei der Wahl einer möglichst großen Anzahl von Gangstufen zu ermöglichen. Insbesondere kann dafür die 3

Übersetzung des einen Stirnradteilgetriebes sehr viel größer sein als die des anderen Stirnradteilgetriebes.

Unter drehtest im Sinne der Erfindung ist dabei zu verstehen, dass eine drehfeste Verbindung oder Kopplung zweier drehbar gelagerter Elemente bedeutet, dass diese beiden Elemente koaxial zueinander angeordnet sind und derart miteinander verbunden sind, dass sie mit derselben Winkelgeschwindigkeit umlaufen. Axial oder entlang der Hauptdrehachse im Sinne der hier vorliegenden Erfindung bedeutet immer axial in Bezug auf diese Hauptdrehachse, welche wiederum mit den Drehachsen der beiden koaxialen Eingangswellen der Stirnradteilgetriebe zusammenfällt.

Durch den beschriebenen Aufbau des erfindungsgemäßen Hybridantriebssystems wird dabei eine inverse Anbindung der Stirnradteilgetriebe im Vergleich zu bisherigen Konzepten erzielt. Hierdurch ist es möglich, die elektrische Maschine in einen rückwärtsdrehenden Betrieb zu zwingen. Dies führt letztlich zu zwei Nulldurchgängen der Drehzahl der elektrischen Maschine, die sich optimal als zusätzliche Stufen im Sinne virtueller Gänge nutzen lassen.

Die erzwungene Drehzahlumkehr verbessert auch das ansonsten eher schlechte Drehzahlverhältnis zwischen dem Verbrennungsmotor einerseits und der elektrischen Maschine anderseits im Zwischengang. Konnten bisher beide Maschinen nicht optimal ausgenutzt werden, so ist es jetzt möglich, eine Auslegung umzusetzen, bei der der Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine im Zwischengang die betragsmäßig gleiche Übersetzung besitzen, sodass beide Maschinen bestmöglich genutzt werden können.

Ferner lassen sich sehr gute Wirkungsgrade, vor allem in den oberen Gängen, erzielen, was sich wiederum sehr positiv auf die Effizienz und damit letztlich den Wirkungsgrad und den Energiebedarf des erfindungsgemäßen Hybridantriebssystems auswirkt.

Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Hybridantriebssystems sind die beiden Stirnradpaarungen des jeweils ersten Stirnradteilgetriebes einerseits und des zweiten Stirnradteilgetriebes andererseits sind so zueinander angeordnet, dass in einer axialen Richtung entlang der beiden 4

Eingangswellen der jeweiligen Stirnradteilgetriebe gesehen, ein

Verblockungsschaltelement zum Verblocken von zwei der Wellen des Planetengetriebes zwischen den beiden Stirnradpaarungen angeordnet ist.

Dadurch wird in axialer Richtung ein außerordentlich kompakter Aufbau bei einer sehr hohen Getriebespreizung, also sich sehr stark unterscheidenden Übersetzungen zwischen dem schnellsten und dem langsamsten Gang, möglich. Durch den Einsatz des vierwelligen Planetengetriebes, des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine in der beschriebenen Anordnung lässt sich somit also eine Vielzahl von Funktionen mit dem erfindungsgemäßen Hybridantriebssystem einfach und effizient realisieren.

Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Hybridantriebsvorrichtung kann es vorgesehen sein, dass genau eine Vorgelegewelle parallel zur Hauptdrehachse und mit einem drehfest mit ihr verbundenen Abtriebsrad vorgesehen ist. Die genau eine Vorgelegewelle erlaubt einen quer zur axialen Richtung sehr kompakten Aufbau des Getriebes.

Dabei kann dieses Abtriebsrad gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung hiervon axial, also entlang der Hauptdrehachse gesehen, zwischen dem Planetengetriebe und den beiden Stirnradteilgetrieben angeordnet sein.

Der Verbrennungsmotor bzw. seine Kurbelwelle kann dabei gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hybridantriebssystems, wie oben schon angedeutet, über eine Trennkupplung mit dem ersten Hohlrad des Planetengetriebes verbunden sein. Ergänzend oder auch kompakt integriert mit der T rennkupplung kann dabei ein Zweimassenschwungrad zum Dämpfen bzw. Tilgen von Drehschwingungen vorgesehen werden. Auch alternative Aufbauten von Drehschwingungsdämpfern sind denkbar. Die Trennkupplung selbst erlaubt durch das Trennen des Getriebes bzw. seines Planetengetriebes von dem Verbrennungsmotor einen rein elektrischen Betrieb, was die Möglichkeiten zur Steigerung der Funktionalität des erfindungsgemäßen Hybridantriebssystems entsprechend erhöht. Die Trennkupplung selbst kann dabei formschlüssig oder auch reibschlüssig ausgebildet sein. Sie kann insbesondere auch formschlüssig ohne eine Synchronisierung realisiert werden, um sie so besonders 5 einfach und kompakt in ihrem Aufbau gestalten zu können. Wenn es benötigt wird, kann eine Anpassung der Drehzahlen über die elektrische Maschine erfolgen.

Die elektrische Maschine und/oder ein Rotorrad des Rotors der elektrischen Maschine sind dabei in axialer Richtung gesehen überlappend zu dem Planetenradsatz angeordnet. Auch diese Anordnung der elektrischen Maschine, welche vorzugsweise achsparallel zu den Eingangsachsen der beiden Stirnradteilgetriebe und der Kurbelwelle angeordnet ist, erlaubt einen in axialer Richtung sehr kompakten Aufbau. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Anbindung der elektrischen Maschine dabei über weitere Getriebeelemente wie ein Stirnradgetriebe, ein Riementrieb, ein Kettenantrieb oder dergleichen erfolgen.

Eine außerordentlich günstige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Hybridantriebssystems kann es nun vorsehen, dass ein Schaltelement für das erste Stirnradteilgetriebe koaxial zu der Vorgelegewelle und axial zwischen den Stirnradpaarungen angeordnet ist. Eine solche Anordnung eines Schaltelements für das erste Stirnradteilgetriebe koaxial zu der Vorgelegewelle nutzt also ein Festrad im Bereich der Eingangswelle in der ersten Stirnradpaarung und dementsprechend ein Losrad auf der wenigstens einen, gemäß der oben beschriebenen Ausgestaltung der genau einen, Vorgelegewelle. Prinzipiell könnte ein solches Schaltelement in jeder axialen Position auf der Vorgelegewelle koaxial zu dieser angeordnet sein. Besonders bevorzugt befindet es sich zwischen den beiden Stirnradpaarungen. Das erste Schaltelement nutzt dann in axialer Richtung denselben Bauraum wie das Verblockungsschaltelement, so dass kein zusätzlicher Bauraum in axialer Richtung benötigt wird.

Unter koaxial im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ist dabei ein drehbar gelagertes Element koaxial zu einem anderen drehbar gelagerten Element, wie beispielsweise einer Welle, zu verstehen, so dass die Drehachsen der beiden Elemente jeweils deckungsgleich oder fluchtend sind. Ferner ist es gemäß der Erfindung so, dass unter einer Radpaarung bzw. Stirnradpaarung eine Anzahl von zwei miteinander kämmenden Zahnrädern bzw. Stirnrädern zu verstehen ist, welche parallele Drehachsen aufweisen und bezogen auf eine Ebene, welche senkrecht zu diesen Drehachsen steht, in einer gemeinsamen Ebene, welche als Radsatzebene bezeichnet wird, angeordnet sind. 6

Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung befinden sich ein zweites Schaltelement ebenfalls koaxial zu der Vorgelegewelle und in axialer Richtung zischen den Stirnradpaarungen. Somit wäre auch bei der anderen Stirnradpaarung das Losrad auf der Vorgelegewelle angeordnet.

Die beiden Schaltelemente können dabei gemäß einer sehr günstigen Weiterbildung dieser Ideen als Koppelschaltelement ausgebildet und mit einer einzigen gemeinsamen Schiebemuffe schaltbar sein, um so einen einerseits möglichst einfachen und in axialer Richtung kompakten Aufbau zu realisieren und andererseits den Aufwand hinsichtlich der Bauteile und der Aktuatorik nochmals zu reduzieren.

Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug ist es nun so, dass dieses ein Hybridantriebssystem nach einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen aufweist, wobei zusätzlich ein elektrisches Antriebssystem vorgesehen ist, welches von dem Hybridantriebssystem mechanisch unabhängig ausgebildet ist. Dadurch wird der Antrieb sehr flexibel einsetzbar. Zum Beispiel kann so ein elektrischer Rückwärtsgang realisiert werden, sodass das Getriebe einen solchen nicht vorsehen muss. Dabei ist es ferner vorgesehen, dass durch das Hybridantriebssystem eine Achse des Fahrzeugs angetrieben wird, während das elektrische Antriebssystem eine andere Achse des Fahrzeugs treibt, um so beispielsweise zum Anfahren und Rückwärtsfahren im rein elektrischen Betrieb die eine Achse zu nutzen und für den Vortrieb mit dem Hybridantriebssystem die andere Achse zu nutzen. Außerdem können bei Bedarf beide Achsen genutzt werden, um so, beispielsweise bei einer Pkw-Anwendung, ein Allradsystem zu erhalten.

Der Aufbau erlaubt es auch im Hybridantriebssystem bei generatorischem Betrieb der elektrischen Maschine erzeugte Leistung an das rein elektrische Antriebsystem weiterzugeben, so dass dessen Betrieb nicht vom Ladezustand der Batterie abhängig ist. Dabei ergeben sich bei dem erfindungsgemäßen Hybridantriebssystem große generatorische Bereiche der elektrischen Maschine des Hybridantriebssystem. In Kombination mit der zweiten rein elektrisch angetriebenen Achse können diese nun für zusätzliche Drehzahlanpassungen des Verbrennungsmotors genutzt werden. Wie erwähnt kann Leistung dabei direkt von der elektrischen Maschine des Hybridantriebssystem zu der elektrischen Maschine der rein elektrisch angetriebenen 7

Achse geleitet werden. Der ganze Aufbau kann dabei ohne Batterie betrieben werden oder ist, wie erwähnt, vom Ladezustand der Batterie unabhängig. Ferner können hierdurch weitere Betriebspunkte des Verbrennungsmotors realisiert werden. Ein weiterer Vorteil, welcher vor allem bei diesem Aufbau des Fahrzeugs zu Tage tritt, ist die relativ große Spreizung vom ersten zum letzten festen Gang innerhalb des Getriebes des erfindungsgemäßen Hybridantriebssystems. Durch diese große Spreizung der festen bzw. mechanischen Gänge und die Möglichkeit dazwischen die zusätzlichen Momentenstufen in Form der virtuellen Gänge zu schaffen, ermöglicht es, vor allem in Kombination mit der rein elektrisch angetriebenen Achse das erfindungsgemäße Hybridantriebssystem bei einer Vielzahl von verschiedenen Fahrzeugen mit sehr unterschiedlichen Anforderungen an ihren Antrieb, beispielsweise aufgrund sehr stark unterschiedlicher Baugrößen, Gewichte und dergleichen, umzusetzen. Das erfindungsgemäße Hybridantriebssystem lässt sich also flexibel in verschiedenen Baureihen nutzen, ohne dass große konstruktive und entwicklungstechnische Anpassungen notwendig sind, was den Einsatz des erfindungsgemäßen Hybridantriebssystems in einem derartigen Fahrzeug außerordentlich effizient und kostengünstig macht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Hybridantriebssystems ergeben sich auch aus den beiden Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebssystems;

Fig. 2 eine Schalttabelle zur Erläuterung der möglichen Zustände der erfindungsgemäßen Hybridantriebssysteme in Figur 1;

Fig. 3 ein Diagramm des Verlaufs der Gesamtübersetzung des Getriebes des

Hybridantriebssystems und der Übersetzung der elektrischen Maschine über den Gangstufen; und

Fig. 4 ein schematisch angedeutetes Fahrzeug mit einem solchen

Hybridantriebssystem und einem zusätzlichen elektrischen Antriebssystem. 8

In der Darstellung der Figur 1 ist ein Hybridantriebssystem 1 zu erkennen, welches einen angedeuteten Verbrennungsmotor 2 sowie eine elektrische Maschine 3 umfasst. Ein Rotor der elektrischen Maschine 3 ist drehtest mit einem Rotorrad 6 verbunden, welches über ein Zwischenrad 7 als Getriebeelement an ein vierwelliges Planetengetriebe 8 eines in seiner Gesamtheit mit 4 bezeichneten Getriebes angebunden ist. Das Getriebe 4 ist dabei, bezogen auf seine Hauptdrehachse, nur in seiner oberen Hälfte dargestellt.

Das vierwellige Planetengetriebe 8 umfasst dabei einen ersten Palentenradsatz 8.1 sowie axial benachbart dazu einen zweiten Planetenradsatz 8.2. Der erste Planetenradsatz 8.1 umfasst ein erstes Sonnenrad 8.1.1, einen ersten Planetenträger 8.1.2 mit mehreren hier Planeten, von welchen außerdem nur einer dargestellt ist. Den in Umfangsrichtung äußeren Abschluss bildet ein erstes Hohlrad 8.1.3. Der Aufbau des zweiten Planetenradsatzes 8.2 entspricht dem. Erweist ein zweites Sonnenrad 8.2.1, einen zweiten Planetenträger 8.2.2 und ein zweites Hohlrad 8.2.3 auf.

Das erste Hohlrad 8.1.3 des ersten Planetenradsatzes 8.1 ist über eine Trennkupplung KO und einen optionalen Drehschwingungsdämpfer 13 mit einer Kurbelwelle 5 des Verbrennungsmotors 2 verbindbar. Bei geschlossener Trennkupplung KO, welche vorzugsweise als formschlüssige Kupplung ohne Synchronisierung ausgeführt sein kann, lässt sich der Verbrennungsmotor 2 bzw. seine Kurbelwelle 5 also mit dem ersten Hohlrad 8.1.3 bei Bedarf drehfest koppeln. Die beiden Planetenradträger 8.1.2 und 8.2.2 sind einerseits drehfest miteinander gekoppelt und andererseits mit einer ersten Eingangswelle 9. Über diese erste Eingangswelle 9 wird ein koaxial und drehfest zu dieser angeordnetes erstes Festrad FB angetrieben, welches ein erstes Losrad LB treibt, die zusammen eine erste Stirnradpaarung 11 ausbilden. Diese erste Stirnradpaarung 11 ist dabei die einzige Stirnradpaarung des ersten Stirnradteilgetriebes B, deren erstes Losrad LB koaxial zu einer Vorgelegewelle 12 angeordnet und bei Bedarf über ein erstes Schaltelement SB drehfest mit dieser verbindbar ist. Das zweite Stirnradteilgetriebe A umfasst ein Festrad FA auf der mit einer koaxial zur ersten Eingangswelle 9 liegenden zweiten Eingangswelle 10. Diese ist mit der zweiten Sonne 8.2.1 des zweiten Planetenradsatzes 8.2 des Planetengetriebes 8 permanent drehfest verbunden. Die zweite Eingangswelle 10 ist als Hohlwelle um die erste Eingangswelle 9 herum ausgebildet. Ein koaxial zu der Vorgelegewelle 12 angeordnetes zweites Losrad LA komplettiert dann eine zweite Stirnradpaarung 14 und damit das zweite 9

Stirnradteilgetriebe A, welches ausschließlich diese eine Stirnradpaarung, nämlich die zweite Stirnradpaarung 14, umfasst. Über ein zweites Schaltelement SA ist das zweite Losrad LA mit der Vorgelegewelle 12 bei Bedarf drehfest verbindbar.

Das Planetengetriebe 8, die erste Eingangswelle 9 und die zweite Eingangswelle 10 sind vorteilhaft allesamt koaxial zueinander angeordnet beziehungsweise haben die selbe Drehachse.

Die Vorgelegewelle 12 trägt ihrerseits in einem Abschnitt in axialer Richtung a, welche sich immer auf die Hauptdrehachse des Getriebes 4 bezieht, ein Abtriebsrad 15. Dieses kämmt mit einem hier schematisch angedeuteten Differential 16, über welches eine angetriebene Achse 23 eines mit dem Hybridantriebssystems 1 ausgestatteten Fahrzeugs 21 (vergleiche Figur 4) angetrieben wird.

Das Abtriebsrad 15 liegt dabei zwischen dem Planetengetriebe 8 und dem zweiten Stirnradteilgetriebe A. Das Differential 16 kann somit axial zumindest teilweise neben die elektrische Maschine 3 rutschen. Sie könnten sich jedoch auch axial überlappen, was durch den alles in einer Ebene zeigenden Radsatzplan der Figur 1 jedoch nicht darstellbar ist. Das Differential 16 kann so möglichst dicht an den Verbrennungsmotor 2 rücken, was ein Vorteil bezüglich des Bauraums darstellt.

Alternativ dazu wäre es auch denkbar, bei entsprechenden Durchmessern des Planetengetriebes 8 und der Stirnradpaarungen 11, 14 die Anordnung des drehfest mit der Vorgelegewelle 12 verbundenen Abtriebsrads 15 axial überlappend zu dem Planetenradsatz 8 auszuführen Auch hierdurch könnte das Differential 16 sehr nah an den Verbrennungsmotor 2 rücken, was den kompakten Aufbau und die ideale Ausnutzung des in dem Fahrzeug 21 typischerweise vorhandenen Bauraums vorteilhaft fördert.

Durch beide Varianten wird insbesondere ein Einbau quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs 21 einfach möglich.

Das erste Schaltelement SB und das zweite Schaltelement SA sind in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zu einem kombinierten Koppelschaltelement 10 zusammengefasst. Neben der prinzipiell auch denkbaren Ausgestaltung dieser beiden Schaltelemente SA, SB als Reibschaltelemente ist diese Variante mit einer Ausgestaltung der beiden Schaltelemente SA und SB als kombiniertes Schaltelement mit einer gemeinsamen Schiebemuffe und einer formschlüssigen Schaltung über einen einzigen Aktuator ideal. Bezüglich der Anordnung kann es vorzugsweise, wie hier dargestellt, auf der dem Planetengetriebe 8 abgewandten Seite der zweiten Stirnradpaarung 14 und somit zwischen den beiden Stirnradpaarungen 11, 14 auf der Vorgelegewelle 12 angeordnet sein. Damit lassen sich dann wahlweise die erste, die zweite oder beide Stirnradpaarungen 11, 14 mit dem Abtriebsrad 15 verbinden.

Zwei der Elemente des Planetenradgetriebes 8, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel die beiden Planetenradträger 8.1.2 und 8.2.2 sowie die mit ihnen drehfest verbundene erste Eingangswelle 9 und das mit der zweiten Eingangswelle 10 drehfest verbundene zweite Sonnenrad 8.2.1 können über ein

Verblockungsschaltelement SK miteinander verbunden werden, welches hier wiederum vorzugsweise als formschlüssiges Schaltelement ohne Synchronisierung ausgebildet ist. Bei der entsprechenden Drehzahl der Elemente kann so eine Relativbewegung zwischen den Elementen des Planetengetriebes 8 durch eine Verbindung der Planetenträger 8.1.2 und 8.2.2 mit dem zweiten Sonnenrad 8.2.1 realisiert werden. Das Planetengetriebe 8 läuft dann als Block um, weshalb das Schaltelement SK gängiger Weise als Verblockungsschaltelement SK bezeichnet wird. Das Verblockungsschaltelement SK verbindet dabei die beiden Eingangswellen 9, 10 bzw. die zweite Eingangswelle 10 und das drehfest mit der ersten Eingangswelle 9 verbundene Festrad FB des ersten Stirnradteilgetriebes B miteinander. Es ist so angeordnet, dass es in demselben Bauraum in axialer Richtung a liegt wie die beiden Schaltelemente SA, SB. Dadurch lässt sich zusätzlicher Bauraum für dieses Verblockungsschaltelement SK in der axialen Richtung a einsparen und der Gesamtaufbau des Getriebes 4 lässt sich entsprechend kompakt umsetzen.

Die beiden Stirnradteilgetriebe A, B können nun vorzugsweise sehr stark unterschiedliche Übersetzungen aufweisen, wobei die Übersetzung des zweiten Stirnradteilgetriebes A sehr viel größer als die des ersten Stirnradteilgetriebes B sein sollte. Dies ermöglicht eine hohe Spreizung der mechanischen Gänge und erlaubt so bei hoher Effizienz eine entsprechend hohe Spreizung der nutzbaren Gänge des 11

Hybridantriebssystems 1. In der Darstellung der Figur 2 ist eine Schalttabelle gezeigt. In der ersten Spalte sind dabei Gangstufen angegeben. Eine erste Gangstufe ist mit G1 bezeichnet. Hierbei handelt es sich um einen mechanischen Festgang, welcher dann von einer zweiten Gangstufe V2 und einer dritten Gangstufe V3 gefolgt ist, welche als virtuelle Gangstufen ausgebildet sind, welche als Zwischengänge durch einen entsprechenden Einsatz der elektrischen Maschine 3, welcher später noch im Detail erläutert werden wird, erzielt werden können. Eine vierte Gangstufe G4 ist dann wieder als ein Festgang ausgebildet, eine fünfte Gangstufe V5 und und eine sechste Gangstufe V6 sind dann wieder als virtuelle Gänge ausgebildet. Schließlich folgt eine siebte Gangstufe G7 in Form eines Festganges.

In der zweiten Spalte ist unter dem Kürzel iVM eine Verbrennungsmotor- Gesamtübersetzung zwischen dem ersten Hohlrad 8.1.3 und der Vorgelegewelle 12, letztlich also zwischen der Kurbelwelle 5 des Verbrennungsmotors 2 und dem Abtrieb, dargestellt. In der ersten Gangstufe G1 hat diese Übersetzung einen Betrag von 14 und nimmt dann bis zur siebten Gangstufe G7 auf einen Betrag von 2 ab. Die drei nachfolgenden Spalten zeigen jeweils die Stellung der Schaltelemente SA, SB und des Verblockungsschaltelements SK. Mit „x“ ist dabei ein eingelegtes Schaltelement und mit ein nicht eingelegtes Schaltelement gekennzeichnet. In der ersten Gangstufe G1 ist also das Planetengetriebe 8 entsprechend verblockt und das zweite Schaltelement SA des zweiten Stirnradteilgetriebes A ist geschlossen, sodass über dieses abgetrieben wird. Für die zweite Gangstufe V2 und die dritte Gangstufe V3 wird dann das Verblockungsschaltelement SK geöffnet und die zweite Gangstufe V2 und dritte Gangstufe V3 werden bei unveränderter Stellung der Schaltelemente SA, SB durch den entsprechenden Betrieb der elektrischen Maschine 3, welche anhand der nachfolgenden Figur noch näher erläutert wird, umgesetzt.

Für den nächsten Festgang, die vierte Gangstufe G4, wird dann zusätzlich zu dem zweiten Schaltelement SA das erste Schaltelement SB eingelegt. Im Anschluss wird für die fünfte Gangstufe V5 das zweite Schaltelement SA geöffnet und die fünfte und sechste Gangstufe V5, V6 werden wiederum über die elektrische Maschine realisiert. Für den letzten Festgang, die siebte Gangstufe G7, wird dann zusätzlich zum geschlossenen ersten Schaltelement SB das Verblockungsschaltelement SK geschlossen. 12

In der Darstellung der Figur 3 ist dieser Schaltablauf nochmals gezeigt, wobei mit durchgezogener Linie und wiederum der Bezeichnung iVM die Verbrennungsmotor- Gesamtübersetzung entsprechend der Tabelle in Figur 2 dargestellt ist, während mit gestrichelter Linie und der Bezeichnung iEM eine EM-Gesamtübersetzung zwischen dem ersten Sonnenrad 8.1.3, also dem Anschluss der elektrischen Maschine in dem Planetengetriebe 8, und der Vorgelegewelle 12 dargestellt ist. Mit schraffierten Blöcken ist dabei der generatorische Betrieb der elektrischen Maschine 3 dargestellt mit kreuzschraffierten ihr motorischer Betrieb. Um die mit durchgezogener Linie dargestellte Verbrennungsmotor-Gesamtübersetzung im Sinne der oben genannten Tabelle zu erhalten, bedeutet dies für die auf der x-Achse aufgetragenen einzelnen Gangstufen G1 , G2, G3, G4, G5, G6, G87 nun, dass in den ersten beiden Gangstufen G1 und V2 die elektrische Maschine 3 positiv dreht und, wie es durch den schraffierten Balken dargestellt ist, generatorisch betrieben wird. Nachfolgend wird dann im dritten virtuellen Gang, der dritten Gangstufe V3, die elektrische Maschine Stillstehen, also eine Drehzahl von Null und dementsprechend eine entsprechende Übersetzung, wie es auf der y- Achse aufgetragen ist, aufweisen. Im vierten Gang, der vierten Gangstufe G4, wird die elektrische Maschine 3 dann, wie es durch die Kreuzschraffur dargestellt ist, motorisch betrieben, allerdings im negativen Drehsinn, also mit umgekehrten Vorzeichen wie zuvor bei den ersten beiden Gangstufen G1 und V2. Für die virtuelle fünfte Gangstufe V5 wechselt die elektrische Maschine 3 dann wieder in ihren generatorischen Betrieb bei weiterhin umgekehrter Drehrichtung, bevor sie im sechsten virtuellen Gang bzw. der sechsten Gangstufe V6 wiederum steht und anschließend in der siebten Gangstufe G7 motorisch mit positiver Drehrichtung, also analog zum vorherigen generatorischen Betrieb in den beiden ersten Gangstufen G1 und V1, betrieben wird.

Der Bereich mit negativer Übersetzung unterhalb der Null-Linie auf der y-Achse bezeichnet also eine negative Drehrichtung, bei welcher die elektrische Maschine 3 entgegengesetzt zum Verbrennungsmotor 2 dreht, sowohl im motorischen als auch im generatorischen Betrieb, während in dem Bereich oberhalb der Null-Linie ein positiver Drehsinn der elektrischen Maschine 3, analog zu der Drehrichtung des Verbrennungsmotors 2, erfolgt, ebenso sowohl im motorischen als auch im generatorischen Betrieb. 13

Das Hybridantriebssystem 1 lässt sich nun insbesondere zum Antreiben eines in Figur 4 dargestellten Fahrzeugs 21 verwenden. Der einfache und bezüglich der benötigen Bauteile reduzierte Aufbau des Hybridantriebssystems 1 macht dabei vor allem in Kombination mit einem zusätzlichen rein elektrischen Antriebsystem 22 Sinn, welcher zum Beispiel einen Rückwärtsgang ausbilden und/oder das Anfahren realisieren oder ergänzend zum Hybridantriebssystem 1 unterstützen kann. Insbesondere können das Hybridantriebssystem 1 und das elektrische Antriebssystem 22 dabei so angeordnet sein, dass das eine, hier z.B. das Hybridantriebssystem 1, eine erste angetriebene Achse, z.B. die Vorderachse 23, des Fahrzeugs 22 treibt und das elektrische Antriebssystem 22 eine andere angetriebene Achse, hier die Hinterachse 24. Eine über den Doppelpfeil 25 angedeutete Kopplung der beiden Systeme 1, 22 erfolgt dann reine elektrisch über eine nicht dargestellte Antriebsteuerung sowie ein ebenfalls nicht dargestelltes Batteriesystem.

Die elektrische Unterstützung des Antriebs ist dabei auch bei weitgehend leerer Batterie noch möglich, da über das Hybridsystem 1 dessen elektrische Maschine 3 generatorisch betrieben werden kann, um so das elektrische Antriebssystem 22 mit Leistung zu versorgen.