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Patent Searching and Data


Title:
HYBRID DRIVE TRAIN AND METHOD FOR ACTUATING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/197109
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hybrid drive train (10) for a motor vehicle, comprising: an internal combustion engine (12) functioning to drive the motor vehicle; an electric machine (40) functioning to drive the motor vehicle; a clutch assembly (16); a transmission assembly (18, 20) connected to the clutch assembly (16) and having a plurality of gear stages (1-4); and a planetary transmission assembly (60) which is/can be coupled to the internal combustion engine (12), to the electric machine (40) and to an input (26) of the clutch assembly (16). In addition, the internal combustion engine (12) is coupled to the planetary transmission assembly (60) via a freewheel assembly (80) and/or via a first switchable interlocking coupling (94B).

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Inventors:
SCHALLER MARTIN (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/056898
Publication Date:
November 01, 2018
Filing Date:
March 19, 2018
Export Citation:
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Assignee:
GETRAG BV & CO KG (DE)
International Classes:
B60K6/48; B60K6/365; B60K6/383; B60K6/387; B60K6/40; B60K6/547; F16H3/00; F16H3/089; F16H3/72
Domestic Patent References:
WO2015099591A12015-07-02
WO2015197927A12015-12-30
Foreign References:
DE102013206176A12014-10-09
DE19720716A11998-01-22
DE102009002805A12010-11-11
DE102010044618A12012-03-01
DE102013022142A12015-06-25
DE102010063092A12011-06-30
DE102013206176A12014-10-09
EP1526304B12010-03-03
DE102015213713A12016-01-28
DE102010063311A12012-06-21
Attorney, Agent or Firm:
RAUSCH, Gabriele (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Hybridantriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem zum Antrieb des Kraftfahrzeuges dienenden Verbrennungsmotor

(12); einer zum Antrieb des Kraftfahrzeuges dienenden elektrischen Maschine (40); einer Kupplungsanordnung (16); einer an die Kupplungsanordnung (16) angeschlossenen Getriebeanordnung (18, 20) mit einer Mehrzahl von Gangstufen (1-4); und einer Planetengetriebeanordnung (60), die mit dem Verbrennungsmotor (12), mit der elektrischen Maschine (40) und mit einem Eingang (26) der Kupplungsanordnung (16) gekoppelt oder koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (12) über eine Freilaufanordnung (80) und/oder über eine erste schaltbare Formschluss-Kupplung (94B) mit der Planetengetriebeanordnung (60) gekoppelt ist.

2. Hybridantriebsstrang nach Anspruch 1 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlrad (68; 68') der Planetengetriebeanordnung (60) mit einer Außenverzahnung (72) ausgebildet ist, über die die elektrische Maschine (40) mit der Planetengetriebeanordnung (60) drehgekoppelt ist.

3. Hybridantriebsstrang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (68) eine Innenverzahnung (70) aufweist, die mit Planetenrädern (66) der Planetengetriebeanordnung (60) in Eingriff steht, wobei die Außenverzahnung (72) axial mit der Innenverzahnung (70) ausgerichtet ist.

4. Hybridantriebsstrang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (68') eine Innenverzahnung (70) aufweist, die mit Planetenrädern (66) der Planetengetriebeanordnung (60) in Eingriff steht, wobei die Außenverzahnung (72') an einem Hohlwellenabschnitt (84) des Hohlrades (68') ausgebildet ist und axial versetzt zu der Innenverzahnung (70) angeordnet ist.

5. Hybridantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (40) eine Maschinenlängsachse (45) aufweist, die parallel versetzt zu einer Kupplungslängsachse (17) der Kupplungsanordnung (16) ausgerichtet ist.

6. Hybridantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kurbelwelle (13) des Verbrennungsmotors (12) koaxial zu einer Kupplungslängsachse (17) der Kupplungsanordnung (16) ausgerichtet ist.

7. Hybridantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsanordnung (16) und die Getriebeanordnung (18, 20) ein Doppelkupplungsgetriebe (14) bilden.

8. Hybridantriebsstrang nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelkupplungsgetriebe (14) zwei bis sechs Vorwärtsgangstufen (1-4) aufweist und/oder das Doppelkupplungsgetriebe (14) keine Rückwärtsgangstufe aufweist.

9. Hybridantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 - 8 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Motorwelle (46) der elektrischen Maschine (40) mit einem Ritzel (48) verbunden ist, das mit einem Glied (68) der Planetengetriebeanordnung (60) direkt oder über eine Zwischenradsatzanord- nung (74) in Eingriff steht.

10. Hybridantriebsstrang nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (48) auf seinen beiden axialen Seiten durch Lager (50, 52) radial in Bezug auf ein Gehäuse (34) gelagert ist.

11. Hybridantriebsstrang nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (48) über eine axial verschiebliche Welle-Nabe-Verbindung (54) mit der Motorwelle (46) drehfest gekoppelt ist.

12. Hybridantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 - 1 1 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (40) vollständig auf einer der Planetengetriebeanordnung (60) gegenüberliegenden axialen Seite der Kupplungsanordnung (16) angeordnet ist.

13. Hybridantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlrad (68; 68') der Planetengetriebeanordnung (60) mit einem Hohlzapfen (76) verbunden ist, der radial in Bezug auf ein Gehäuse (34) gelagert ist.

14. Hybridantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufanordnung (80VI) als schaltbare Freilaufanordnung ausgebildet ist.

15. Hybridantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 - 14 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Glied (62) und ein zweites Glied (64) der Planetengetriebeanordnung (60) mittels einer zweiten schaltbaren Formschluss-Kupplung (94A) drehfest miteinander verbindbar sind.

16. Verfahren zum Ansteuern eines Hybridantriebsstranges (10) nach einem der Ansprüche 1 - 15, wobei zum Zwecke eines Ladens einer Batterie (41 ) des Hybridantriebsstranges (10) im Stillstand des Kraftfahrzeuges die Getriebeanordnung (18, 20) blockiert wird, so dass ein mit der Kupplungsanordnung (16) verbundenes Glied (64) der Planetengetriebeanordnung (60) festgelegt wird und Leistung von dem Verbrennungsmotor (12) über die Planetengetriebeanordnung (60) zu der elektrischen Maschine (40) übertragen werden kann, und wobei die elektrische Maschine (40) als Generator betrieben wird, um die Batterie (41 ) zu laden.

17. Verfahren zum Ansteuern eines Hybridantriebsstranges nach einem der Ansprüche 1 - 15, wobei zum Halten des Kraftfahrzeuges an einer Steigung und/oder zum Anfahren des Kraftfahrzeuges eine Drehzahl der elektrischen Maschine (40) an eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (12) angepasst wird, derart, dass ein mit der Kupplungsanordnung (16) verbundenes Glied (64) der Planetengetriebeanordnung (60) ein Drehmoment an die Kupplungsanordnung (16) abgibt.

Description:
Hybridantriebsstrang sowie Verfahren zum Ansteuern desselben

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einem zum Antrieb des Kraftfahrzeuges dienenden Verbrennungsmotor, mit einer zum Antrieb des Kraftfahrzeuges dienenden elektrischen Maschine, mit einer Kupplungsanordnung, mit einer an die Kupplungsanordnung angeschlossenen Getriebeanordnung, die eine Mehrzahl von Gangstufen aufweist, und mit einer Planetengetriebeanordnung , die mit dem Verbrennungsmotor, mit der elektrischen Maschine und mit einem Eingang der Kupplungsanordnung gekoppelt oder koppelbar ist.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ansteuern eines solchen Hybridantriebsstranges.

Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik besteht seit einigen Jahren ein Trend hin zu Hybridfahrzeugen, bei denen Antriebsleistung mittels eines Verbrennungsmotors und mittels einer elektrischen Maschine bereitgestellt werden kann. Hierbei wird generell unterschieden zwischen sogenannten Mild-Hybridanwendungen, bei denen die elektrische Maschine lediglich kurzzeitig (maximal etwa fünf bis zehn Kilometer) als alleinige Antriebsquelle verwendbar ist bzw. überwiegend als Boost-Antrieb eingesetzt wird. In sogenannten Range-Extender-Antriebssträngen dient eine elektrische Maschine hingegen als Haupt-Antriebsmotor, und ein Verbrennungsmotor wird lediglich "zur Reserve" mitgeführt und/oder um während einer rein elektrischen Fahrt eine Batterie über eine zweite elektrische Maschine (Generator) zu laden.

Hinsichtlich des Layouts von solchen Antriebsträngen besteht entweder die Möglichkeit, den Verbrennungsmotor und die elektrische Antriebsmaschine in Leistungsflussrichtung vor einer Kupplungsanordnung anzuordnen. Dieses Layout ist konstruktiv vergleichsweise einfach realisierbar, hat jedoch Einschränkungen hinsichtlich der Funktionalität. In derarti- gen Hybridantriebssträngen wird als Getriebeanordnung häufig eine Planetengetriebeanordnung, ggf. in Verbindung mit einem stufenlosen Getriebe, verwendet.

Besonders vorteilhaft ist jedoch die Integration eines Doppelkupplungsgetriebes in einen Hybridantriebsstrang, insbesondere dann, wenn die elektrische Maschine mit dem Eingang von einem der Teilgetriebe verbunden ist.

Ein beispielhaftes Layout dieser Art ist offenbart in dem Dokument DE 10 2010 044 618 B4. Bei diesem Hybridantriebsstrang kann die elektrische Maschine als alleinige Antriebsquelle (über das zugeordnete Teilgetriebe) dienen, wobei der Verbrennungsmotor im Stand mittels der elektrischen Maschine startbar ist, wobei eine Rekuperation in allen Betriebsmodi möglich ist, wobei ein Boost-Betrieb möglich ist und wobei ein Standladen möglich ist, etc.

Die Getriebeanordnung eines solchen Hybridantriebsstranges beinhaltet in der Regel eine Mehrzahl von Gangstufen, wobei die Anzahl der zur Verfügung gestellten Vorwärtsgang- stufen tendenziell steigt, sodass automatisierte Doppelkupplungsgetriebe sechs, sieben, acht oder mehr Gangstufen haben können.

Aufgrund ihrer Leistungscharakteristik benötigen elektrische Maschinen bei einem rein elektrischen Fahrbetrieb in der Regel weniger Gangstufen als ein Verbrennungsmotor.

Hybridantriebsstränge, die dazu ausgebildet sind, für eine elektrische Maschine eine oder zwei "elektrische" Gangstufen bereitzustellen und für einen Verbrennungsmotor drei oder vier Gangstufen bereitzustellen, sind beispielsweise bekannt aus den Dokumenten DE 10 2013 022 142 A1 oder DE 10 2010 063 092 A1.

Ein weiterer Hybridantriebsstrang ist bekannt aus dem Dokument DE 10 2013 206 176 A1 , wobei der Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine auf eine Welle eines Getriebes einspeisen. Das Dokument EP 1 526 304 B1 betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe, das keine spezielle Anpassung an eine Hybridanwendung zeigt. Hierbei sind auf einer ersten Getriebeeingangswelle Zahnräder für gerade Gangstufen angeordnet und auf einer zweiten Getriebeeingangswelle Zahnräder für ungerade Gangstufen. Eine Synchronisierungseinheit ist zur wahlweisen drehfesten Verbindung eines Zahnrades für eine gerade Gangstufe sowie eines Zahnrades für eine ungerade Gangstufe vorgesehen. Höher belastete Gänge, wie erster Gang, zweiter Gang und Rückwärtsgang, sind unmittelbar neben Lagerebenen angeordnet.

Das Dokument WO 2015/197927 A1 offenbart einen Hybridantriebsstrang, bei dem ein Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine an axial entgegengesetzten Enden der Getriebeanordnung angeordnet sind.

Aus Komfortgründen wird in vielen Fällen auch im elektrischen Fahrbetrieb eine Lastschaltbarkeit der sog. elektrischen Gangstufen gefordert. Ferner ist es wünschenswert, wenn ein Laden einer an die elektrische Maschine angeschlossenen Batterie im Stillstand des Kraftfahrzeuges möglich ist (Standlademodus).

Ferner besteht generell ein Bedarf darin, die Kupplungsanordnung so klein wie möglich auszulegen.

Aus dem Dokument DE 10 2015 213 713 A1 ist eine Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Hierbei ist ein Verbrennungsmotor über eine Trennkupplung und eine Doppelkupplungsanordnung mit einer Getriebeanordnung verbunden. Zwischen die Trennkupplung und die Doppelkupplungsanordnung ist eine elektrische Maschine ankoppelbar, und zwar über eine Planetengetriebestufe. Das Sonnenrad soll den E-Maschinen- Eingang bilden. Ein Hohlrad oder ein Planetenträger der Planetengetriebestufe wird dabei an einem Gehäuse festgelegt.

Das Dokument DE 10 2010 063 3 1 A1 offenbart einen weiteren Hybridantriebsstrang , mit einem Planetengetriebe, wobei ein erstes Element des Planetengetriebes der festen Anbindung einer Getriebeeingangswelle dient, wobei ein zweites Element der festen An- bindung einer elektrischen Maschine dient, wobei zwei Elemente des Planetengetriebes über eine Kupplung koppelbar sind und wobei ein drittes Element des Planetengetriebes mittels eines Schaltelementes in einer ersten Schaltstellung an einen Verbrennungsmotor und in einer zweiten Schaltstellung an ein Gehäuse bzw. einen Stator ankoppelbar ist.

Es ist vor dem obigen Hintergrund eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Hybridantriebsstrang sowie verbesserte Verfahren zum Ansteuern eines solchen Antriebsstranges anzugeben.

Die obige Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst durch einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einem zum Antrieb des Kraftfahrzeuges dienenden Verbrennungsmotor; mit einer zum Antrieb des Kraftfahrzeuges dienenden elektrischen Maschine; mit einer Kupplungsanordnung; mit einer an die Kupplungsanordnung angeschlossenen Getriebeanordnung, die eine Mehrzahl von Gangstufen aufweist; und mit einer Planetengetriebeanordnung, die mit dem Verbrennungsmotor, mit der elektrischen Maschine und mit einem Eingang der Kupplungsanordnung gekoppelt oder koppelbar ist, wobei der Verbrennungsmotor über eine Freilaufanordnung und/oder über eine erste schaltbare Formschluss-Kupplung mit der Planetengetriebeanordnung gekoppelt ist.

Die Freilaufanordnung wirkt in einer Variante rein selbsttätig, benötigt also keine Ansteue- rung. Demzufolge kann das Gesamtlayout des Hybridantriebsstrangs vereinfacht werden.

Die Freilaufanordnung ist vorzugsweise gegen ein Gehäuse des Hybridantriebsstranges abgestützt. Ferner ist es bevorzugt, wenn der Verbrennungsmotor in diesem Fall drehfest mit der Planetengetriebeanordnung verbunden ist. Die Freilaufanordnung ist für diesen Fall vorzugsweise so ausgebildet, dass sie in der gewöhnlichen Drehrichtung des Verbrennungsmotor freidreht. Eine Drehrichtung der Welle des Verbrennungsmotors in die entgegengesetzte Richtung wird hingegen durch die Freilaufanordnung unterbunden, die sich hierbei an dem Gehäuse abstützt. Bei einem rein elektrischen Fahrbetrieb hat eine derartige Freilaufanordnung den Vorteil, dass diese ein Reaktions- bzw. Abstützdrehmoment liefern kann, so dass die elektrische Maschine die Antriebsleistung vorzugsweise verlustfrei über die Planetengetriebeanordnung hin zu der Kupplungsanordnung und der Getriebeanordnung übertragen kann.

Die Getriebeanordnung beinhaltet vorzugsweise ein einfaches Layout mit einer Eingangswellenanordnung und einer einzelnen parallel hierzu angeordneten Vorgelegewelle, wobei Schaltkupplungen zum Ein- und Auslegen von Gangstufen an der Eingangswellenanordnung und/oder an der Vorgelegewelle angeordnet sein können. Die Vorgelegewelle dient vorzugsweise gleichzeitig als Ausgangswelle und kann mit einem Abtriebsritzel verbunden sein, das ein Differenzial oder dergleichen antreibt.

Die elektrische Maschine kann mit der Planetengetriebeanordnung vorzugsweise so gekoppelt sein, dass die elektrische Maschine zum Fahrbetrieb mit Drehzahlen drehen kann, die deutlich höher sind als die für die gleiche Geschwindigkeit einzurichtenden Drehzahlen des Verbrennungsmotors. Mit anderen Worten ist die Ankopplung der elektrischen Maschine an die Planetengetriebeanordnung und die Ankopplung des Verbrennungsmotors an die Planetengetriebeanordnung vorzugsweise so gewählt, dass zum Einrichten einer Fahrtgeschwindigkeit eine Drehzahl der elektrischen Maschine wenigstens 1 ,2 mal so hoch ist wie eine Drehzahl des Verbrennungsmotors. Vorzugsweise ist die Drehzahl kleiner als das Fünffache der Drehzahl des Verbrennungsmotors. Vorzugsweise ist die Drehzahl größer als das 1 ,5-fache der Drehzahl des Verbrennungsmotors, insbesondere größer als das 2,0-fache.

Die Planetengetriebeanordnung ist vorzugsweise so mit dem Verbrennungsmotor, mit der elektrischen Maschine und mit dem Eingang der Kupplungsanordnung gekoppelt, dass keines der Glieder der Planetengetriebeanordnung gegenüber einem Gehäuse festleg bar ist. Mit anderen Worten ist der Planetengetriebeanordnung weder eine Bremse noch eine Kupplung zugeordnet, die dazu dienen könnte, ein Glied der Planetengetriebeanordnung gegenüber einem Gehäuse des Antriebsstranges festzulegen, wie es beispielsweise bei Automatikgetrieben zum Schalten von Gangstufen üblich ist. Die Planetengetriebeanordnung wirkt bei dieser Konstellation vorzugsweise als Überlage- rungs- bzw. Summationsgetriebe. Die Planetengetriebeanordnung weist vorzugsweise genau drei Glieder auf, von denen eines mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, und zwar vorzugsweise über die Freilaufanordnung oder die schaltbare Formschluss- Kupplung. Das zweite Glied der Planetengetriebeanordnung ist mit der elektrischen Maschine vorzugsweise zwangsweise drehgekoppelt. Das dritte Glied der Planetengetriebeanordnung ist mit dem Eingang der Kupplungsanordnung gekoppelt, und zwar vorzugsweise ebenfalls zwangsweise.

Sofern keines der Glieder der Planetengetriebeanordnung gegenüber einem Gehäuse festleg bar ist und der Verbrennungsmotor über eine selbsttätig wirkende bzw. passive Freilaufanordnung mit der Planetengetriebeanordnung gekoppelt ist, ergibt sich folgende generelle Funktionsweise. Wenn bei dieser Ausführungsform nur der Verbrennungsmotor oder nur die elektrische Maschine in der gewöhnlichen Drehrichtung des Verbrennungsmotors angetrieben werden, arbeitet die Planetengetriebeanordnung nicht zwang läufig. Daher wird der Hybridantriebsstrang hierbei vorzugsweise nach der Art eines Summiergetriebes betrieben, bei dem sowohl die elektrische Maschine als auch der Verbrennungsmotor Antriebsmoment bzw. Antriebsleistung liefern. Bei einem rein elektromotorischen Betrieb ist ein Antrieb in der entgegengesetzten Drehrichtung möglich, da sich das mit dem Verbrennungsmotor verbundene Glied der Planetengetriebeanordnung in diesem Fall aufgrund der selbsttätig wirkenden Freilaufanordnung abstützt, also quasi festgelegt wird. So ist ein zwangläufiger Betrieb für einen Rückwärtsfahrmodus einrichtbar, bei dem die Mehrzahl von Gangstufen der Getriebeanordnung jeweils für einen Rückwärtsfahrbe- trieb verwendbar sind.

Sofern die Getriebeanordnung einen speziellen Rückwärtsgang-Radsatz hat, kann bei dieser Betriebsweise zudem über diesen Radsatz auch ein Vorwärtsfahrbetrieb des Kraftfahrzeuges eingerichtet werden.

Sofern der Verbrennungsmotor über eine erste schaltbare Formschluss-Kupplung, beispielsweise nach der Art einer Synchron-Schaltkupplung, mit der Planetengetriebeanordnung gekoppelt ist, so kann diese Formschluss-Kupplung entweder geöffnet sein oder geschlossen sein. Im geschlossenen Zustand ergibt sich bei einem verbrennungsmotori- sehen Antrieb die gleiche Situation wie bei einem selbsttätigen Freilauf, wie oben beschrieben. Sofern die erste schaltbare Formschluss-Kupplung geöffnet ist, ist hingegen keine Leistungsübertragung von dem Verbrennungsmotor möglich. Auch ist ein elektromotorischer Betrieb dann mittels der elektrischen Maschine in der Regel nicht möglich, da die nicht mit der elektrischen Maschine gekoppelten Elemente jeweils nicht abgestützt sind.

Bei einer Kopplung des Verbrennungsmotors über eine Freilaufanordnung ist es bevorzugt, wenn die Freilaufanordnung als schaltbare Freilaufanordnung ausgebildet ist, wie nachstehend beschrieben. Bei einer Kopplung des Verbrennungsmotors mit der Planetengetriebeanordnung über eine erste schaltbare Formschluss-Kupplung ist es daher ferner bevorzugt, wenn ein erstes Glied und ein zweites Glied der Planetengetriebeanordnung mittels einer zweiten schaltbaren Formschluss-Kupplung drehfest miteinander verbindbar sind, wie es nachstehend beschrieben wird.

Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Ansteuern eines erfindungsgemäßen Hybridantriebsstranges, wobei zum Zwecke eines Ladens einer Batterie des Hybridantriebsstranges im Stillstand des Kraftfahrzeuges die Getriebeanordnung blockiert wird, so dass ein mit der Kupplungsanordnung verbundenes Glied der Planetengetriebeanordnung festgelegt wird und Leistung von dem Verbrennungsmotor über die Planetengetriebeanordnung zu der elektrischen Maschine übertragen werden kann, und wobei die elektrische Maschine als Generator betrieben wird, um die Batterie zu laden.

Der erfindungsgemäße Hybridantriebsstrang ermöglicht aufgrund seines Layouts also einen Standladevorgang.

Sofern die Getriebeanordnung über eine einzelne Kopplung mit der Pianetengetriebean- ordnung gekoppelt ist, erfolgt das Blockieren der Getriebeanordnung vorzugsweise durch Einlegen einer Parksperre, wobei die Einzelkupplung dann geschlossen wird, um das mit der Kupplungsanordnung verbundene Glied der Planetengetriebeanordnung festzulegen. Sofern die Getriebeanordnung Teil eines Doppelkupplungsgetriebes ist, gibt es vorzugsweise zwei Möglichkeiten, die Getriebeanordnung so zu blockieren, so dass ein mit der Kupplungsanordnung verbundenes Glied der Planetengetriebeanordnung festgelegt werden kann.

Die eine Möglichkeit besteht darin, beide Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes zu schließen und in jedem der Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes eine Gangstufe einzulegen. Hierdurch verblockt das Getriebe insgesamt, und es kann verhindert werden, dass Antriebsleistung auf den Abtrieb des Kraftfahrzeuges geführt wird.

Alternativ hierzu ist es möglich, eine der zwei Kupplungen zu schließen und in dem dieser Kupplung zugeordneten Teilgetriebe eine Gangstufe zu schließen, wobei gleichzeitig hiermit eine Parksperre des Doppelkupplungsgetriebes eingelegt wird. Auch bei dieser Ausführungsform wird die Getriebeanordnung insgesamt blockiert, so dass Antriebsleistung nicht auf den Abtrieb übertragen werden kann.

Auch ist es möglich, dass Doppelkupplungsgetriebe zu blockieren, indem eine der beiden Kupplungen geschlossen wird und zwei Gangstufen gleichzeitig in dem zugeordneten Teilgetriebe eingelegt werden.

Das Blockieren eines Getriebes mit nur einer Kupplung erfolgt, indem ebenfalls zwei Gangstufen gleichzeitig eingelegt werden.

Bei der Anordnung mit einer einzelnen Kupplung kann es ferner bevorzugt sein, zusätzlich zu der Parksperre eine Kraftfahrzeugbremse zwangsweise zu betätigen, um im Falle eines versehentlichen Lösens der Parksperrenanordnung ein sprungartiges versehentliches Anfahren des Kraftfahrzeuges zu verhindern.

Die gleiche Strategie kann auch bei einem Doppelkupplungsgetriebe angewendet werden.

Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Ansteuern eines erfindungsgemäßen Hybridantriebsstranges, wobei zum Halten des Kraftfahrzeuges an einer Steigung und/oder zum Anfahren des Kraftfahrzeuges eine Drehzahl der elektrischen Maschine an eine Drehzahl des Verbrennungsmotors angepasst wird, derart, dass ein mit der Kupplungsanordnung verbundenes Glied der Planetengetriebeanordnung ein Drehmoment an die Kupplungsanordnung abgibt.

Das an die Kupplungsanordnung abgegebene Drehmoment ermöglicht dann bei einer geschalteten Gangstufe in der Getriebeanordnung, dass dieses Drehmoment gerade so geregelt wird, dass ein Kraftfahrzeug an einer Steigung gehalten wird.

Dabei kann die Kupplungsanordnung vollständig geschlossen werden, so dass an der Kupplungsanordnung kein Schlupf auftritt. Die Regelung des Drehmomentes kann allein durch Regelung des von der elektrischen Maschine abgegebenen Drehmomentes erfolgen.

In gleicher Weise kann auf diese Art und Weise ein Anfahren des Kraftfahrzeuges bei geschlossener Kupplungsanordnung erfolgen. Auch hierbei wird das Anfahren allein durch Hochfahren der elektrischen Maschine geregelt, also quasi ein stufenloses Anfahren nach der Art eines elektrischen stufenlosen Getriebes (elektrisches IVT).

Durch diese Maßnahme kann die Kupplungsanordnung deutlich kleiner dimensioniert werden als für den Fall, bei dem die Kupplungsanordnung auch zum Anfahren des Kraftfahrzeuges zu verwenden ist.

Der Verbrennungsmotor ist bei dieser Ausführungsform vorzugsweise in Betrieb und stellt ein Drehmoment entweder im Leerlauf bereit oder wird mit steigender Drehzahl der elektrischen Maschine ebenfalls hinsichtlich seiner Drehzahl und/oder seines Drehmomentes hochgeregelt, um das Anfahren zu ermöglichen.

Sofern der Hybridantriebsstrang dazu ausgebildet ist, ein Anfahren des Kraftfahrzeuges durch Anpassen einer Drehzahl der elektrischen Maschine an eine Drehzahl des Verbrennungsmotors zu realisieren und umgekehrt, wobei die zugeordnete Kupplungsanordnung vollständig geschlossen ist, können die Drehzahlen von elektrischer Maschine und von Verbrennungsmotor so eingestellt werden, dass die Kupplungsanordnung entweder in der einen Drehrichtung oder in der anderen Drehrichtung angetrieben wird. Mit anderen Worten kann hierdurch auch ein Rückwärtsfahrbetrieb erfolgen, wobei die Antriebsleistung hierbei von dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine bereitgestellt wird.

Insgesamt wird die Aufgabe vollkommen gelöst.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsstranges, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, ist ein Hohlrad der Planetengetriebeanordnung mit einer Außenverzahnung ausgebildet, über die die elektrische Maschine mit der Planetengetriebeanordnung drehgekoppelt ist.

Auf diese Weise kann die elektrische Maschine konstruktiv günstig an die Planetengetriebeanordnung angekoppelt werden. Die Außenverzahnung des Hohlrades kann beispielsweise mit einem Ritzel in Dreheingriff stehen, das mit einer Motorwelle der elektrischen Maschine drehgekoppelt ist. Alternativ hierzu ist es möglich, dass zwischen einem solchen Ritzel und der Außenverzahnung des Hohlrades eine Zwischenradsatzan- ordnung vorgesehen ist, die dazu dienen kann, die Drehzahl der elektrischen Maschine zu reduzieren. Hierdurch kann, wie oben beschrieben, die elektrische Maschine als hochdrehende elektrische Maschine realisiert werden, wobei deren Drehzahl beispielsweise bis zu 25.000 Umdrehungen pro Minute erreichen kann. Durch diese Maßnahme kann die elektrische Maschine besonders kompakt realisiert werden.

Von besonderem Vorzug ist es bei der obigen Ausführungsform, wenn das Hohlrad eine Innenverzahnung aufweist, die mit Planetenrädern der Planetengetriebeanordnung in Eingriff steht, wobei die Außenverzahnung axial mit der Innenverzahnung ausgerichtet ist.

Mit anderen Worten ist das Hohlrad vorzugsweise als Ringrad mit einer Innenverzahnung und einer Außenverzahnung realisiert.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist das Hohlrad eine Innenverzahnung auf, die mit Planetenrädern der Planetengetriebeanordnung in Eingriff steht, wobei die Außen- Verzahnung an einem Hohlwellenabschnitt des Hohlrades ausgebildet ist und axial versetzt zu der Innenverzahnung angeordnet ist.

Bei dieser Ausführungsform erfolgt ein Antrieb des Hohlrades mittels der elektrischen Maschine vorzugsweise über ein Rad, das axial benachbart zu den Planetenrädern und dem Sonnenrad der Planetengetriebeanordnung angeordnet ist.

Insgesamt ist es bevorzugt, wenn die elektrische Maschine eine Maschinenlängsachse aufweist, die parallel versetzt zu einer Kupplungslängsachse der Kupplungsanordnung ausgerichtet ist.

Bei dieser Ausführungsform kann der Hybridantriebsstrang axial kompakt realisiert sein. Die elektrische Maschine kann in vielen Fällen axial überschneidend mit einem Teil der Getriebeanordnung, mit der Kupplungsanordnung und/oder mit der Planetengetriebeanordnung ausgerichtet sein.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Maschinenlängsachse auch koaxial zu der Kupplungslängsachse ausgerichtet sein.

Gemäß einer weiteren insgesamten bevorzugten Ausführungsform ist eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors koaxial zu einer Kupplungslängsachse der Kupplungsanordnung ausgerichtet.

Auf diese Weise kann das Grundlayout des Antriebsstranges klassisch ausgebildet sein, wobei die Kupplungsanordnung koaxial zu der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ausgerichtet ist.

Im Falle einer Freilaufanordnung ist diese vorzugsweise axial zwischen dem Verbrennungsmotor und der Planetengetriebeanordnung angeordnet.

Wie oben erwähnt, kann die Kupplungsanordnung eine einfache Kupplung beinhalten, wobei die Getriebeanordnung ein einfaches automatisiertes Schaltgetriebe sein kann. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Kupplungsanordnung und die Getriebeanordnung ein Doppelkupplungsgetriebe bilden.

Hierbei beinhaltet die Kupplungsanordnung eine Doppelkupplungsanordnung, und die Getriebeanordnung beinhaltet zwei Teilgetriebe, von denen eines vorzugsweise den geraden und das andere vorzugsweise den ungeraden Gangstufen zugeordnet ist.

Die eine Kupplung der Kupplungsanordnung ist dabei dem einen Teilgetriebe zugeordnet. Die andere Kupplung der Doppelkupplungsanordnung ist dem anderen Teilgetriebe zugeordnet.

Bei dieser Ausführungsform können Gangwechsel unter Last und Zugkraft unterbrechungsfrei durchgeführt werden, und zwar vorzugsweise sowohl bei einem verbrennungsmotorischen Betrieb als auch bei einem elektromotorischen Betrieb.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Doppelkupplungsgetriebe 2 bis 6, vorzugsweise 3 bis 5 Vorwärtsgangstufen aufweist und/oder wenn das Doppelkupplungsgetriebe keine Rückwärtsgangstufe aufweist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, ist eine Motorwelle der elektrischen Maschine mit einem Ritzel verbunden, das mit einem Glied der Planetengetriebeanordnung direkt oder über eine Zwischenradsatzanordnung in Eingriff steht.

Die Kopplung zwischen der Motorwelle der elektrischen Maschine und dem Glied der Planetengetriebeanordnung ist dabei vorzugsweise kupplungslos, so dass die Motorwelle und das Glied der Planetengetriebeanordnung zwangsweise drehgekoppelt sind. Über das Ritzel und ggf. die Zwischenradsatzanordnung kann eine ideale Übersetzungsanpassung zwischen den Drehzahlen der elektrischen Maschine und des Verbrennungsmotors erfolgen. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Motorwelle jedoch auch direkt mit einem Glied der Planetengetriebeanordnung verbunden sein, insbesondere dann, wenn eine Maschinenlängsachse koaxial zu einer Kupplungslängsachse ausgerichtet ist.

Bei der Ausgestaltung, bei der die Motorwelle der elektrischen Maschine mit einem Ritzel verbunden ist, das mit einem Glied der Planetengetriebeanordnung direkt oder indirekt in Eingriff steht, wobei eine Maschinenlängsachse vorzugsweise parallel versetzt zu einer Kupplungslängsachse ausgerichtet ist, ist es von besonderem Vorzug, wenn das Ritzel auf seinen beiden axialen Seiten jeweils durch Lager in Bezug auf ein Gehäuse radial gelagert ist.

Hierdurch können die vergleichsweise großen Kräfte, die in die Planetengetriebeanordnung einzuleiten sind, auf optimale Art und Weise abgestützt werden.

Von besonderem Vorzug ist es dabei, wenn das Ritzel über eine axial verschiebliche Welle-Nabe- Verbindung mit der Motorwelle drehfest gekoppelt ist.

Bei einer Lagerung des Ritzels auf beiden axialen Seiten kann dabei ein axialer Abstand zwischen dem Ritzel und einem Rotor der elektrischen Maschine vergleichsweise groß gewählt werden. Insbesondere dann, wenn die Kopplung eine axial verschiebliche Welle- Nabe-Verbindung aufweist, können Biegekräfte deutlich verringert werden. Denn Verzahnungskräfte mit Biegeanteil können direkt durch die beidseitige Lagerung des Ritzels in dem Gehäuse aufgenommen werden. Die Motorwelle der elektrischen Maschine erfährt dabei vorzugsweise ausschließlich eine Torsion und keine Biegung.

Bei dieser Ausgestaltung ist es beispielsweise möglich, dass sich die elektrische Maschine und die Kupplungsanordnung axial nebeneinander angeordnet sind und sich in einer axialen Draufsicht überschneiden. Hierdurch kann ein Achsabstand zwischen der Maschinenlängsachse und der Kupplungslängsachse gering gehalten werden, so dass auch radial eine kompakte Bauweise realisierbar ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, ist die elektrische Maschine vollständig auf einer der Planetengetriebeanordnung gegenüberliegenden axialen Seite der Kupplungsanordnung angeordnet.

Hierbei kann die elektrische Maschine in der axialen Draufsicht überschneidend mit der Kupplungsanordnung eingebaut werden. Die Motorwelle überbrückt dabei vorzugsweise den axialen Abstand und überschneidet sich axial mit der Kupplungsanordnung.

Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn ein Hohlrad der Planetengetriebeanordnung mit einem Hohlzapfen verbunden ist, der radial in Bezug auf ein Gehäuse gelagert ist. Eine Kupplungseingangswelle, die mit einem Kupplungseingangsglied der Kupplungsanordnung verbunden ist, erstreckt sich vorzugsweise koaxial hierzu und durch den Hohlzapfen hindurch. Die Kupplungseingangswelle wird mittelbar über den Hohlzapfen in Bezug auf das Gehäuse gelagert.

Vorzugsweise ist die Lagerung mittels des Hohlzapfens auf einer axialen Seite der Planetengetriebeanordnung ausgebildet. Auf einer axial entgegengesetzten Seite kann die Planetengetriebeanordnung über eine Lagerung der Kurbelwelle bzw. eine Lagerung der Freilaufanordnung radial gelagert sein.

Bei dem Hybridantriebsstrang ist es für die Alternative, dass der Verbrennungsmotor über eine Freilaufanordnung mit der Planetengetriebeanordnung gekoppelt ist, bevorzugt, wenn die Freilaufanordnung als schaltbare Freilaufanordnung ausgebildet ist.

Die schaltbare Freilaufanordnung kann entweder dahingehend schaltbar sein, dass ein Freilaufeingangsglied und ein Freilaufausgangsglied in einer ersten Schaltstellung eine Drehmomentübertragung nur in einer Drehrichtung ermöglichen (vorzugsweise der gewöhnlichen Drehrichtung des Verbrennungsmotors), in der anderen Drehrichtung jedoch keine Drehmomentübertragung möglich ist. In der zweiten Schaltstellung einer solchen Freilaufanordnung sind hingegen das Freilaufeingangsglied und das Freilaufaus- gangsglied vorzugsweise formschlüssig in Drehrichtung miteinander gekoppelt, nach der Art eines starren Durchtriebs.

Von besonderem Vorzug ist es, wenn eine derartige schaltbare Freilaufeinrichtung sich in Bezug auf ein Gehäuse abstützt und auf eine solche Art und Weise schaltbar ist (alternativ oder zusätzlich zu der obigen Schaltmöglichkeit), dass in einer Schaltstellung die Freilaufwirkung in einer ersten Drehrichtung eintritt, in der zweiten Schaltstellung jedoch in genau der umgekehrten Drehrichtung. In diesem Fall kann für einen rein elektromotorischen Betrieb mittels der elektrischen Maschine in beiden elektromotorischen Drehrichtungen jeweils das mit der schaltbaren Freilaufanordnung gekoppelte Glied der Planetengetriebeanordnung quasi festgelegt werden, so dass in beiden elektromotorischen Drehrichtungen eine Drehmomentübertragung hin zu der Getriebeanordnung möglich ist. Auf diese Weise können mehrere Vorwärtsgangstufen elektromotorisch genutzt werden, wie auch mehrere Rückwärtsgangstufen. In diesem Fall ist ein separater Rückwärtsgangradsatz in der Getriebeanordnung nicht erforderlich, jedenfalls nicht für einen elektromotorischen Vorwärtsfahrbetrieb eines mit dem Antriebsstrang ausgestatteten Kraftfahrzeuges.

Insgesamt ist es ferner vorteilhaft und stellt in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung dar, wenn ein erstes Glied und ein zweites Glied der Planetengetriebeanordnung mittels einer zweiten schaltbaren Formschluss-Kupplung drehfest miteinander verbindbar sind.

Auf diese Weise kann die Planetengetriebeanordnung von einem 3-Wellen-Betrieb in einen 2-Wellen-Betrieb umgeschaltet werden.

Die zweite schaltbare Formschluss-Kupplung ist in einer bevorzugten Alternative unabhängig von der ersten schaltbaren Formschluss-Kupplung schaltbar. Auf diese Art und Weise sind mittels der ersten und der zweiten schaltbaren Formschluss-Kupplung sowohl ein rein elektromotorischer Fahrantrieb als auch ein rein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb jeweils einrichtbar. Bei einem rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb sind beide Formschluss- Kupplungen geschlossen. Der Planetenradsatz ist im 2-Wellen-Betrieb. Die elektrische Maschine wird mitgeschleppt.

Im rein elektromotorischen Betrieb ist nur die zweite schaltbare Formschluss-Kupplung geschlossen, so dass die Planetengetriebeanordnung sich in dem 2-Wellen-Betrieb befindet. Die erste schaltbare Formschluss-Kupplung ist hingegen geöffnet, so dass im rein elektromotorischen Betrieb der Verbrennungsmotor nicht mitgeschleppt werden muss.

Wenn beide schaltbaren Formschluss-Kupplungen geschlossen sind, ist zudem ein Überiagerungsbetrieb möglich, bei dem sowohl der Verbrennungsmotor als auch die elektrische Maschine Antriebsmoment bereitstellen und über den Planetenradsatz auf das Eingangsglied der Doppelkupplungsanordnung übertragen können.

In einer Alternative sind hingegen die erste schaltbare Formschluss-Kupplung und die zweite schaltbare Formschluss-Kupplung in ein Formschluss-Kupplungspaket integriert, bei dem mittels eines einzelnen Aktuators entweder die erste schaltbare Formschluss- Kupplung oder die zweite schaltbare Formschluss-Kupplung geschlossen ist.

Wenn die erste Formschluss-Schaltkupplung geschlossen ist, kann der Planetenradsatz als Summiergetriebe wirken, wobei Antriebsleistung sowohl von der elektrischen Maschine als auch von dem Verbrennungsmotor bereitgestellt wird.

Wenn bei dieser Ausführungsform die zweite schaltbare Formschluss-Kupplung geschlossen ist, ist der Verbrennungsmotor von dem Planetenradsatz entkoppelt. Antriebsleistung kann jedoch von der elektrischen Maschine über den Planetenradsatz übertragen werden, da zwei Glieder der Planetengetriebeanordnung über die zweite schaltbare Formschluss-Kupplung miteinander verblockt sind.

Insgesamt ist es mit dem erfindungsgemäßen Hybridantriebsstrang, je nach Ausführungsform, möglich, wenigstens einen der folgenden Vorteile zu realisieren. Vorzugs- weise sind zwei bis sechs Vorwärtsgangstufen in jedem Fahrmodus lastschaltfähig ausgebildet. Zudem ist in manchen Ausführungsformen ein stufenloses Anfahren möglich, nach der Art eines elektrischen stufenlosen Getriebes (elektrisches IVT). Dabei kann die zugeordnete Reibkupplung der Kupplungsanordnung vollständig (vorzugsweise reibschlüssig) geschlossen sein, so dass beim Anfahren oder bei einem Halten an einer Fahrzeugsteigung ("hill hold") kein Schlupf an der Reibkupplung auftritt. Die Regelung des Drehmomentes und der Drehzahl kann über die Regelung der elektrischen Maschine erfolgen.

Ferner können mit dem Hybridantriebsstrang alle notwendigen Hybridfunktionen realisiert werden, einschließlich eines Rekuperierens, einschließlich eines Standladens, einschließlich eines Boost-Modus, etc.

Zudem kann das Layout der Getriebeanordnung vergleichsweise einfach sein, vorzugsweise durch ein einfaches Zwei-Wellen-Design mit nur einer Abtriebswelle.

Ferner können die Gangstufen der Getriebeanordnung über eine vereinfachte Schaltungsanordnung geschaltet werden. Die Schaltkupplungen der Getriebeanordnung (z.B. Synchrokupplungen) sind vorzugsweise ausschließlich an einer der Wellen angeordnet, vorzugsweise an der Abtriebswelle. Demzufolge kann die Betätigung der zugeordneten Schaltkupplungen räumlich kompakt und konstruktiv einfach realisiert werden, insbesondere ohne "linkage".

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridantriebsstranges; eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridantriebsstranges; eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßei Hybridantriebsstranges;

Fig. 4 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Hybridantriebsstranges; eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridantriebsstranges;

Fig. 6 eine schematische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridantriebsstranges;

Fig. 7 eine schematische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridantriebsstranges; und eine schematische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridantriebsstranges.

In Fig. 1 ist ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet. Der Antriebsstrang 10 ist als Hybridantriebsstrang ausgebildet und beinhaltet einen Verbrennungsmotor 12, der Antriebsleistung an einer Kurbelwelle 13 abgeben kann. Ferner weist der Antriebsstrang 10 ein Doppelkupplungsgetriebe 14 auf. Das Doppelkupplungsgetriebe 14 beinhaltet eine Doppelkupplungsanordnung 16 mit einer ersten Kupplung K1 und einer zweiten Kupplung K2, wobei die Doppelkupplungsanordnung 16 entlang einer Kupplungslängsachse 17 ausgerichtet ist. Die Kupplungslängsachse 17 ist vorzugsweise koaxial zu der Kurbelwelle 13 ausgerichtet. Das Doppelkupplungs- getriebe 14 beinhaltet ferner ein erstes Teilgetriebe 18, das mit einem Ausgangsglied der ersten Kupplung K1 verbunden ist und das geraden Gangstufen 2, 4 zugeordnet ist.

Ferner weist das Doppelkupplungsgetriebe 14 ein zweites Teilgetriebe 20 auf, dessen Eingangswelle als Hohlwelle ausgebildet ist, die mit einem Ausgangsglied der zweiten Kupplung K2 verbunden ist. Das zweite Teilgetriebe 20 ist ungeraden Gangstufen 1 , 3 zugeordnet.

Ein Ausgang des Doppelkupplungsgetriebes 14 ist mit einem Differential 22 oder einer sonstigen Leistungsverzweigungseinheit verbunden, mittels der Antriebsleistung auf angetriebene Räder 24L, 24R verteilbar ist.

Die Doppelkupplungsanordnung 16 weist eine Kupplungseingangswelle 26 auf, die entlang der Kupplungslängsachse 17 ausgerichtet ist und die mit einem Eingangsglied der Doppelkupplungsanordnung 16 verbunden ist. Ausgangsglieder der Doppelkupplungsanordnung 16 sind mit einer Getriebeeingangswellenanordnung 28 verbunden, die, wie oben erwähnt, eine Innenwelle beinhaltet, die mit einem Ausgangsglied der ersten Kupplung K1 verbunden ist und die eine Eingangswelle für das erste Teilgetriebe 18 darstellt, sowie eine Hohlwelle beinhaltet, die mit einem Ausgangsglied der zweiten Kupplung K2 verbunden ist und die eine Eingangswelle für das zweite Teilgetriebe 20 darstellt.

Den Teilgetrieben 18, 20 ist ferner eine Ausgangswelle 30 in Form einer Vorgelegewelle zugeordnet. An der Ausgangswelle 30 ist ein Abtriebsrad 32 festgelegt, das Antriebsleistung auf das Differential 22 übertragen kann.

Ferner beinhaltet das Doppelkupplungsgetriebe 14 ein Gehäuse 34, an dem die genannten Wellen gelagert sind und in dem die Teilgetriebe 18, 20 sowie die Doppelkupplungsanordnung 16 aufgenommen sind.

Den Gangstufen der Teilgetriebe 18, 20 sind jeweils Radsätze zugeordnet, die jeweils ein mit der jeweiligen Eingangswelle verbundenes Festrad sowie ein Losrad beinhalten, das drehbar an der Ausgangswelle 30 gelagert ist. Zwischen Losrädern der Radsätze für die Vorwärtsgangstufen 2, 4 des ersten Teilgetriebes 18 ist ein Schaltkupplungspaket angeordnet, das alternativ den Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 2 oder den Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 4 in den Leistungsfluss schaltet. In entsprechender Weise ist zwischen den Radsätzen für die Vorwärtsgangstufen 1 , 3 des zweiten Teilgetriebes 20 an der Ausgangswelle 30 ein zweites Schaltkupplungspaket angeordnet, das dazu ausgebildet ist, entweder den Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 1 oder den Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 3 in den Leistungsfluss zu schalten. Mit anderen Worten dienen die Schaltkupplungspakete dazu, die Vorwärtsgangstufen 1 bis 4 zu schalten.

Bei dem Doppelkupplungsgetriebe 14 ist jeweils eines der zwei Teilgetriebe 18, 20 ein aktives Getriebe, über das Leistung übertragen wird. Das andere Getriebe ist ein inaktives Teilgetriebe, in dem eine Gangstufe vorgewählt werden kann, so dass Gangwechsel durch überschneidende Betätigung der zwei Kupplungen K1 , K2 der Doppelkupplungsanordnung 16 erfolgen können, mithin unter Last und ohne Zugkraftunterbrechung.

Der Antriebsstrang 10 beinhaltet ferner eine elektrische Maschine 40. Die elektrische Maschine 40 ist mit einer Batterie 41 verbunden, wobei die elektrische Maschine 40 in einem Motorbetrieb mechanische Antriebsleistung zum Fahren des Kraftfahrzeuges bereitstellen kann und in einem Generatorbetrieb elektrische Leistung in die Batterie 41 speisen kann.

Die elektrische Maschine 40 beinhaltet einen Stator 42, der in Bezug auf das Gehäuse 34 festgelegt ist. Ferner weist die elektrische Maschine 40 einen Rotor 44 auf, der eine Maschinenlängsachse 45 definiert, die vorliegend parallel versetzt zu der Kupplungslängsachse 17 ausgerichtet ist. Der Rotor 44 ist mit einer Motorwelle 46 verbunden, die koaxial zu der Maschinenlängsachse 45 ausgerichtet ist. Die Motorwelle 46 ist mit einem Ritzel 48 verbunden. Das Ritzel 48 ist auf seinen beiden axial gegenüberliegenden Seiten direkt benachbart durch jeweilige Lager 50, 52 radial gelagert. Eine nicht näher bezeichnete Ritzelwelle des Ritzels 48 ist über eine Welle-Nabe-Verbindung 54 mit der Motorwelle 46 verbunden. Die Welle-Nabe-Verbindung 54 kann in axialer Richtung zwischen dem der elektrischen Maschine 40 zugewandten ersten Lager 50 und der elektrischen Maschi- ne 40 angeordnet sein. Die Welle-Nabe-Verbindung 54 kann jedoch auch radial innerhalb und axial ausgerichtet mit dem Ritzel 48 vorgesehen sein.

Die elektrische Maschine 40 erstreckt sich in axialer Richtung derart, dass sie sich zumindest teilweise mit dem ersten und mit dem zweiten Teilgetriebe 18, 20 überschneidet. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine 40 in axialer Richtung benachbart zu der Doppelkupplungsanordnung 16 angeordnet, überschneidet sich mit dieser in axialer Richtung also vorzugsweise nicht. Das Ritzel 48 ist auf einer der elektrischen Maschine 40 axial gegenüberliegenden Seite der Doppelkupplungsanordnung 16 angeordnet, derart, dass sich die Motorwelle 46 in axialer Überschneidung mit der Doppelkupplungsanordnung 16 zwischen der elektrischen Maschine 40 und dem Ritzel 48 erstreckt.

In einer axialen Draufsicht (in Fig. 1 nicht dargestellt) kann die elektrische Maschine 40 axial überschneidend mit der Doppelkupplungsanordnung 16 angeordnet sein, so dass ein Achsabstand zwischen der Kupplungslängsachse 17 und der Maschinenlängsachse 45 vergleichsweise klein gehalten werden kann, so dass eine radiale Kompaktheit realisierbar ist.

Der Antriebsstrang 10 beinhaltet ferner eine Planetengetriebeanordnung 60. Die Planetengetriebeanordnung 60 weist ein Sonnenrad 62 (S) auf, das koaxial zu der Kupplungslängsachse 17 angeordnet ist. Das Sonnenrad 62 ist direkt oder indirekt mit der Kurbelwelle 13 verbunden oder verbindbar.

Ferner beinhaltet die Planetengetriebeanordnung 60 einen Planetenträger 64 (C), an dem in an sich bekannter Weise eine Mehrzahl von Planeten 66 drehbar gelagert ist. Der Planetenträger 64 ist drehfest mit der Kupplungseingangswelle 26 verbunden.

Die Planetengetriebeanordnung 60 weist ferner ein Hohlrad 68 (R) auf, das eine Innenverzahnung 70 beinhaltet. Die Innenverzahnung 70 des Hohlrades 68 steht in Eingriff mit den Planeten 66, die wiederum ebenfalls in Dreheingriff stehen mit dem Sonnenrad 62. Die Planetengetriebeanordnung 60 ist vorliegend als einfacher dreigliedriger Planetenrad- satz ausgebildet, kann jedoch auch als mehrstufige Planetengetriebeanordnung 60 ausgebildet sein, beispielsweise mit einem weiteren Planetenträger und weiteren Planeten.

Das Hohlrad 68 weist femer eine Außenverzahnung 72 auf. Die Außenverzahnung 72 des Hohlrades 68 steht in Eingriff mit einer Zwischenradanordnung 74, die vorliegend durch ein einzelnes Zwischenrad gebildet ist, das drehbar an einer Welle gelagert ist, die parallel versetzt zu der Maschinenlängsachse 45 und zu der Kupplungslängsachse 17 ausgerichtet ist. Das Zwischenrad der Zwischenradanordnung 74 steht ferner in Eingriff mit dem Ritzel 48. Das Ritzel 48, das Zwischenrad der Zwischenradanordnung 74, das Hohlrad 68, die Planeten 66 und das Sonnenrad 62 der Planetengetriebeanordnung 60 liegen in einer einzelnen Radsatzebene, die in axialer Richtung zwischen der Doppelkupplungsanordnung 16 und dem Verbrennungsmotor 12 angeordnet ist.

Das Hohlrad 68 ist ferner mit einem Hohlzapfen 76 verbunden, der sich vom Hohlrad 68 in axialer Richtung hin zu der Doppelkupplungsanordnung 16 erstreckt. Das Hohlrad 68 ist mittels des Hohlzapfens 76 radial in Bezug auf das Gehäuse 34 gelagert. Da die Kupplungseingangswelle 26 axial durch den Hohlzapfen 76 hindurchgeführt ist, dient diese Lagerung auch der Lagerung der Doppelkupplungsanordnung 16, die auf der axial gegenüberliegenden Seite ferner eine Lagerung für die Eingangswellenanordnung 28 aufweist.

Das Abtriebsrad 32 ist in axialer Richtung zwischen der Doppelkupplungsanordnung 16 und den Vorwärtsgangstufen-Radsätzen der Teilgetriebe 18, 20 angeordnet.

Die Planetengetriebeanordnung 60 weist vorliegend, abgesehen von den Planeten 66, genau drei Glieder auf, von denen eines mit im Verbrennungsmotor 12 gekoppelt bzw. koppelbar ist, eines mit der elektrischen Maschine 40 und eines mit der Kupplungseingangswelle 26. Keines der drei Glieder ist gegenüber dem Gehäuse festlegbar.

Das Sonnenrad 62 ist vorliegend ferner über eine Freilaufanordnung 80 mit der Kurbelwelle 13 gekoppelt. Die Freilaufanordnung 80 ist so ausgebildet, dass Leistung von dem Verbrennungsmotor 12 in dessen gewöhnlicher Drehrichtung auf das Sonnenrad 62 über- tragen werden kann, in der entgegengesetzten Richtung jedoch eine Freilaufwirkung eintritt.

Hierdurch ist es möglich, einen rein elektrischen Fahrbetrieb mittels der elektrischen Maschine 40 einzurichten, ohne dass der Verbrennungsmotor 12 mitgeschleppt wird.

Dies ist jedoch nur möglich, wenn der Planetenradsatz in einer solchen Drehrichtung angetrieben wird, dass das Sonnenrad 62 entgegen der üblichen Drehrichtung des Verbrennungsmotors angetrieben wird, also in die Sperrwirkung der Freilaufanordnung 80 hinein, um das Sonnenrad 62 auf diese Art und Weise festzulegen. In diesem Fall kann über die Gangstufen 1 bis 4 jeweils ein Rückwärtsfahrbetrieb eingerichtet werden.

In einer Abwandlung kann in der Getriebeanordnung aus den Teilgetrieben 18, 20 ferner eine schematisch angedeutete Radsatzanordnung 82 für eine Rückwärtsgangstufe vorgesehen sein, die eine Drehrichtungsumkehr ermöglicht. Diese kann dem ersten Teilgetriebe 18 oder dem zweiten Teilgetriebe 20 zugeordnet sein.

In diesem Fall ist auch bei einem Antrieb der elektrischen Maschine 40 in der Rückwärts- drehrichtung ein Vorwärtsfahrbetrieb über diese Rückwärtsgangstufe möglich. Andererseits ist in manchen Ausführungsformen ein verbrennungsmotorischer Rückwärtsfahrbetrieb ebenfalls über einen solchen Radsatz 82 realisierbar.

In manchen Ausführungsformen kann die Freilaufanordnung 80 durch eine gesteuerte Kupplung ersetzt werden, wie nachstehend noch erläutert wird.

Mit dem Antriebsstrang 10 der Fig. 1 sind übliche Hybridmodi für den Betrieb von Kraftfahrzeugen möglich. Es ist zum einen ein rein verbrennungsmotorischer Betrieb möglich. Ferner ist ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb möglich. Sowohl im elektromotorischen als auch im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb sind jeweils benachbarte Gangstufen immer lastschaltfähig und können ohne Zugkraftunterbrechung gewechselt werden. Ferner ist natürlich auch ein Überlagerungsbetrieb möglich, bei dem Antriebsleistung sowohl von der elektrischen Maschine 40 als auch von dem Verbrennungsmotor 12 bereitgestellt wird ("boost modus").

Ferner ist ein Rekuperieren möglich. Auch ein Standladen ist realisierbar. Hierbei wird das Doppelkupplungsgetriebe blockiert, indem beispielsweise eine oder beide Kupplungen K1 , K2 der Doppelkupplungsanordnung 16 geschlossen werden und indem in jedem der Teilgetriebe 18, 20 jeweils eine Gangstufe eingelegt wird. Hierdurch wird der Planetenträger 64 festgelegt, so, als würde er an dem Gehäuse 34 mittels einer Bremse oder dergleichen festgelegt.

Alternativ hierzu ist es möglich, das Doppelkupplungsgetriebe zu blockieren, indem beispielsweise die Kupplung K1 geschlossen wird und eine Gangstufe in dem zugeordneten Teilgetriebe 18 geschlossen wird, und wobei ferner eine - nicht gezeigte - Parksperre der Getriebeanordnung eingelegt wird.

Zudem ist es möglich, das Doppelkupplungsgetriebe zu blockieren, indem eine der beiden Kupplungen K1 oder K2 geschlossen wird und zwei Gangstufen gleichzeitig in dem zugeordneten Teilgetriebe eingelegt werden.

Bei dem Standladen wird dann Leistung von dem Verbrennungsmotor über die Freilaufanordnung 80, das Sonnenrad 62, die Planeten 66, das Hohlrad 68 sowie ggf. über die Zwischenradanordnung 74 und das Ritzel 48 hin zu der elektrischen Maschine 40 übertragen, die in diesem Fall als Generator arbeitet, um die Batterie 41 zu laden.

Bei dem Antriebsstrang 10 ist ferner eine Berghaltefunktion ("hill hold") und ein Anfahren (in beide Richtungen, also vorwärts wie rückwärts) möglich, indem der Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine so angetrieben werden, dass beispielsweise bei geschlossener Kupplung K2 und eingelegter Vorwärtsgangstufe 1 sowohl die Berghaltefunktion als auch ein Anfahren im Vorwärtsgang oder im Rückwärtsgang möglich ist.

Zum Einrichten der Berghaltefunktion wird der Verbrennungsmotor vorzugsweise im Leerlauf betrieben. Die Drehzahl der elektrischen Maschine wird dazu angepasst, um die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors zu kompensieren, und zwar über die Planetengetriebeanordnung 60. Der Planetenträger 64 wird dabei auf eine Drehzahl 0 geregelt. Ferner kann hierbei ein Drehmoment auf den Planetenträger 64 übertragen werden, um an einer Steigung eine Haltefunktion zu realisieren (bergab oder bergauf).

Hierbei kann die Kupplung K2 vollständig geschlossen sein und schlupffrei angesteuert werden.

Für ein Anfahren des Kraftfahrzeugs wird von der gleichen Ausgangssituation ausgegangen, wobei die Drehzahlen von dem Verbrennungsmotor 12 und der elektrischen Maschine 40 derart aneinander angepasst werden, dass der Planetenträger 64 allmählich in Drehung versetzt wird, um auf diese Weise einen Anfahrvorgang bei vollständig geschlossener Kupplung K2 einzuleiten.

Aus diesem Grund kann die Doppelkupplungsanordnung 16, und insbesondere die Kupplung K2 vergleichsweise klein dimensioniert werden, da über diese Kupplung keine Anfahrvorgänge durchgeführt werden müssen (außer in einem Notbetrieb, wenn die elektrische Maschine nicht zur Verfügung steht).

In den Fig. 2 bis 5 sind weitere Ausführungsformen von Hybridantriebssträngen gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktion generell dem Antriebsstrang 10 der Fig. 1 entsprechen. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede und/oder weitere Details erläutert.

Bei dem Antriebsstrang 10' der Fig. 2 ist die elektrische Maschine 40 so angeordnet, dass sie sich axial mit der Doppelkupplungsanordnung 16 überschneidet. Das Ritzel 48' ist unmittelbar mit einem Ausgang der elektrischen Maschine 40 verbunden, so dass das Ritzel 48' einerseits über ein der elektrischen Maschine 40 abgewandtes Lager als auch über ein Lager des Rotors 44 radial auf beiden Seiten gelagert wird.

Die Zwischenradanordnung 74' weist wie bei der vorherigen Ausführungsform ein einzelnes Zwischenrad auf. Vorliegend weist das Hohlrad 68' auf der dem Hohlzapfen 76 axial gegenüberliegenden Seite einen Hohlwellenabschnitt 84 auf, an dessen Außenumfang die Außenverzahnung 72' ausgebildet ist, die mit einer Verzahnung des Zahnrades der Zwischenradanordnung 74' in Eingriff steht.

Bei dieser Ausführungsform kann eine besonders hohe Übersetzung zwischen der elektrischen Maschine 40 und dem Hohlrad 68 eingerichtet werden.

Bei dem Antriebsstrang 10" der Fig. 3 ist das gleiche Ritzel 48' wie bei der Ausführungsform der Fig. 2 vorgesehen. In diesem Fall ist jedoch die Zwischenradanordnung 74" durch ein erstes Rad 86 gebildet, das mit dem Ritzel 48' in Eingriff steht, und durch ein zweites Rad 88, das sehr viel kleiner ist und deutlich weniger Zähne aufweist als das erste Rad 86. Das zweite Rad 88 steht in Eingriff mit der Außenverzahnung 72 der Planetengetriebeanordnung 60, die ansonsten identisch aufgebaut ist wie die Planetengetriebeanordnung 60 der Fig. 1.

Das erste Rad 86 und das zweite Rad 88 der Zwischenradanordnung 74" sind axial nebeneinander angeordnet und drehfest verbunden.

Wie bei der Ausführungsform der Fig. 2 überschneidet sich die axiale Erstreckung der elektrischen Maschine 40 nicht nur mit der Doppelkupplungsanordnung 16, sondern auch mit der Planetengetriebeanordnung 60 bzw. 60", jedenfalls mit dem Planetengetrieberadsatz aus dem Sonnenrad, den Planeten und dem Innenverzahnungsabschnitt des Hohlrades 68.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Hybridantriebsstranges 10"', bei dem das Ritzel 48' ähnlich gelagert ist wie bei den Ausführungsformen der Fig. 2 und 3. Die Zwischenradanordnung 74' ist identisch aufgebaut wie bei der Ausführungsform der Fig. 2. Das Zwischenrad der Zwischenradanordnung 74' steht in direktem Eingriff mit dem Ritzel 48' und mit der Außenverzahnung 72 des Hohlrades 68. Die Planetengetriebeanordnung 60 ist identisch aufgebaut wie bei der Ausführungsform der Fig. 1. Die elektrische Maschine 40 ist axial überschneidend mit der Doppelkupplungsanordnung 16 angeordnet.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform eines Hybridantriebsstranges 10 I , bei dem die elektrische Maschine 40 IV konzentrisch zu der Kupplungslängsachse 17 angeordnet ist. Ein Rotor 44 I der elektrischen Maschine 40 ,v ist mit einer Motorwelle 46 IV in Form einer Hohlwelle verbunden, die zusammen mit dem Rotor 44 IV eine Welle umgibt, die sich zwischen der Freilaufanordnung 80 und der Planetengetriebeanordnung 60 IV erstreckt.

Die Planetengetriebeanordnung 60 IV weist ein Hohlrad 68 I auf, das ausschließlich eine Innenverzahnung 70 beinhaltet. Wie bei den vorherigen Ausführungsformen steht der Planetenträger 64 mit einem Eingang der Doppelkupplungsanordnung 16 in Drehverbindung.

Das Sonnenrad 62 I ist mit über den Innenwellenabschnitt mit dem Ausgang der Freilaufanordnung 80 verbunden, deren Eingang mit der Kurbelwelle 13 verbunden ist.

In den Figuren 6, 7 und 8 sind weitere Ausführungsformen von Hybridantriebssträngen gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Hybridantriebsstrang 10 der Fig. 1 entsprechen. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.

Bei dem Hybridantriebsstrang 10 v der Fig. 6 ist der Verbrennungsmotor über eine erste schaltbare Formschluss-Kupplung 94B mit dem Sonnenrad 62 der Planetengetriebeanordnung 60 gekoppelt. Ferner sind das Sonnenrad 62 und der Planetenträger 64 der Planetengetriebeanordnung 60 über eine zweite schaltbare Formschluss-Kupplung 94A miteinander verblockbar.

Die schaltbare Formschluss-Kupplungen 94A, 94B sind vorzugsweise ausschließlich alternativ schaltbar, so dass entweder die erste schaltbare Formschluss-Kupplung 94B geschlossen ist und die zweite schaltbare Formschluss-Kupplung 94A geöffnet ist, oder umgekehrt. Sofern die zweite schaltbare Formschluss-Kupplung 94A geschlossen ist, kann ein elektromotorischer Fahrbetrieb mittels der elektrischen Maschine 40 in beiden Drehrichtungen eingerichtet werden, ohne den Verbrennungsmotor 12 mitzuschleppen.

In dem Fall, dass die erste schaltbare Formschluss-Kupplung 94B geschlossen ist, kann Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor auf die Planetengetriebeanordnung übertragen werden, wobei hierbei vorzugsweise über das Hohlrad 68 zudem Antriebsleistung der elektrischen Maschine 40 bereitgestellt wird, um auf diese Weise einen Überlagerungsbetrieb zu realisieren.

In Fig. 7 ist ein Hybridantriebstrang 10 VI gezeigt, der hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Hybridantriebstrang 10 der Fig. 6 entspricht. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.

Bei dem Hybridantriebstrang 10 I sind die erste schaltbare Formschluss-Kupplung 94B VI und die zweite schaltbare Formschluss-Kupplung 94A VI unabhängig voneinander schaltbar.

Hierdurch ist es möglich, einen rein verbrennungsmotorischen Betrieb einzurichten, indem die erste und die zweite schaltbare Formschluss-Kupplung 94B VI , 94A VI gleichzeitig geschlossen werden. Ferner ist ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb möglich, indem nur die zweite schaltbare Formschluss-Kupplung 94A I geschlossen wird, so dass der Verbrennungsmotor 12 von dem Planetenradsatz bei geöffneter erster Formschluss- Kupplung 94B I entkoppelt ist.

In Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform eines Hybridantriebsstranges 10 v " gezeigt, bei dem eine schaltbare Freilaufanordnung 80 v " vorgesehen ist, die sich vorzugsweise an dem Gehäuse 34 abstützt und die mittels einer Aktuator-/Steueranordnung 98 schaltbar ist. Die Freilaufanordnung 80 v " ist vorzugsweise so ausgelegt, dass sie in einer Schaltstellung eine Übertragung von Drehmoment von dem Verbrennungsmotor 12 in Richtung hin zu dem Sonnenrad 62 ermöglicht. Eine Drehung eines Freilaufausgangsgliedes der Freilaufanordnung 80 ", das mit dem Sonnenrad 62 verbunden ist, in die entgegengesetz- te Drehrichtung ist hingegen gesperrt. In der zweiten Schaltstellung dieser bevorzugten Ausführungsform einer schaltbaren Freilaufanordnung 80 v " ist hingegen eine Drehmomentübertragung von dem Verbrennungsmotor 12 in Richtung hin zu dem Sonnenrad 62 nicht möglich. Daher wird eine Drehung eines Freilaufausgangsgliedes, das mit dem Sonnenrad verbunden ist, in die Drehrichtung, die der gewöhnlichen Drehrichtung des Verbrennungsmotors 12 entgegengesetzt ist, blockiert.

Hierbei ist ein elektromotorischer Fahrbetrieb in beiden Drehrichtungen möglich, da in beiden Fällen es möglich ist, mittels der schaltbaren Freilaufanordnung 80 v " das Sonnenrad 62 so abzustützen, dass eine Drehmomentübertragung von dem Hohlrad 68 auf den Planetenträger 64 möglich ist, so dass sämtliche Gangstufen des Doppelkupplungsgetriebes 14 für den Vorwärtsfahrbetrieb oder für den Rückwärtsfahrbetrieb nutzbar sind.