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Title:
HYBRID POWERTRAIN WITH TWO ELECTRIC MACHINES AND AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/101264
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a powertrain (1) for a hybrid motor vehicle, comprising a transmission input shaft (2) which is operatively connected to a first electric machine (4) and an internal combustion engine (5) via a first sub-powertrain (3) so as to transmit a torque and which is operatively connected to a second electric machine (7) via a second sub-powertrain (6) so as to transmit a torque, wherein the second electric machine (7) is permanently connected to the transmission input shaft (2) so as to transmit a torque, and the first electric machine (4) and the internal combustion engine (5) can be connected to the transmission input shaft (2) in a coupleable manner so as to transmit a torque.

Inventors:
LEHMANN STEFFEN (DE)
TRINKENSCHUH ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/DE2018/100865
Publication Date:
May 31, 2019
Filing Date:
October 23, 2018
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
B60K6/387; B60K6/36; B60K6/442
Domestic Patent References:
WO2011054097A12011-05-12
WO2006034520A12006-04-06
Foreign References:
US20060102409A12006-05-18
EP2578428A22013-04-10
DE102015222691A12017-05-18
DE102015222690A12017-05-18
DE102015222692A12017-05-18
DE102015222694A12017-05-18
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Claims:
Patentansprüche

1. Antriebsstrang (1 ) für ein Hybridkraftfahrzeug, mit einer Getriebeeingangswelle (2), die über einen ersten Teilantriebsstrang (3) mit einer ersten elektrischen Maschine (4) und einer Verbrennungskraftmaschine (5) zur Drehmomentüber- tragung in Wirkbeziehung steht und die über einen zweiten Teilantriebsstrang (6) mit einer zweiten elektrischen Maschine (7) zur Drehmomentübertragung in Wirkbeziehung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Maschine (7) dauerhaft mit der Getriebeeingangswelle (2) drehmomentübertra- gend verbunden ist und die erste elektrische Maschine (4) und die Verbren- nungskraftmaschine (5) koppelbar zur Drehmomentübertragung mit der Getrie- beeingangswelle (2) verbindbar sind.

2. Antriebsstrang (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (4) und die zweite elektrische Maschine (7) koaxial zuei- nander angeordnet sind.

3. Antriebsstrang (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine schaltbare Kupplung (8) zwischen dem zweiten Teilantriebsstrang (6) mit der zweiten elektrischen Maschine (7) und dem ersten Teilantriebsstrang (3) mit der ersten elektrischen Maschine (4) und der Verbrennungskraftmaschine (5) angeordnet ist, wobei die erste elektrische Maschine (4) und die zweite elektrische Maschine (7) bei geschlossener Kupplung (8) mit derselben Dreh- zahl drehen.

4. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine Kupplung (8) in dem Antriebsstrang (1 ) angeordnet ist.

5. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (4) dauerhaft mit der Verbrennungs- kraftmaschine (5) drehmomentübertragend verbunden ist.

6. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine Übersetzungsstufe (9) zwischen der Verbrennungskraftma- schine (5) und der ersten elektrischen Maschine (4) sowie der zweiten elektri- schen Maschine (7) ausgebildet ist.

7. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abtriebswelle (13) der ersten elektrischen Maschine (4) radial innerhalb einer Abtriebswelle (20) der zweiten elektrischen Maschine (7) ange- ordnet ist.

8. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (4) und die zweite elektrische Ma- schine (7) in Axialrichtung auf der einen Seite der Übersetzungsstufe (9) und die Verbrennungskraftmaschine (5) in Axialrichtung auf der anderen Seite der Übersetzungsstufe (9) angeordnet sind.

9. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (4) auf einer Seite in einem Getrie- begehäuse (47) und auf einer anderen Seite auf der Abtriebswelle (20) der zweiten elektrischen Maschine (7) gelagert ist, oder dass die zweite elektrische Maschine (7) auf einer Seite in einem Getriebegehäuse (47) und auf einer an- deren Seite auf der Abtriebswelle (13) der ersten elektrischen Maschine (4) ge- lagert ist.

10. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (1 ) so ausgebildet, dass ein Betrieb in einem ers- ten Betriebsmodus zum rein elektrischen Antreiben, in dem die Kupplung (8) geöffnet ist und nur die zweite elektrische Maschine (7) als Antriebsmaschine für die Getriebeeingangswelle (2) wirkt, und/oder in einem zweiten Betriebsmo- dus zum seriellen Hybridantrieb, in dem die Kupplung (8) geöffnet ist, die zwei- te elektrische Maschine (7) als Antriebsmaschine für die Getriebeeingangswelle (2) wirkt und die Verbrennungskraftmaschine (5) als Antriebsmaschine für die erste elektrische Maschine (4) zum Erzeugen elektrischer Energie wirkt, und/oder in einem dritten Betriebsmodus zum parallelen Hybridantrieb, in dem die Verbrennungskraftmaschine und zusätzlich die erste elektrische Maschine (4) und/oder die zweite elektrische Maschine (7) als Antriebsmaschine für die

Getriebeeingangswelle (2) wirkt, ermöglicht ist.

Description:
Hybrid-Antriebsstranq mit zwei elektrischen Maschinen und einer Verbrennunqskraftmaschine

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Hybridkraftfahrzeug, mit einer Ge- triebeeingangswelle, die über einen ersten Teilantriebsstrang mit einer ersten elektri- schen Maschine und einer Verbrennungskraftmaschine zur Drehmomentübertragung in Wirkbeziehung steht und die über einen zweiten Teilantriebsstrang mit einer zwei- ten elektrischen Maschine zur Drehmomentübertragung in Wirkbeziehung steht.

Aus dem Stand der Technik sind bereits Antriebseinrichtungen für Hybridfahrzeuge bekannt. Zum Beispiel offenbart die DE 10 2015 222 691 A1 eine Antriebseinrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Antriebseinrichtung eines Hybridfahrzeuges, die eine Verbrennungskraftmaschine, eine erste Elektromaschine, eine zweite Elektroma- schine und einen Akkumulator umfasst.

Auch offenbart die DE 10 2015 222 690 A1 eine Antriebseinrichtung und ein Verfah- ren zum Steuern der Antriebseinrichtung eines Hybridfahrzeuges, die eine Verbren- nungskraftmaschine, eine erste Elektromaschine, eine zweite Elektromaschine und einen Akkumulator umfasst, wobei die Antriebseinrichtung zum Antrieb des Hybrid- fahrzeuges in den folgenden drei Betriebsmodi betreibbar ist: einem rein elektrischen Betrieb, in dem ein Fahrantriebsdrehmoment mittels der zweiten Elektromaschine be- wirkt wird, während die Verbrennungskraftmaschine ausgeschaltet ist; einem seriellen Hybridbetrieb, in dem das Fahrantriebsdrehmoment mittels der zweiten Elektroma- schine bewirkt wird und die Verbrennungskraftmaschine die erste Elektromaschine zur Erzeugung von elektrischer Energie antreibt; einem parallelen Hybridbetrieb, in dem ein Fahrantriebsdrehmoment mittels der Verbrennungskraftmaschine bewirkt wird, wobei das Verfahren aufweist: Steuern der Antriebseinrichtung im seriellen Hybridbe- trieb derart, dass die Verbrennungskraftmaschine an einem Arbeitspunkt basierend auf einem kombinierten Wirkungsgrad betrieben wird, der von dem Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine und von dem Wirkungsgrad der ersten Elektromaschine abhängt. Unter anderem offenbart auch die DE 10 2015 222 692 A1 eine Antriebseinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben der Antriebseinrichtung eines Hybridfahrzeuges zum Antreiben eines Antriebsrads, wobei die Antriebseinrichtung eine Verbrennungskraft- maschine, eine mit der Verbrennungskraftmaschine gekoppelte erste Elektromaschi- ne, eine zweite Elektromaschine, einen elektrischen Akkumulator und eine Haupt- kupplung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Antriebsrad umfasst, wobei das Verfahren aufweist: Betreiben der Antriebseinrichtung in einem ersten Be- triebsmodus der folgenden drei Betriebsmodi: einem rein elektrischen Betrieb, in dem ein auf das Antriebsrad wirkendes Fahrantriebsdrehmoment mittels der zweiten Elekt- romaschine bewirkt wird, während die Verbrennungskraftmaschine ausgeschaltet ist; einem seriellen Hybridbetrieb, in dem die Verbrennungskraftmaschine die erste Elekt- romaschine zur Erzeugung von elektrischer Energie antreibt, welche von der zweiten Elektromaschine verwendet wird, um das Fahrantriebsdrehmoment zu bewirken; ei- nem parallelen Hybridbetrieb, in dem das Fahrantriebsdrehmoment mittels der Ver- brennungskraftmaschine bewirkt wird; und zumindest einmal Wechseln von dem ers- ten Betriebsmodus in einen zweiten Betriebsmodus der drei Betriebsmodi, wobei das während des Wechsels von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus bereitgestellte Fahrantriebsdrehmoment einem geeignet wählbaren Verlauf zwischen dem vor und nach dem Wechsel bereitgestellten Fahrantriebsdrehmoment entspricht.

Zusätzlich offenbart die DE 10 2015 222 694 A1 eine Antriebseinrichtung und ein Ver- fahren zum Betreiben der Antriebseinrichtung eines Hybridfahrzeuges zum Antreiben eines Antriebsrades, wobei die Antriebseinrichtung eine Verbrennungskraftmaschine, eine mit der Verbrennungskraftmaschine gekoppelte erste Elektromaschine, eine mit dem Antriebsrad koppelbare zweite Elektromaschine sowie einen elektrischen Akku- mulator umfasst und ferner eine Hauptkupplung und ein Getriebe umfasst, die zwi- schen der Verbrennungskraftmaschine und dem Antriebsrad angeordnet sind, wobei das Verfahren aufweist: während ein erster Gang des Getriebes eingelegt ist, Betrei- ben der Verbrennungskraftmaschine bei einer ersten Drehzahl für den ersten Gang in einem parallelen Hybridbetrieb, in dem bei geschlossener Hauptkupplung ein auf das Antriebsrad wirkendes Fahrantriebsdrehmoment mittels der Verbrennungskraftma- schine erzeugt wird; Wechseln in einen seriellen Hybridbetrieb, in dem die Verbren- nungskraftmaschine die erste Elektromaschine zur Erzeugung von elektrischer Ener- gie antreibt, welche von der zweiten Elektromaschine verwendet wird, um das Fahran- triebsdrehmoment zu bewirken; Öffnen der Hauptkupplung; Einstellen einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine bei geöffneter Hauptkupplung auf eine zweite Dreh- zahl für einen zweiten Gang des Getriebes in dem parallelen Hybridbetrieb; Einlegen des zweiten Ganges des Getriebes; Schließen der Hauptkupplung; und Wechseln in den parallelen Hybridbetrieb, während der zweite Gang eingelegt ist.

Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs mit zwei elektrischen Maschinen und einer Verbrennungskraftma- schine sehr bauraumintensiv, insbesondere hinsichtlich der axialen Gesamtlänge, und sehr kostenintensiv durch die große Anzahl an benötigten Bauteilen, wie beispielswei- se Zahnrädern, Zahnradpaarungen, Lagern und Wellen, ist.

Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu verringern. Insbesondere soll ein Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug mit zwei elektrischen Maschinen und einer Verbrennungskraftmaschi- ne entwickelt werden, der sowohl bauraumsparend als auch kostengünstig umgesetzt werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungs- gemäß dadurch gelöst, dass die zweite elektrische Maschine dauerhaft, d.h. perma- nent/fest/nicht koppelbar, mit der Getriebeeingangswelle drehmomentübertragend verbunden ist und die erste elektrische Maschine und die Verbrennungskraftmaschine koppelbar, d.h. selektiv schaltbar, zur Drehmomentübertragung mit der Getriebeein- gangswelle verbindbar sind. Das heißt also, dass die im Stand der Technik beschrie- benen Kupplungen K1 und K2, die die Verbrennungskraftmaschine mit der ersten elektrischen Maschine bzw. die zweite elektrische Maschine mit der Getriebeein- gangswelle koppelbar verbinden, entfallen. Dies hat den Vorteil, dass dadurch die Anzahl an benötigten Bauteilen erheblich reduziert werden kann, was sich günstig auf die Gesamtkosten auswirkt. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und wer- den nachfolgend näher erläutert.

Zudem ist es zweckmäßig, wenn die erste elektrische Maschine und die zweite elekt- rische Maschine koaxial zueinander angeordnet sind. Dadurch kann eine Überset- zungsstufe zur Übertragung des Drehmoments der ersten elektrischen Maschine an eine Abtriebswelle der zweiten elektrischen Maschine (und von dort aus an die Ge- triebeeingangswelle) entfallen, was sich günstig auf die Anzahl an Bauteilen und damit günstig auf die Kosten auswirkt.

Außerdem ist es von Vorteil, wenn eine schaltbare Kupplung zwischen dem zweiten Teilantriebsstrang mit der zweiten elektrischen Maschine und dem ersten Teilan- triebsstrang mit der ersten elektrischen Maschine und der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Mit anderen Worten wird also die Trennkupplung (K0) zwischen den beiden elektrischen Maschinen angeordnet, was vorteilhafterweise eine kompakte Ausgestaltung des Antriebsstrangs und damit eine Reduzierung der Gesamtaxiallänge ermöglicht. Außerdem reduziert sich dadurch das zu übertragende Drehmoment an der Trennkupplung, was in vorteilhafter Weise eine kompaktere Auslegung der Trenn- kupplung mit einem niedrigeren Bauraumbedarf ermöglicht. Auch ist es bevorzugt, wenn die erste elektrische und die zweite elektrische Maschine so angeordnet und ausgelegt sind, dass sie bei geschlossener Trennkupplung mit derselben Drehzahl drehen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn nur eine Kupplung in dem Antriebsstrang angeordnet ist. Das heißt also, dass die Kupplungen zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der ersten elektrischen Maschine und zwischen der zweiten elektrischen Maschi- ne und der Getriebeeingangswelle ersatzlos wegfallen. Dadurch wird vorteilhafter- weise eine Reduzierung an benötigten Bauteilen erreicht.

Zudem ist es von Vorteil, wenn die erste elektrische Maschine dauerhaft, d.h. perma- nent, mit der Verbrennungskraftmaschine drehmomentübertragend verbunden ist. So kann die Kupplung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der ersten elektri- schen Maschine entfallen. Dies ist nur dann bevorzugt, wenn das Hybridfahrzeug in keinem Betriebszustand allein durch die erste elektrische Maschine zum elektrischen Fahren angetrieben wird.

Auch zeichnet sich ein günstiges Ausführungsbeispiel dadurch aus, dass nur eine (erste) Übersetzungsstufe zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der ersten elektrischen Maschine sowie der zweiten elektrischen Maschine ausgebildet ist. Durch die koaxiale Anordnung der beiden elektrischen Maschinen zueinander und die achs- parallele Anordnung der Verbrennungskraftmaschine zu den beiden elektrischen Ma- schinen ist also nur eine Übersetzungsstufe notwendig. Dadurch werden vorteilhaf- terweise zusätzlich Bauteile für eine weitere Übersetzungsstufe eingespart.

Insbesondere ist es also von Vorteil, wenn die Verbrennungskraftmaschine achsparal- lel zu der ersten elektrischen Maschine und/oder der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist. So ist zum einen nur eine gemeinsame Übersetzungsstufe notwendig und zum anderen eine Drehmomentübersetzung eines Antriebsflanschs der Verbren- nungskraftmaschine auf die Abtriebswelle der ersten elektrischen Maschine und/oder der zweiten elektrischen Maschine möglich.

Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Übersetzungsstufe zwischen der Ver- brennungskraftmaschine und der ersten elektrischen Maschine und/oder der zweiten elektrischen Maschine ausgehend von der Verbrennungskraftmaschine als ein trei- bendes Element und die beiden elektrischen Maschine als ein getriebenes Element als eine Übersetzung ins Schnelle (i < 1 ) ausgebildet ist. Eine Übersetzung ins Lang- same ist in einer alternativen Ausführungsform auch möglich.

Zudem ist es vorteilhaft, wenn eine weitere (zweite) Übersetzungsstufe zwischen der Abtriebswelle der zweiten elektrischen Maschine und der Getriebeeingangswelle bzw. einer Vorgelegewelle vorhanden ist. So kann das Drehmoment des ersten Teilan- triebsstrangs und/oder des zweiten Teilantriebsstrangs übersetzt an ein Getriebe wei- tergegeben werden. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die zweite Übersetzungsstufe ausgehend von der Abtriebswelle der zweiten elektrischen Maschine als ein treibendes Element und der Vorgelegewelle als ein getriebenes Element als eine Übersetzung ins Langsame (i > 1 ) ausgebildet ist. Eine Übersetzung ins Schnelle ist in einer alternativen Ausfüh- rungsform auch möglich.

Außerdem ist es zweckmäßig, wenn eine weitere (dritte) Übersetzungsstufe zwischen der Vorgelegewelle und einem Differential vorhanden ist. So kann das Drehmoment der Vorgelegewelle übersetzt an das Differential weitergegeben werden.

Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die dritte Übersetzungsstufe ausgehend von der Vorgelegewelle als ein treibendes Element und dem Differential als ein getriebenes Element als eine Übersetzung ins Langsame (i > 1 ) ausgebildet ist. Eine Übersetzung ins Schnelle ist in einer alternativen Ausführungsform auch möglich.

Weiterhin zeichnet sich ein günstiges Ausführungsbeispiel dadurch aus, dass eine Ab- triebswelle der ersten elektrischen Maschine radial innerhalb einer Abtriebswelle der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist. Dadurch können die beiden elektri- schen Maschinen vorteilhafterweise sehr bauraumsparend angeordnet werden, wäh- rend die Funktionsfähigkeit der beiden elektrischen Maschinen nicht beeinträchtigt wird.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die erste elektrische Maschine und die zweite elektri- sche Maschine in Axialrichtung auf der einen Seite der (ersten) Übersetzungsstufe bzw. der (zweiten) Übersetzungsstufe und die Verbrennungskraftmaschine in Axial- richtung auf der anderen Seite der (ersten) Übersetzungsstufe bzw. der (zweiten) Übersetzungsstufe angeordnet sind.

Zusätzlich ist es von Vorteil, wenn die erste elektrische Maschine auf einer Seite der ersten elektrischen Maschine in einem Getriebegehäuse und auf einer anderen Seite der ersten elektrischen Maschine auf der Abtriebswelle der zweiten elektrischen Ma- schine gelagert ist, oder dass die zweite elektrische Maschine auf einer Seite der zweiten elektrischen Maschine in einem Getriebegehäuse und auf einer anderen Seite der zweiten elektrischen Maschine auf der Abtriebswelle der ersten elektrischen Ma- schine gelagert ist.

Außerdem ist es zweckmäßig, wenn die erste elektrische Maschine mit zwei Lagern direkt im Getriebegehäuse und die zweite elektrische Maschine mit einem Lager indi- rekt über die Abtriebswelle der ersten elektrischen Maschine und mit einem Lager di- rekt im Getriebegehäuse gelagert ist, oder wenn die zweite elektrische Maschine mit zwei Lagern direkt im Getriebegehäuse gelagert und die erste elektrische Maschine mit einem Lager direkt im Getriebegehäuse und mit einem Lager indirekt über die Ab- triebswelle der zweiten elektrischen Maschine im Getriebegehäuse gelagert ist.

Auch ist es bevorzugt, wenn die erste elektrische Maschine und/oder die zweite elekt- rische Maschine gekühlt sind. Besonders ist es bevorzugt, wenn die Kühlung mittels einer Wasserkühlung aus einem Fahrzeug-Kühlkreis oder mittels einer Ölkühlung mit Getriebeöl aus dem Getriebe heraus ausgebildet ist.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn die erste elektrische Maschine und/oder die zweite elektrische Maschine sowohl als eine Traktionsmaschine im motorischen Betrieb als auch als ein Generator im generatorischen Betrieb einsetzbar sind/ist. Dadurch ist es möglich, den Antriebsstrang in verschiedenen Betriebsmodi zu verwenden.

Auch ist es zweckmäßig, wenn ein Dämpfer zwischen der Verbrennungskraftmaschi- ne und der ersten und/oder der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist. So können vorteilhafterweise Schwingungen ausgeglichen und Resonanzen beeinflusst werden.

Zudem ist es von Vorteil, wenn eine Rutschkupplung zwischen der Verbrennungs- kraftmaschine und der ersten und/oder der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist. So kann der Antriebsstrang vor einer Überlast geschützt werden. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn eine Parksperre zum Feststellen der Getriebeein- gangswelle in einem geparkten Zustand des Kraftfahrzeugs, vorzugsweise mittels ei- ner formschlüssigen Verbindung mit der Vorgelegewelle, vorhanden ist. Bevorzugt ist es auch, wenn die Parksperre elektromechanisch oder mechanisch betätigt wird.

Weiterhin zeichnet sich ein günstiges Ausführungsbeispiel dadurch aus, dass die Trennkupplung als eine vorzugsweise ölgekühlte Lamellenkupplung ausgebildet ist. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Trennkupplung als eine Klauenkupplung ausgebildet ist. Es ist auch möglich, die Trennkupplung als eine elektromagnetische Kupplung auszubilden.

Ferner ist es von Vorteil, wenn die Trennkupplung durch ein Zentralausrücksystem be- tätigbar ist. Dabei kann das Zentralausrücksystem hydraulisch, mechanisch oder elektromechanisch aktuiert werden. Zusätzlich ist es zweckmäßig, wenn die Trenn- kupplung durch eine hydraulische Drehdurchführung betätigbar ist.

Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Trennkupplung als normally-closed, normally- open oder normally-stay Kupplung ausgeführt ist. In einer bevorzugten Ausführungs- form ist ein Teil der Trennkupplung, beispielsweise ein Innenlamellenträger, mit der Abtriebswelle der ersten elektrischen Maschine verbunden, und ein anderer Teil der Trennkupplung, beispielsweise ein Außenlamellenträger, mit der Abtriebswelle der zweiten elektrischen Maschine verbunden.

Auch ist es von Vorteil, wenn der Antriebsstrang den Betrieb in einem ersten Be- triebsmodus ermöglicht, in dem die Getriebeeingangswelle rein elektrisch angetrieben wird und eine Rekuperation ermöglicht ist. In dem erstem Betriebsmodus ist die Trennkupplung geöffnet und die erste elektrische Maschine und die Verbrennungs- kraftmaschine, also der erste Teilantriebsstrang, von der Getriebeeingangswelle ab- gekoppelt. So wird als nur die zweite elektrische Maschine als Antriebsmaschine ein- gesetzt. Die zweite elektrische Maschine wird also als Traktionsmaschine (beim elektrischen Fahren/Antreiben) und als Generator (bei der Rekuperation beim Brem- sen) eingesetzt. Auch ist es vorteilhaft, wenn der Antriebsstrang den Betrieb in einem zweiten Be- triebsmodus ermöglicht, in dem ein serieller Hybridbetrieb ausgeführt wird. Das heißt, dass die zweite elektrische Maschine als Traktionsmaschine für die Getriebeein- gangswelle wirkt und die Verbrennungskraftmaschine die erste elektrische Maschine zur Erzeugung elektrischer Energie antreibt. In dem zweiten Betriebsmodus ist die Trennkupplung geöffnet.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn der Antriebsstrang den Betrieb in einem dritten Be- triebsmodus ermöglicht, in dem ein paralleler Hybridbetrieb ausgeführt wird. Das heißt, dass die Verbrennungskraftmaschine und zusätzlich die erste und/oder die zweite elektrische Maschine ein Drehmoment auf die Getriebeeingangswelle auf- bringt. Die Trennkupplung ist also geschlossen.

Es ist also von Vorteil, wenn der Antriebsstrang so ausgebildet, dass ein Betrieb in ei- nem ersten Betriebsmodus zum rein elektrischen Antreiben, in dem die Kupplung ge- öffnet ist und nur die zweite elektrische Maschine als Antriebsmaschine für die Getrie- beeingangswelle wirkt, und/oder in einem zweiten Betriebsmodus zum seriellen Hyb- ridantrieb, in dem die Kupplung geöffnet ist, die zweite elektrische Maschine als An- triebsmaschine für die Getriebeeingangswelle wirkt und die Verbrennungskraftma- schine als Antriebsmaschine für die erste elektrische Maschine zum Erzeugen elektri- scher Energie wirkt, und/oder in einem dritten Betriebsmodus zum parallelen Hybrid- antrieb, in dem die Verbrennungskraftmaschine und zusätzlich die erste elektrische Maschine und/oder die zweite elektrische Maschine als Antriebsmaschine für die Ge- triebeeingangswelle wirkt, ermöglicht ist.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs für ein Hybridkraftfahrzeug, Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs mit einer ersten Lagerausführung,

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Antriebsstrangs mit einer zweiten

Lagerausführung,

Fig. 4 zeigt eine Längsschnittdarstellung des Antriebsstrangs aus Fig. 3, und

Fig. 5 zeigt eine zur Fig. 4 vergrößerte Längsschnittdarstellung eines Teils des

Antriebsstrangs.

Die Zeichnungen sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 1 für ein Hybridkraftfahrzeug. In dem Antriebsstrang 1 steht eine Getriebeeingangswelle 2 über einen ersten Teilantriebsstrang 3 mit einer ersten elektrischen Maschine (E-Maschine) 4 und einer Verbrennungskraftmaschine (VKM) 5 zur Drehmomentübertragung kop- pelbar in Wirkbeziehung. Die Getriebeeingangswelle 2 steht über einen zweiten Teil- antriebsstrang 6 mit einer zweiten elektrischen Maschine (E-Maschine) 7 dauerhaft in Wirkbeziehung. Die zweite elektrische Maschine 7 ist in jedem Betriebszustand mit der Getriebeeingangswelle 2 verbunden, während die erste elektrische Maschine 4 und die Verbrennungskraftmaschine 5 über eine Kupplung/Trennkupplung 8 von der Getriebeeingangswelle 2 abgekoppelt werden können.

Der erste Teilantriebsstrang 3 ist also über die Trennkupplung 8 mit dem zweiten Teil- antriebsstrang 6 und damit mit der Getriebeeingangswelle 2 zur Drehmomentübertra- gung verbindbar. Die erste elektrische Maschine 4 ist koaxial zu der zweiten elektri- schen Maschine 7 angeordnet. Die Verbrennungskraftmaschine 5 ist achsparallel zu der ersten elektrischen Maschine 4 und der zweiten elektrischen Maschine 7 ange- ordnet. Die Verbrennungskraftmaschine 5 ist dauerhaft, d.h. nicht abkoppelbar, mit der ersten elektrischen Maschine 4 über eine erste Übersetzungsstufe (ii) 9 drehmo- mentübertragend verbunden. Die erste Übersetzungsstufe 9 wird durch eine Verzah- nung 10 an einem Antriebsflansch 11 der Verbrennungskraftmaschine 5 und einer Verzahnung 12 an einer Abtriebswelle 13 der ersten elektrischen Maschine 4 ausge- bildet. Die erste Übersetzungsstufe 9 ist ausgehend von der Verbrennungskraftma- schine 5 eine Übersetzung ins Schnelle, d.h. ii < 1. Die Abtriebswelle 13 kann auch als Antriebswelle fungieren, wenn die erste elektrische Maschine 4 in einem generato- rischen Betrieb eingesetzt wird. Jedoch wird die Ab-/Antriebswelle 13 der ersten elektrischen Maschine 4 der Einfachheit halber im Folgenden als Abtriebswelle 13 be- zeichnet.

Die erste elektrische Maschine 4 weist einen Rotor 14 und einen konzentrisch und ra- dial außerhalb dazu angeordneten Stator 15 auf. Der Rotor 14 ist über einen Rotorträ- ger 16 mit der Abtriebswelle 13 der ersten elektrischen Maschine 4 fest verbunden.

Die Abtriebswelle 13 ist drehfest mit einem Teil der Trennkupplung 8 verbunden.

Die zweite elektrische Maschine 7 weist einen Rotor 17 und einen konzentrisch und radial außerhalb dazu angeordneten Stator 18 auf. Der Rotor 17 ist über einen Rotor- träger 19 mit einer Abtriebswelle 20 der zweiten elektrischen Maschine 7 fest verbun- den. Die Abtriebswelle 20 kann auch als Antriebswelle fungieren, wenn die zweite elektrische Maschine 7 in einem generatorischen Betrieb eingesetzt wird. Jedoch wird die Ab-/Antriebswelle 20 der zweiten elektrischen Maschine 7 der Einfachheit halber im Folgenden als Abtriebswelle 20 bezeichnet. Die Abtriebswelle 20 der zweiten elektrischen Maschine 7 ist drehfest mit einem anderen Teil der Trennkupplung 8 ver- bunden, so dass die Abtriebswelle 20 der zweiten elektrischen Maschine 7 bei ge- schlossener Trennkupplung 8 drehfest mit der Abtriebswelle 13 der ersten elektri- schen Maschine 4 gekoppelt ist.

Die Abtriebswelle 20 der zweiten elektrischen Maschine 7 ist dauerhaft, d.h. nicht ab- koppelbar, mit der Getriebeeingangswelle 2 bzw. mit einer Vorgelegewelle 21 über ei- ne zweite Übersetzungsstufe (12) 22 drehmomentübertragend verbunden. Die zweite Übersetzungsstufe 22 wird durch eine Verzahnung 23 an der Abtriebswelle 20 der zweiten elektrischen Maschine 7 und eine Verzahnung 24 an der Vorgelegewelle 21 ausgebildet. Die zweite Übersetzungsstufe 22 ist ausgehend von der Abtriebswelle 20 der zweiten elektrischen Maschine 7 eine Übersetzung ins Langsame, d.h. i2 > 1.

Die Vorgelegewelle 21 ist mit einem Differential 25 über eine dritte Übersetzungsstufe (h) 26 drehmomentübertragend verbunden. Die dritte Übersetzungsstufe 26 wird durch eine Verzahnung 27 an der Vorgelegewelle 21 und eine Verzahnung 28 an dem Differential 25 ausgebildet. Die dritte Übersetzungsstufe 26 ist ausgehend von der Vorgelegewelle 21 eine Übersetzung ins Langsame, d.h. h > 1. Eine Parksperre 29 ist über eine formschlüssige Verbindung 30 mit der Vorgelegewelle 21 bzw. mit einer in- tegrierten Verzahnung 31 an der Vorgelegewelle 21 ausgebildet.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 1. Der Rotor 14 der ersten elektrischen Maschine 4 ist über ein ersten Lager 32 und ein zweites Lager 33 in einem nicht dargestellten Getriebegehäuse gelagert. Der Rotor 17 der zweiten elektrischen Maschine 4 ist über ein erstes Lager 34 in dem Getriebege- häuse und über ein zweites Lager 35 auf der Abtriebswelle 13 der ersten elektrischen Maschine 4 gelagert. Die Abtriebswelle 20 ist über ein weiteres Lager 36 auf der Ab- triebswelle 13 gelagert. Die Abtriebswelle 20 der zweiten elektrischen Maschine 7 ist als eine Hohlwelle ausgebildet, in der die Abtriebswelle 13 der ersten elektrischen Maschine 4 radial innerhalb angeordnet ist. Die erste elektrische Maschine 4 ist in Axialrichtung auf einer verbrennungsmaschinen-abgewandten Seite der zweiten elektrischen Maschine 7 angeordnet. Die Trennkupplung 8 ist in Axialrichtung zwi- schen der ersten elektrischen Maschine 4 und der zweiten elektrischen Maschine 7 angeordnet. Die Trennkupplung 8 ist in Axialrichtung auf der verbrennungsmaschinen- abgewandten Seite der zweiten elektrischen Maschine 7 angeordnet.

Die erste Übersetzungsstufe 9 ist in Axialrichtung zwischen der Verbrennungskraft- maschine 5 und der zweiten elektrischen Maschine 7 und damit auch zwischen der Verbrennungskraftmaschine 5 und der ersten elektrischen Maschine 4 angeordnet.

Die zweite Übersetzungsstufe 22 ist in Axialrichtung zwischen der ersten Überset- zungsstufe 9 und der zweiten elektrischen Maschine 7 angeordnet. Das Lager 36 in Axialrichtung auf Höhe der zweiten Übersetzungsstufe 22 angeordnet. Die Verbrennungskraftmaschine 5 ist über einen Dämpfer 37 und eine Rutschkupp- lung 38 an der Abtriebswelle 13 der ersten elektrischen Maschine 4 angebunden. Der Antriebsflansch 11 der Verbrennungskraftmaschine 5 ist über zwei Lager 39 im Ge- triebegehäuse gelagert. Die Verzahnung 10 des Antriebsflanschs 11 ist alles innerver- zahntes Hohlrad ausgebildet. Die Verzahnung 12 der Abtriebswelle 13 sowie die Ver- zahnung 23 der Abtriebswelle 20 sind jeweils als ein außenverzahntes Stirnrad aus- gebildet. Die Vorgelegewelle 21 ist über zwei Lager 40 in dem Getriebegehäuse gela- gert. Die Verzahnungen 24, 27 der Vorgelegewelle 21 sind jeweils als ein außenver- zahntes Stirnrad ausgebildet. Die Verzahnung 28 des Differentials 25 ist als ein au- ßenverzahntes Stirnrad ausgebildet.

Fig. 3 zeigt eine alternative Lagerung der Abtriebswelle 13 und der Abtriebswelle 20. Die übrigen Merkmale entsprechen denen aus Fig. 2 und werden einfachheitshalber nicht erneut beschrieben. Der Rotor 17 der zweiten elektrischen Maschine 7 ist über das erste Lager 34 und ein zweites Lager 41 in dem Getriebegehäuse gelagert. Der Rotor 14 der ersten elektrischen Maschine 4 ist über das erste Lager 32 in dem Ge- triebegehäuse und über ein zweites Lager 42 auf der Abtriebswelle 20 der zweiten elektrischen Maschine 7 gelagert. Die Abtriebswelle 13 ist über das weitere Lager 36 auf der Abtriebswelle 20 gelagert.

Fign. 4 und 5 zeigen eine Längsschnittdarstellung des Antriebsstrangs 1. Die Trenn- kupplung 8 ist dabei in einer Ausführungsform als eine Lamellenkupplung ausgebildet, die über einen hydraulischen Zentralausrücker 43 betätigt wird. In einer anderen Aus- führungsform ist die Trennkupplung 8 als eine Klauenkupplung ausgebildet, bei der eine Schiebemuffe 44 durch einen Elektromotor 45 elektromotorisch verfahren werden kann, um die Trennkupplung 8 zu öffnen oder zu schließen.

Die Verbrennungskraftmaschine 5 ist über einen Kurbelwellenflansch 46 und über den Dämpfer 37, der als ein Torsionsschwingungsdämpfer ausgebildet ist, mit dem An- triebsflansch 11 verbunden. In den Fign. 4 und 5 ist auch ein Getriebegehäuse 47 dargestellt, in dem die Abtriebswelle 13 über die Lager 32, 42, die Abtriebswelle 20 über die Lager 34, 41 , der Antriebsflansch 11 über die Lager 39 und die Vorgelege- welle 21 über die Lager 40 gelagert sind. Die Lager 32, 34, 41 , 42 sind als Kugelrol- lenlager ausgebildet, während die Lager 39 als Kegelrollenlager in einer O-Anordnung und die Lager 40 als Kegelrollenlager in einer X-Anordnung ausgebildet sind.

Die als Lamellenkupplung ausgeführte Trennkupplung 8 in Fig. 5 weist einen Außen- lamellenträger 48, der über eine Welle-Nabe-Verbindung drehfest mit der Abtriebswel- le 20 verbunden ist, und einen Innenlamellenträger 49 auf, der integral mit dem Rotor- träger 16 der ersten elektrischen Maschine 4 ausgebildet ist.

Bezuqszeichenliste Antriebsstrang

Getriebeeingangswelle

erster Teilantriebsstrang

erste elektrische Maschine

Verbrennungskraftmaschine

zweiter Teilantriebsstrang

zweite elektrische Maschine

Trennkupplung

erste Übersetzungsstufe

Verzahnung

Antriebsflansch

Verzahnung

An-/Abtriebswelle

Rotor

Stator

Rotorträger

Rotor

Stator

Rotorträger

An-/Abtriebswelle

Vorgelegewelle

zweite Übersetzungsstufe

Verzahnung

Verzahnung

Differential

dritte Übersetzungsstufe

Verzahnung Verzahnung

Parksperre

formschlüssige Verbindung integrierte Verzahnung erstes Lager

zweites Lager

erstes Lager

zweites Lager

Lager

Dämpfer

Rutschkupplung

Lager

Lager

zweites Lager

zweites Lager

Zentralausrücker

Schiebemuffe

Elektromotor

Kurbelwellenflansch Getriebegehäuse

Außenlamellenträger Innenlamellenträger