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DE102014213908A1 - Transmission system for a hybrid drive and method for operating a transmission system - Google Patents

Transmission system for a hybrid drive and method for operating a transmission system Download PDF

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DE102014213908A1
DE102014213908A1 DE102014213908.2A DE102014213908A DE102014213908A1 DE 102014213908 A1 DE102014213908 A1 DE 102014213908A1 DE 102014213908 A DE102014213908 A DE 102014213908A DE 102014213908 A1 DE102014213908 A1 DE 102014213908A1
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DE
Germany
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superposition
transmission
transmission system
gearbox
switching
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Withdrawn
Application number
DE102014213908.2A
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German (de)
Inventor
Johannes Kaltenbach
Uwe Griesmeier
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebesystem (2) für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem Überlagerungsgetriebe (3), das eine erste Überlagerungsgetriebeeingangswelle zum Ankoppeln eines Verbrennungsmotors und eine zweite Überlagerungsgetriebeeingangswelle zum Ankoppeln einer elektrischen Maschine aufweist. Das Getriebesystem (2) zeichnet sich dadurch aus, dass dem Überlagerungsgetriebe (3) ein Schaltgetriebe, das eine Getriebeabtriebswelle zur direkten oder indirekten Ankopplung an wenigstens ein Antriebsrad des Kraftfahrzeugs aufweist, triebtechnisch nachgeschaltet ist.The invention relates to a transmission system (2) for a hybrid drive of a motor vehicle with a superposition gearing (3) which has a first superposition gearing input shaft for coupling an internal combustion engine and a second superposition gearing input shaft for coupling an electric machine. The transmission system (2) is characterized in that the superposition gearing (3) is followed by a gearbox, which has a transmission output shaft for direct or indirect coupling to at least one drive wheel of the motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebesystem für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem Überlagerungsgetriebe, das eine erste Überlagerungsgetriebeeingangswelle zum Ankoppeln eines Verbrennungsmotors und eine zweite Überlagerungsgetriebeeingangswelle zum Ankoppeln einer elektrischen Maschine aufweist. The invention relates to a transmission system for a hybrid drive of a motor vehicle with a superposition gear, which has a first superposition input shaft for coupling an internal combustion engine and a second superposition input shaft for coupling an electric machine.

Die Erfindung betrifft außerdem einen Hybridantrieb und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebesystem. The invention also relates to a hybrid drive and a motor vehicle with such a transmission system.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Verfahren zum Betreiben eines Getriebesystems, das über eine erste Getriebesystemeingangswelle an einen Verbrennungsmotor und über eine zweite Getriebesystemeingangswelle an eine elektrische Maschine angekoppelt ist und das ein erstes Getriebe, das, insbesondere ausschließlich, lastfrei schaltbare Schaltelemente beinhaltet, und ein zweites, dem ersten Getriebe triebtechnisch nachgeschaltetes Getriebe, das Lastschaltelemente beinhaltet, aufweist. The invention further relates to a method for operating a transmission system, which is coupled via a first transmission system input shaft to an internal combustion engine and via a second transmission system input shaft to an electric machine and which includes a first transmission which, in particular exclusively, load-free switchable switching elements, and a second , the first transmission downstream of the transmission, which includes load switching elements has.

Bei vielen Fahrzeuggetrieben werden die verschiedenen Gangstufen unter Last und unter Verwendung von reibschlüssigen Schaltelementen, wie beispielsweise Lamellenkupplungen oder Lamellenbremsen, eingestellt. Bei Getrieben für einen Hybridantrieb, an die zusätzlich zu einem Verbrennungsmotor ein elektrischer Motor angekoppelt wird, kann auf reibschlüssig ausgeführte Lastschaltelemente weitgehend verzichtet werden, weil der elektrische Motor bei geeigneter Ankopplung und Steuerung die an einem Schaltvorgang beteiligten Getriebeelemente relativ zueinander vorübergehend entlasten kann. Derartige Getriebe sind zumeist kostengünstiger herstellbar und haben darüber hinaus den besonderen Vorteil geringerer Schleppverluste an den Schaltelementen und benötigen weniger Energie zum Betätigen der Schaltelemente. In many vehicle transmissions, the various gear ratios are adjusted under load and using friction shifting elements such as multi-plate clutches or multi-disc brakes. In transmissions for a hybrid drive, to which an electric motor is coupled in addition to an internal combustion engine, can be largely dispensed with frictionally designed power shift elements, because the electric motor with a suitable coupling and control, the transmission elements involved in a switching operation can temporarily relieve relative to each other. Such transmissions are usually cheaper to produce and also have the particular advantage of lower drag losses to the switching elements and require less energy to operate the switching elements.

Beispielsweise ist aus DE 10 2010 030 576 A1 ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem einen Verbrennungsmotor und eine elektrischen Maschine aufweisenden Hybridantrieb und einem automatisierten Gruppengetriebe bekannt. Das automatisierte Gruppengetriebe weist ein Hauptgetriebe und eine dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeschaltete Nachschaltgruppe auf, wobei eine Eingangswelle des automatisierten Gruppengetriebes über eine steuerbare Anfahrkupplung mit dem Verbrennungsmotor des Hybridantriebs und eine Ausgangswelle des automatisierten Gruppengetriebes mit einem Achsantrieb des Kraftfahrzeuges in Verbindung steht. Die elektrische Maschine des Hybridantriebs ist zwischen dem Hauptgetriebe und der Nachschaltgruppe oder zwischen der Nachschaltgruppe und dem Achsantrieb an den Kraftfluss beziehungsweise Momentenfluss des Antriebsstrangs ankoppelbar. For example, it is off DE 10 2010 030 576 A1 a powertrain of a motor vehicle with a combustion engine and an electric machine having hybrid drive and an automated group transmission known. The automated group transmission has a main transmission and a main drive downstream drive downstream group, with an input shaft of the automated group transmission via a controllable starting clutch with the engine of the hybrid drive and an output shaft of the automated group transmission with an axle of the motor vehicle is in communication. The electric machine of the hybrid drive can be coupled between the main transmission and the rear-mounted group or between the rear-mounted group and the final drive to the power flow or torque flow of the drive train.

Aus DE 10 2012 212 257 A1 ist ein Planetengetriebe für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges bekannt. Das Planetengetriebe weist drei gekoppelte Planetenradsätze mit mehreren Schaltelementen und mit wenigstens einer Elektromaschine auf, die einer Welle innerhalb des Getriebes zugeordnet ist. In einem Parallelhybridantriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor und der Elektromaschine ist es durch Kopplung der Elektromaschine mit dem Getriebeabtrieb bei einer entsprechenden Ansteuerung der Elektromaschine möglich, während alle im verbrennungsmotorischen Betrieb durchgeführten Schaltungen die Zugkraft des Antriebsstrangs aufrecht zu erhalten und die Schaltelemente zu synchronisieren. Außerdem kann die Elektromaschine für andere Funktionen, wie beispielsweise ein elektrisches Anfahren ohne zusätzliches Anfahrelement, ein rein elektrisches Fahren ohne zusätzliches Entkopplungselement für den Verbrennungsmotor, oder für das Starten des Verbrennungsmotors ausgehend von einem rein elektrischen Fahrbetrieb, genutzt werden. Insbesondere ist für das elektrische Anfahren und das elektromotorische Starten des Verbrennungsmotors kein zusätzliches Anfahr- beziehungsweise Trennelement erforderlich. Out DE 10 2012 212 257 A1 is a planetary gear for a hybrid drive of a motor vehicle known. The planetary gear has three coupled planetary gear sets with a plurality of switching elements and at least one electric machine, which is associated with a shaft within the transmission. In a parallel hybrid powertrain having an internal combustion engine and the electric machine, by coupling the electric machine to the transmission output at a corresponding drive of the electric machine, it is possible to maintain the tractive force of the drivetrain and to synchronize the shifting elements during all the operations performed in internal combustion engine operation. In addition, the electric machine for other functions, such as an electric starting without additional starting element, a purely electric driving without additional decoupling element for the internal combustion engine, or for starting the engine starting from a purely electric driving, can be used. In particular, no additional starting or separating element is required for the electrical starting and the electromotive starting of the internal combustion engine.

Bei dem aus DE 10 2012 212 257 A1 bekannten Planetengetriebe stehen zum rein elektrischen Fahren zwei Übersetzungen, nämlich ein kürzerer Gang und ein längerer Gang, zur Verfügung. Nachteiligerweise ist ein Zustart der Verbrennungsmaschine nur mit einer Zugkraftunterbrechung möglich, da die Getriebeeingangswelle des Planetengetriebes im kürzeren Gang festgebremst ist. Darüber hinaus besteht ein Nachteil darin, dass beide für den elektrischen Betrieb vorgesehenen Gänge für den elektrischen Betrieb nicht lastschaltbar sind. At the DE 10 2012 212 257 A1 known planetary gear are for purely electric driving two translations, namely a shorter gear and a longer gear, available. Disadvantageously, a support of the internal combustion engine is possible only with a traction interruption, since the transmission input shaft of the planetary gear is braked in the shorter gear. In addition, there is a disadvantage in that both provided for the electrical operation gears for electrical operation are not power switchable.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Getriebe weisen den Nachteil auf, dass für den rein elektrischen Fahrbetrieb nur sehr wenige Gänge zur Verfügung stehen, die in besonders nachteiliger Weise aufgrund der fehlenden konventionellen, reibschlüssigen Lastschaltelemente nicht lastschaltbar sind. Oftmals ist ein rein elektrischer Fahrbetrieb sogar nur in einem einzigen Gang möglich, sodass es zumindest schwierig oder sogar ausgeschlossen ist, einen größeren Geschwindigkeitsbereich abzudecken. The known from the prior art transmission have the disadvantage that only very few gears are available for the purely electric driving, which are not power-shiftable in a particularly disadvantageous manner due to the lack of conventional, frictional load switching elements. Often a purely electric driving is possible even in a single gear, so that it is at least difficult or even impossible to cover a larger speed range.

Es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebesystem für ein Kraftfahrzeug anzugeben, dass einen rein elektrischen Fahrbetrieb in einem großen Geschwindigkeitsbereich ermöglicht. It is therefore an object of the present invention to provide a transmission system for a motor vehicle that allows a purely electric driving operation in a large speed range.

Diese Aufgabe wird durch ein Getriebesystem der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass dem Überlagerungsgetriebe ein Schaltgetriebe, das eine Getriebeabtriebswelle zur direkten oder indirekten Ankopplung an wenigstens ein Antriebsrad des Kraftfahrzeugs aufweist, triebtechnisch nachgeschaltet ist. This object is achieved by a transmission system of the aforementioned type, which is characterized in that the superposition gearing, a transmission which has a transmission output shaft for direct or indirect coupling to at least one drive wheel of the motor vehicle, is connected downstream of the drive.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines an eine Verbrennungsmaschine und an einen elektrischen Motor angekoppelten Getriebesystems anzugeben, das einen möglichst breiten Anwendungsbereich für verschiedene Fahrsituationen bietet, und ein rein elektrisches Fahren in einem großen Geschwindigkeitsbereich ermöglicht. It is a further object of the present invention to provide a method of operating a transmission system coupled to an internal combustion engine and an electric motor, which offers the widest possible range of application for different driving situations, and allows purely electric driving in a large speed range.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass

  • a. das Getriebesystem für einen Schaltvorgang des ersten Getriebes in einen Drehzahlüberlagerungsmodus überführt wird, in dem die Getriebesystemeingangswellen und eine Abtriebswelle des ersten Getriebes drehmomentübertragend verbunden sind, und dass
  • b. die elektrische Maschine und gleichzeitig ein Lastschaltelement des zweiten Getriebes derart gesteuert werden, dass ein zur Ausführung des Schaltvorganges zu betätigendes Schaltelement des ersten Getriebes lastfrei wird oder dass eine festgelegte oder festlegbare Drehzahl der ersten Getriebesystemeingangswelle erreicht wird.
This object is achieved by a method which is characterized in that
  • a. the transmission system for a shift operation of the first transmission is converted into a rotational speed superposition mode in which the transmission system input shafts and an output shaft of the first transmission are connected to transmit torque, and that
  • b. the electric machine and at the same time a load switching element of the second transmission are controlled such that a to be executed to perform the switching operation switching element of the first transmission is free or that a fixed or definable speed of the first transmission system input shaft is achieved.

Das erfindungsgemäße Getriebesystem hat den Vorteil, dass für einen rein elektrischen Fahrbetrieb mehrere lastschaltbare Schaltstufen zur Verfügung stehen. Insoweit ist es ermöglicht, auch in einem rein elektrischen Fahrbetrieb zwischen verschiedenen Schaltstufen zu schalten und auf diese Weise einen großen Geschwindigkeitsbereich für einen rein elektrischen Fahrbetrieb für ein Kraftfahrzeug zu erreichen, das mit dem erfindungsgemäßen Getriebesystem ausgerüstet ist. The transmission system according to the invention has the advantage that there are several powershift switching stages available for a purely electric driving operation. In that regard, it is possible to switch even in a purely electric driving between different switching stages and to achieve in this way a large speed range for a purely electric driving for a motor vehicle, which is equipped with the transmission system according to the invention.

Darüber hinaus hat das erfindungsgemäße Getriebesystem den ganz besonderen zusätzlichen Vorteil, dass durch das dem Überlagerungsgetriebe triebtechnisch nachgeschaltete Schaltgetriebe die Anzahl der möglichen Schaltstufen für einen Betrieb mit einer Verbrennungsmaschine erhöht ist. Dies insbesondere dadurch, dass unterschiedliche Kombinationen von Schaltstufen des vorzugsweise lastschaltbaren Schaltgetriebes und des Überlagerungsgetriebes einstellbar sind. Wie weiter unten noch im Detail erläutert ist, können die unterschiedlichen Kombinationen von Schaltstufen des Überlagerungsgetriebes und des Schaltgetriebes sogar große Gangsprünge überbrückend dadurch eingestellt werden, dass gleichzeitig mehrere Komponenten, wie beispielsweise das wenigstens eine Lastschaltelement des Schaltgetriebes und die elektrische Maschine, gleichzeitig gesteuert agieren. In addition, the transmission system according to the invention has the very special additional advantage that the number of possible switching stages for operation with an internal combustion engine is increased by the transmission gearbox downstream of the superposition gearbox. This particular fact that different combinations of switching stages of the preferably powershift transmission and the superposition gearbox are adjustable. As will be explained in detail below, the different combinations of shift stages of the superposition gear and the gearbox even large gear jumps can be set bridging that simultaneously several components, such as the at least one power shift element of the gearbox and the electric machine, simultaneously controlled.

Das erfindungsgemäße Getriebesystem hat darüber hinaus den Vorteil, dass ein elektrodynamisches Anfahren mit Hilfe der an das Überlagerungsgetriebe angekoppelten elektrischen Maschine ermöglicht ist, so dass das wenigstens eine Lastschaltelement des Schaltgetriebes nicht anfahrtauglich ausgelegt werden muss, sondern material-, kosten- und bauraumsparend dimensioniert sein kann. The transmission system according to the invention has the additional advantage that an electrodynamic starting is made possible with the aid of coupled to the superposition gear electric machine, so that the at least one power shift element of the gearbox does not need to be designed approachable, but material, cost and space can be dimensioned ,

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben insbesondere des erfindungsgemäßen Getriebesystems hat den ganz besonderen Vorteil, dass durch gleichzeitiges Ansteuern sowohl der elektrischen Maschine, als auch des wenigstens einen Lastschaltelements des zweiten, dem ersten Getriebe nachgeschalteten Getriebe auch ein eigentlich zu hoher Gangsprung in dem zweiten Getriebe ausgeglichen werden kann. Dies kann, wie weiter unten noch ausführlich erläutert ist, beispielsweise dadurch erreicht werden, dass im ersten Getriebe gleichzeitig zum Hochschalten in dem zweiten Getriebe eine elektrodynamische Rückschaltung durchgeführt wird. Auf diese Weise ist es ermöglicht, ausgehend von einer Kombination von Schaltstufen des ersten und zweiten Getriebes direkt in eine andere Kombination von Schaltstufen zu gelangen, die bislang nur über die Einschaltung einer Zwischenkombination erreichbar war. The inventive method for operating in particular of the transmission system according to the invention has the very special advantage that by simultaneously driving both the electric machine, as well as the at least one load switching element of the second, the first transmission downstream transmission also actually high gear jump are compensated in the second transmission can. This can, as will be explained in detail below, for example, be achieved in that in the first transmission simultaneously for upshifting in the second transmission, an electrodynamic downshift is performed. In this way, it is possible, starting from a combination of switching stages of the first and second transmission to get directly into another combination of switching stages, which was previously accessible only via the involvement of an intermediate combination.

Bei einer Ausführung des erfindungsgemäßen Getriebesystems weist das Überlagerungsgetriebe keine, insbesondere reibschlüssig arbeitenden, Lastschaltelemente auf, sondern beinhaltet vorzugsweise ausschließlich lastfrei zu schaltende Schaltelemente. Lastschaltelemente sind in dem Überlagerungsgetriebe überflüssig, weil sämtliche gewünschten Einstellungen durch Steuerung des wenigstens einen in dem Schaltgetriebe vorhandenen Lastschaltelements und/oder der elektrischen Maschine und/oder der Verbrennungsmaschine unter Verwendung von lastfrei zu schaltenden Schaltelementen in dem Übertragungsgetriebe eingestellt werden können. Insoweit kann das Überlagerungsgetriebe des Getriebesystems kostengünstig hergestellt werden und hat darüber hinaus den Vorteil geringer Schleppverluste und eines geringen Bedarfs an Energie für das Betätigen seiner Schaltelemente. In one embodiment of the transmission system according to the invention, the superposition gear has no, in particular friction-operated, load switching elements, but preferably includes only load-free switching elements to be switched. Powershift elements are superfluous in the superposition gearing, because all desired settings can be adjusted by controlling the at least one existing in the manual transmission and / or the electric machine and / or the internal combustion engine using load-free switching elements in the transmission transmission. In that regard, the superposition gear of the transmission system can be produced inexpensively and also has the advantage of low drag losses and low power requirements for operating its switching elements.

Bei einer Ausführung ist das Überlagerungsgetriebe in wenigstens eine Überlagerungsgetriebeschaltstufe schaltbar, in der die erste Überlagerungsgetriebeeingangswelle, die zum Ankoppeln eines Verbrennungsmotors vorgesehen ist, von einem Überlagerungsgetriebeabtrieb entkoppelt ist. Eine derartige Überlagerungsgetriebeschaltstufe kann insbesondere für einen rein elektrischen Fahrbetrieb verwendet werden. Eine solche Überlagerungsgetriebeschaltstufe für einen rein elektrischen Fahrbetrieb kann insbesondere auch für ein elektrisches Anfahren dienen, um eine elektrodynamische Anfahrfunktion bereitzustellen. In one embodiment, the superposition gearing is shiftable into at least one superposition gearing shift stage in which the first superposition gearing input shaft, which is provided for coupling an internal combustion engine, is decoupled from a superposition gearing output. Such a superposition gear shift stage can be used in particular for a purely electric driving operation. Such a superposition gear shift stage for a purely electric driving operation can in particular also serve for an electrical starting in order to provide an electrodynamic starting function.

Analog kann, alternativ oder zusätzlich, auch vorgesehen sein, dass das Überlagerungsgetriebe in wenigstens eine Überlagerungsgetriebeschaltstufe schaltbar ist, in der die zweite Überlagerungsgetriebeeingangswelle, die zum Ankoppeln einer elektrischen Maschine vorgesehen ist, von einem Überlagerungsgetriebeabtrieb entkoppelt ist. Eine solche Überlagerungsgetriebeschaltstufe kann insbesondere für einen Fahrbetrieb unter ausschließlicher Verwendung des Verbrennungsmotors dienen. Analogously, as an alternative or in addition, it may also be provided that the superposition gearing can be shifted into at least one superposition gearing shift stage in which the second superposition gearing input shaft, which is provided for coupling an electrical machine, is decoupled from a superposition gearing output. Such a superposition gear shift stage can be used in particular for a driving operation with the exclusive use of the internal combustion engine.

Darüber hinaus kann vorteilhaft auch vorgesehen sein, dass das Überlagerungsgetriebe in wenigstens eine Überlagerungsgetriebeschaltstufe schaltbar ist, in der die an der ersten Überlagerungsgetriebeeingangswelle und an der zweiten Überlagerungsgetriebeeingangswelle anliegenden Drehmomente addiert an eine Überlagerungsgetriebeabtriebswelle übertragen werden. Eine solche Überlagerungsgetriebeschaltstufe dient insbesondere für einen Hybridfahrbetrieb unter gleichzeitiger Verwendung des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine. Moreover, it may also be advantageously provided that the superposition gearing is switchable into at least one superposition gearing shift stage, in which the torques applied to the first superposition gearing input shaft and to the second superposition gearing input shaft are transmitted to a superposition gearing output shaft. Such a superposition gear shift stage is used in particular for a hybrid drive operation with simultaneous use of the internal combustion engine and the electric machine.

Wenn der Verbrennungsmotor über eine Trennkupplung an die erste Überlagerungsgetriebeeingangswelle angekoppelt ist, ist in einer derartigen Überlagerungsgetriebeschaltstufe auch ein Schleppstart mit Schlupfentkopplung aus rein elektrischem Fahrbetrieb heraus ermöglicht. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass eines der, insbesondere reibschlüssig arbeitenden, Lastschaltelemente des Schaltgetriebes in Schlupf gebracht wird und dann der Verbrennungsmotor über die Trennkupplung gestartet wird. Der Vorteil eines solchen Systems ist, dass der Start des Verbrennungsmotors auch bei geringer Fahrgeschwindigkeit oder sogar bei Stillstand möglich ist und dass zusätzlich etwaige Drehmomentstörungen während des Starts durch das Lastschaltelement des Schaltgetriebes von der Getriebeabtriebswelle des Getriebesystems zumindest teilweise entkoppelt werden. When the internal combustion engine is coupled via a separating clutch to the first superposition gear input shaft, in such a superposition gear shift stage, a towing start with slip decoupling from pure electric driving operation is made possible. In this case, it can be provided, in particular, that one of the, in particular friction-operated, load-shifting elements of the gearbox is brought into slippage and then the internal combustion engine is started via the separating clutch. The advantage of such a system is that the start of the engine even at low driving speed or even at a standstill is possible and that in addition any torque disturbances during start by the power shift element of the gearbox from the transmission output shaft of the transmission system are at least partially decoupled.

Umgekehrt ist auch ein Rekuperationsbetrieb über die elektrische Maschine ermöglicht, wenn das Überlagerungsgetriebe in eine Überlagerungsgetriebeschaltstufe geschaltet ist, in der bei einem Fahrbetrieb ausschließlich mit dem Verbrennungsmotor und/oder in einem Schubbetrieb, beispielsweise bei Bergabfahrt, ein Drehmoment von der ersten Überlagerungsgetriebeeingangswelle und/oder der Getriebeabtriebswelle des Getriebesystems auf die zweite Überlagerungsgetriebeeingangswelle, an die die elektrische Maschine angekoppelt ist, erfolgt. Conversely, a Rekuperationsbetrieb on the electric machine allows when the superposition gearing is switched to a superposition gear shift stage, in a driving operation exclusively with the engine and / or in a coasting operation, for example downhill, a torque from the first superposition input shaft and / or the Transmission output shaft of the transmission system to the second superposition input shaft to which the electric machine is coupled takes place.

Bei einer vorteilhaften Ausführung des Getriebesystems weist das Überlagerungsgetriebe zumindest ein Planetengetriebe auf. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Überlagerungsgetriebe mehrere mittels wenigstens eines Schaltelements miteinander koppelbare Planetengetriebe aufweist. Das Überlagerungsgetriebe kann zur Bereitstellung mehrerer Überlagerungsgetriebeschaltstufen mehrere Planetengetriebe aufweisen, deren Einzelkomponenten mit wenigstens mit einem Schaltelement in unterschiedlichen Wirkkombinationen miteinander koppelbar oder voneinander entkoppelbar sind. In an advantageous embodiment of the transmission system, the superposition gear has at least one planetary gear. In particular, it can be provided that the superposition gearing has a plurality of planetary gearing which can be coupled to one another by means of at least one switching element. The superposition gearing can have a plurality of planetary gearing systems for providing a plurality of superposition gearing shift stages, the individual components of which can be coupled to one another or decoupled from one another with at least one shifting element in different operative combinations.

Wie bereits erwähnt, kann vorgesehen sein, dass das Schaltgetriebe wenigstens zwei Schaltstufen für einen rein elektrischen Fahrbetrieb mit einer angekoppelten elektrischen Maschine bereitstellt. Vorzugsweise stellt das Schaltgetriebe wenigstens zwei Schaltstufen für einen rein elektrischen Vorwärts-Fahrbetrieb mit einer elektrisch angekoppelten Maschine bereit. As already mentioned, it can be provided that the manual transmission provides at least two switching stages for a purely electric driving operation with a coupled electric machine. Preferably, the transmission provides at least two switching stages for a purely electrical forward driving operation with an electrically coupled machine.

Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass das Schaltgetriebe wenigstens eine Schaltstufe für einen, rein elektrischen, Rückwärts-Fahrbetrieb bereitstellt. Die Schaltstufe für den Rückwärts-Fahrbetrieb kann beispielsweise unter Verwendung eines Lastschaltelements des Schaltgetriebes konventionell im Wechsel zu einer ersten Vorwärts-Schaltstufe lastschaltbar sein, wodurch ein Reversierbetrieb ermöglicht ist. Der Reversierbetrieb kann auch in einem Anfahrbetrieb, wie er weiter unten beschrieben ist, stattfinden. Auf diese Weise ist auch ein Anfahren in Rückwärtsrichtung in vorteilhafter Weise ermöglicht, ohne dass das wenigstens eine Lastschaltelement des Schaltgetriebes als Anfahrkupplung ausgelegt werden muss. Alternatively or additionally, it can also be provided that the manual transmission provides at least one switching stage for a purely electrical, reverse driving operation. The switching stage for the reverse driving operation may be, for example, using a load switching element of the gearbox conventionally in the change to a first forward switching stage load switchable, whereby a reversing operation is possible. The reversing operation can also take place in a starting operation, as described below. In this way, a start in the reverse direction is advantageously made possible without the at least one power shift element of the gearbox must be designed as a starting clutch.

Wie bereits erwähnt, ist es von Vorteil, wenn das Schaltgetriebe kein Lastschaltelement aufweist, das als Anfahrkupplung verwendbar ist. Vielmehr kann vorgesehen sei, dass sämtliche Lastschaltelemente des Schaltgetriebes für eine Verwendung als Anfahrkupplung unterdimensioniert sind. Eine solche Ausführung, bei der das wenigstens eine Lastschaltelement lediglich zur Ausführung einer Lastschaltfunktion, jedoch nicht zur Ausführung einer Anfahrfunktion ausgelegt ist, ist bauraumsparend und kostengünstig herstellbar. Wie bereits erwähnt, kann auf die Verwendung von anfahrtauglichen Lastschaltelementen in dem Schaltgetriebe verzichtet werden, weil bereits über das dem Schaltgetriebe vorgeschalteten Überlagerungsgetriebe, an das die elektrische Maschine angekoppelt ist, ein elektrodynamisches Anfahren ermöglicht ist. As already mentioned, it is advantageous if the gearbox has no load switching element that can be used as a starting clutch. Rather, it can be provided that all power shift elements of the gearbox are undersized for use as a starting clutch. Such an embodiment, in which the at least one power shift element is designed only for the execution of a load switching function, but not to perform a starting function, is space-saving and inexpensive to produce. As already mentioned, it is possible to dispense with the use of drive-load-shift elements in the gearbox that are suitable for start-up because an electrodynamic starting-up is already possible via the superimposition gearbox upstream of the gearbox, to which the electric machine is coupled.

Bei einer Ausführung weist das Getriebesystem eine Steuerungsvorrichtung auf, die wenigstens ein Schaltelement des Schaltgetriebes und/oder wenigstens ein Schaltelement des Überlagerungsgetriebes und/oder eine angekoppelte elektrische Maschine und/oder eine angekoppelte Verbrennungsmaschine, zumindest für einen Schaltvorgang vorrübergehend, steuert oder regelt. In one embodiment, the transmission system has a control device that controls or regulates at least one shift element of the shift transmission and / or at least one shift element of the superimposed transmission and / or a coupled electric machine and / or a coupled combustion engine, at least for a switching operation.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung beispielsweise gleichzeitig einen Schaltvorgang im Überlagerungsgetriebe und eine Lastschaltung im Schaltgetriebe steuert. Dabei wird für eine lastfreie Schaltung im Überlagerungsgetriebe die Drehzahl und/oder das Drehmoment der elektrischen Maschine derart geregelt, dass ein zur Ausführung des Schaltvorganges zu betätigendes Schaltelement des Überlagerungsgetriebes lastfrei wird. In particular, it can be provided that the control device, for example, simultaneously controls a switching operation in the superposition gearing and a load circuit in the manual transmission. In this case, the speed and / or the torque of the electric machine is controlled such that a to be executed for the execution of the switching operation switching element of the superimposed transmission is load-free for a load-free circuit in the superposition gear.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung zur Einstellung einer vorgewählten oder vorwählbaren Gesamtübersetzung des Getriebesystems einen Schaltvorgang des Überlagerungsgetriebes oder einen Schaltvorgang des Schaltgetriebes oder aufeinander abgestimmt, sowohl einen Schaltvorgang des Überlagerungsgetriebes, als auch einen, insbesondere gleichzeitigen, Schaltvorgang des Schaltgetriebes steuert oder regelt. In particular, it can be provided that the control device for setting a preselected or vorwählbaren total ratio of the transmission system controls a shift of the superposition gear or a shift of the gearbox or coordinated, both a switching operation of the superposition gear, as well as one, in particular simultaneous switching operation of the gearbox controls or regulates.

Bei einer Ausführung des Getriebesystem ist die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet und bestimmt, eine angekoppelte elektrische Maschine und/oder, insbesondere gleichzeitig, einen angekoppelten Verbrennungsmotor und/oder, insbesondere gleichzeitig, ein Lastschaltelement des Schaltgetriebes für einen Schaltvorgang des Übersetzungsgetriebes, zumindest vorrübergehend, derart zu steuern, dass ein zur Ausführung des Schaltvorganges zu betätigendes Schaltelement des Überlagerungsgetriebes lastfrei wird. In one embodiment of the transmission system, the control device is designed and determined to control a coupled electric machine and / or, in particular at the same time, a coupled internal combustion engine and / or, in particular at the same time, a power shift element of the transmission for a shift of the transmission, at least temporarily, so in that a switching element of the superposition gearing to be actuated for carrying out the switching operation becomes free of load.

Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung ein Lastschaltelement des Schaltgetriebes derart steuert, dass ein anderes Lastschaltelement des Schaltgetriebes für einen Schaltvorgang des anderen Lastschaltelements lastfrei wird. Alternatively or additionally, it can also be provided that the control device controls a power shift element of the gearbox such that another power shift element of the gearbox is load-free for a shift operation of the other power shift element.

Das Getriebesystem kann beispielsweise in der Weise ausgeführt sein, dass sie einen koaxialen Abtrieb aufweist. Es ist jedoch auch möglich, dass das Getriebesystem einen achsversetzten Abtrieb aufweist. The transmission system may for example be designed in such a way that it has a coaxial output. However, it is also possible that the transmission system has an off-axis output.

Erfindungsgemäß kann ein Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug vorgesehen sein, der das erfindungsgemäße Getriebesystem aufweisen kann, wobei an die erste Überlagerungsgetriebeeingangswelle ein Verbrennungsmotor und an die zweite Überlagerungsgetriebeeingangswelle eine elektrische Maschine angekoppelt ist. Wie bereits erwähnt, kann der Verbrennungsmotor insbesondere über eine Trennkupplung an die erste Überlagerungsgetriebeeingangswelle angekoppelt sein, um beispielsweise einen Schleppstart des Verbrennungsmotors mit Schlupfentkopplung zu ermöglichen. According to the invention, a hybrid drive for a motor vehicle can be provided, which may have the transmission system according to the invention, wherein an internal combustion engine is coupled to the first superposition input shaft and an electric motor to the second superposition input shaft. As already mentioned, the internal combustion engine can be coupled in particular via a separating clutch to the first superposition input shaft in order to enable, for example, a trailing start of the internal combustion engine with slip decoupling.

Vorteilhaft ist außerdem ein Kraftfahrzeug, das mit einem erfindungsgemäßen Getriebesystem oder mit einem Hybridantrieb, der ein solches Getriebesystem aufweist, ausgerüstet ist. Also advantageous is a motor vehicle which is equipped with a transmission system according to the invention or with a hybrid drive having such a transmission system.

Wie bereits erwähnt, hat das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Getriebesystems den Vorteil, dass auch große Schaltsprünge im ersten Getriebe, das insbesondere das Überlagerungsgetriebe des erfindungsgemäßen Getriebesystems sein kann, und/oder im zweiten Getriebe, das insbesondere das Schaltgetriebe des erfindungsgemäßen Getriebesystems sein kann, ermöglicht sind. Hierbei kann beispielsweise vorgesehen sei, dass zur Drehzahlanpassung der ersten Getriebesystemeingangswelle gleichzeitig zu einem Umschalten in eine höhere Schaltstufe des zweiten Getriebes ein elektrodynamisches Zurückschalten in eine niedrigere Schaltstufe des ersten Getriebes erfolgt. Das elektrodynamische Zurückschalten in dem ersten Getriebe erfolgt vorzugsweise derart, dass die Drehzahl und/oder das Drehmoment und/oder die Drehrichtung der an das Getriebesystem angekoppelten elektrischen Maschine so gesteuert wird, dass ein für den Schaltvorgang in die niedrigere Schaltstufe zu betätigendes Schaltelement lastfrei wird. As already mentioned, the method according to the invention for operating a transmission system has the advantage that even large switching transitions in the first transmission, which may be in particular the superimposed transmission of the transmission system according to the invention, and / or in the second transmission, which may in particular be the gearbox of the transmission system according to the invention, are possible. In this case, it can be provided, for example, that the rotational speed adaptation of the first transmission system input shaft simultaneously to a switching to a higher switching stage of the second transmission, an electro-dynamic downshift into a lower switching stage of the first transmission. The electrodynamic downshifting in the first transmission preferably takes place in such a way that the rotational speed and / or the torque and / or the direction of rotation of the electric machine coupled to the transmission system is controlled such that a shifting element to be actuated for the shifting process into the lower shifting stage becomes unloaded.

Bei einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird gleichzeitig zu einem Umschalten in eine höhere Schaltstufe des zweiten Getriebes, die Drehzahl und/oder das Drehmoment und/oder die Drehrichtung der elektronischen Maschine derart verändert, dass eine festgelegte oder festlegbare Drehzahl der ersten Gesamtgetriebeeingangswelle erreicht wird. In one embodiment of the method according to the invention, the speed and / or the torque and / or the direction of rotation of the electronic machine is simultaneously changed to a switching to a higher switching stage of the second transmission such that a fixed or definable speed of the first total transmission input shaft is achieved.

Eine elektrodynamische Schaltfunktion des Überlagerungsgetriebes kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass mindestens ein Planetensatz sowohl zur Darstellung einer festen Getriebeübersetzung für den Verbrennungsmotorbetrieb dient und zusätzlich die additive Einkopplung des Drehmoments einer elektrischen Maschine, insbesondere auch für eine Anfahrfunktion, darstellt. An electrodynamic switching function of the superposition gearing can be realized, for example, in that at least one planetary gear set serves both to display a fixed gear ratio for internal combustion engine operation and additionally represents the additive coupling of the torque of an electrical machine, in particular also for a starting function.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleiche oder gleichwirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen: In the drawing, the subject invention is shown schematically and will be described with reference to the figures below, wherein the same or equivalent elements are usually provided with the same reference numerals. Showing:

1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hybridantriebes mit einem erfindungsgemäßen Getriebesystem für ein Kraftfahrzeug, 1 1 is a schematic representation of a first exemplary embodiment of a hybrid drive according to the invention with a transmission system according to the invention for a motor vehicle;

2 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hybridantriebes mit einem erfindungsgemäßen Getriebesystem für ein Kraftfahrzeug, 2 2 schematically shows a second exemplary embodiment of a hybrid drive according to the invention with a transmission system according to the invention for a motor vehicle,

3 schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hybridantriebes mit einem erfindungsgemäßen Getriebesystem für ein Kraftfahrzeug, und 3 schematically a third embodiment of a hybrid drive according to the invention with a transmission system according to the invention for a motor vehicle, and

4 schematisch ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hybridantriebes mit einem erfindungsgemäßen Getriebesystem für ein Kraftfahrzeug. 4 schematically a fourth embodiment of a hybrid drive according to the invention with a transmission system according to the invention for a motor vehicle.

1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hybridantriebs 1 für ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Getriebesystem 2. Das Getriebesystem 2 beinhaltet ein Überlagerungsgetriebe 3, das eine erste Überlagerungsgetriebeeingangswelle 4 zum Ankoppeln eines Verbrennungsmotors 5 aufweist. Darüber hinaus weist das Überlagerungsgetriebe 3 eine zweite Überlagerungsgetriebeeingangswelle 6 zum Ankoppeln einer elektrischen Maschine 7 auf. Das Überlagerungsgetriebe 3 weist eine Überlagerungsgetriebeabtriebswelle auf. 1 schematically shows an embodiment of a hybrid drive according to the invention 1 for a motor vehicle with a transmission system according to the invention 2 , The transmission system 2 includes a superposition gearbox 3 that is a first superposition gearbox input shaft 4 for coupling an internal combustion engine 5 having. In addition, the superposition gearbox has 3 a second superposition transmission input shaft 6 for coupling an electrical machine 7 on. The superposition gearbox 3 has a superposition gear output shaft.

Dem Überlagerungsgetriebe 3 ist ein Schaltgetriebe 8, das eine Getriebeabtriebswelle 9 zur direkten oder indirekten Ankopplung an wenigstens ein (nicht dargestelltes) Antriebsrad eines (nicht dargestellten) Kraftfahrzeuges aufweist, nachgeschaltet. Das Überlagerungsgetriebe 3 beinhaltet ein elektrodynamisches Anfahrelement 10, das beispielsweise durch einen Planetensatz realisiert sein kann, der sowohl eine feste Getriebeübersetzung für einen Verbrennungsmotorbetrieb und zusätzlich eine elektrodynamische Anfahrfunktion bereitstellt. Vorzugsweise beinhaltet das Überlagerungsgetriebe 3 ausschließlich lastfrei zu schaltendende Schaltelement, während das Schaltgetriebe wenigstens ein, insbesondere reibschlüssig arbeitendes, (in dieser Figur nicht dargestelltes) Lastschaltelement aufweist. The superposition gearbox 3 is a manual transmission 8th that is a transmission output shaft 9 for direct or indirect coupling to at least one (not shown) drive wheel of a (not shown) motor vehicle, downstream. The superposition gearbox 3 includes an electrodynamic starting element 10 , which may be realized for example by a planetary gear set, which provides both a fixed gear ratio for an internal combustion engine operation and additionally an electrodynamic starting function. Preferably, the superposition gear includes 3 Exclusively load-free switching switching element, while the transmission has at least one, in particular frictionally operating, (not shown in this figure) load switching element.

2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines anderen erfindungsgemäßen Hybridantriebs mit einem erfindungsgemäßen Getriebesystem 2, wobei im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführung der Verbrennungsmotor über eine Trennkupplung 11 an das Überlagerungsgetriebe 3 angekoppelt ist. 2 schematically shows an embodiment of another hybrid drive according to the invention with a transmission system according to the invention 2 , in contrast to the in 1 illustrated embodiment of the internal combustion engine via a separating clutch 11 to the superposition gearbox 3 is coupled.

Eine solche Ausführung erlaubt in vorteilhafter Weise einen Schleppstart des Verbrennungsmotors 5 mit Schlupfentkopplung aus rein elektrischem Fahrbetrieb, was beispielsweise derart realisiert sein kann, dass ein reibschlüssig arbeitendes Lastschaltelement des Schaltgetriebes 8 in Schlupf gebracht und dann der Verbrennungsmotor 5 über die Trennkupplung 11 angekoppelt und gestartet wird. Such an embodiment advantageously allows a tow start of the internal combustion engine 5 with slip decoupling from purely electric driving, which can be implemented, for example, in such a way that a friction-shifting load-shifting element of the gearbox 8th brought into slippage and then the internal combustion engine 5 over the separating clutch 11 is docked and started.

3 zeigt schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hybridantriebes 1 mit einem erfindungsgemäßen Getriebesystem 2 für ein Kraftfahrzeug. Das Getriebesystem 2 weist ein Überlagerungsgetriebe 3 mit insgesamt vier lastfrei zu schaltenden Schaltelementen A, B, C, D auf. An das Überlagerungsgetriebe 3 ist über eine erste Überlagerungsgetriebeeingangswelle 4 ein Verbrennungsmotor 5 angekoppelt, während über eine zweite Überlagerungsgetriebeeingangswelle 6 eine elektrische Maschine 7 angekoppelt ist. Dem Überlagerungsgetriebe 3 ist ein Schaltgetriebe 8 triebtechnisch nachgeschaltet, das insgesamt zwei, insbesondere reibschlüssig arbeitende, Lastschaltelemente E, F, beinhaltet. 3 schematically shows a third embodiment of a hybrid drive according to the invention 1 with a transmission system according to the invention 2 for a motor vehicle. The transmission system 2 has a superposition gearbox 3 with a total of four load-free switching elements A, B, C, D on. To the superposition gearbox 3 is about a first superposition gearbox input shaft 4 an internal combustion engine 5 coupled while via a second superposition gearbox input shaft 6 an electric machine 7 is coupled. The superposition gearbox 3 is a manual transmission 8th downstream of the drive technology, the total of two, in particular friction-operated, load switching elements E, F, includes.

Die Schaltmatrix für das Überlagerungsgetriebe 3, das neben einer Schaltstufe für einen elektrodynamischen Anfahrbetrieb (EDA) vier weitere Schaltstufen bereitstellt, stellt sich wie folgt dar: Gang A B C D EDA x 1 x x 2 x x 3 x x 4 x x The switching matrix for the superposition gearbox 3 , which provides four additional switching stages in addition to a switching stage for an electrodynamic starting operation (EDA), is as follows: corridor A B C D EDA x 1 x x 2 x x 3 x x 4 x x

Die Schaltmatrix des Schaltgetriebes, das insgesamt zwei Schaltstufen bereitstellt, stellt sich wie folgt dar: Bereich E F Low x High x The switching matrix of the gearbox, which provides a total of two switching stages, is as follows: Area e F low x High x

Insgesamt stellt das Getriebesystem neben zwei Gangstufen für einen rein elektrischen Fahrbetrieb, die sich aus folgender Schaltmatrix ergeben: Gang A B C D E F E1 x x E2 x x und neben einer Gangstufe für einen elektrodynamischen Anfahrbetrieb sechs weitere Gangstufen zur Verfügung, was sich aus der nachfolgenden Schaltmatrix ersehen lässt: Gang A B C D E F EDA x x 1(1L) x x x 2(2L) x x x 3(1H) x x x 4(2H) x x x 5(3H) x x x 6(4H) x x x Overall, the transmission system provides next to two gear ratios for a purely electric driving, resulting from the following switching matrix: corridor A B C D e F E1 x x E2 x x and in addition to a gear stage for an electrodynamic starting operation six further gear stages available, which can be seen from the following switching matrix: corridor A B C D e F EDA x x 1 (1L) x x x 2 (2L) x x x 3 (1H) x x x 4 (2H) x x x 5 (3H) x x x 6 (4H) x x x

Nachfolgend wird anhand des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels eine mögliche Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines solchen Getriebesystems 2 erläutert. Insbesondere wird ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebesystems 2 für den Schaltvorgang von der zweiten Gangstufe in die dritte Gangstufe, bei der das Überlagerungsgetriebe 3 von der zweiten Schaltstufe in die erste Schaltstufe zurückschaltet und das Schaltgetriebe 8 von Low nach High umschaltet, erläutert. The following is based on the in 3 shown embodiment, a possible embodiment of the method according to the invention for operating such a transmission system 2 explained. In particular, a method for operating a transmission system 2 for the shift from the second gear to the third gear, in which the superposition gear 3 switches back from the second shift stage to the first shift stage and the manual transmission 8th from low to high, explained.

In einem ersten Schritt erfolgt eine Lastübernahme und ein Öffnen des auszulegenden Schaltelements D, was konkret dadurch geschieht, dass die Drehmomente des Verbrennungsmotors 5 und der elektrischen Maschine 7 so eingestellt werden, dass das auszulegende Schaltelement D lastfrei wird. Anschließend wird das Schaltelement D geöffnet. In a first step, there is a load transfer and an opening of the switching element D to be designed, which is done concretely in that the torques of the internal combustion engine 5 and the electric machine 7 be set so that the switching element D to be interpreted is free of load. Subsequently, the switching element D is opened.

Gleichzeitig zur entsprechenden Phase im Überlagerungsgetriebe erfolgt eine Lastübernahme und ein Öffnen des auszulegenden Schaltelements F des Schaltgetriebes 8, was dadurch erfolgt, dass das übertragbare Moment an dem anderen Lastschaltelement E, das beispielsweise als Reibkupplung ausgeführt sein kann, solange erhöht wird, bis das als Bremse ausgeführte Lastschaltelement F lastfrei wird. Anschließend erfolgt das Öffnen des als Bremse ausgeführten Lastschaltelements F. At the same time to the corresponding phase in the superposition gear is a load transfer and opening of auszustegenden switching element F of the gearbox 8th , Which is done by the fact that the transmittable torque on the other power switch element E, which may be designed for example as a friction clutch can, as long as is increased until the executed as a brake load switching element F is free of load. Subsequently, the opening of the designed as a brake load switching element F.

Zur Drehzahlanpassung in dem Schaltgetriebe 8 wird nach dem Öffnen des Lastschaltelements F die Differenzdrehzahl an dem Lastschaltelement E durch Absenkung der Drehzahl eine Eingangswelle 12 des Schaltgetriebes 8 abgebaut. Die Eingangswelle 12 entspricht der Überlagerungsgetriebeabtriebswelle oder ist mit dieser verbunden. Zur Drehzahlanpassung im Überlagerungsgetriebe wird gleichzeitig mit der Absenkung der Eingangsdrehzahl der Eingangswelle 12 des Schaltgetriebes 8 die Drehzahl der elektrischen Maschine 7 so geregelt, dass sich durch die Drehzahlüberlagerung am zweiten Planetensatz 13 des Überlagerungsgetriebes am Verbrennungsmotor 5 der gewünschte Drehzahlverlauf ergibt. Der gewünschte Drehzahlverlauf entspricht der Absenkung der Drehzahl des Verbrennungsmotors 5 um den Gangsprung von der zweiten zur dritten Gangstufe, bei der, wie beschrieben, im Überlagerungsgetriebe 3 eine Rückschaltung stattfindet. For speed adjustment in the manual transmission 8th is the opening of the load switching element F, the differential speed at the load switching element E by lowering the speed of an input shaft 12 of the gearbox 8th reduced. The input shaft 12 corresponds to or is connected to the superposition gearbox output shaft. For speed adjustment in the superposition gear is simultaneously with the lowering of the input speed of the input shaft 12 of the gearbox 8th the speed of the electric machine 7 so regulated that by the speed superposition on the second planetary gear set 13 of the superposition gearbox on the internal combustion engine 5 the desired speed curve results. The desired speed curve corresponds to the reduction in the speed of the internal combustion engine 5 to the gear jump from the second to the third gear, in which, as described, in the superposition gear 3 a switchback takes place.

Nach der Drehzahlanpassung wird sowohl das Lastschaltelement E des Schaltgetriebes 8, als auch das Schaltelement C des Überlagerungsgetriebes 3 geschlossen, womit der Schaltvorgang insgesamt abgeschlossen ist. After the speed adjustment, both the power shift element E of the gearbox 8th , as well as the switching element C of the superposition gear 3 closed, whereby the switching process is complete.

4 zeigt schematisch ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hybridantriebs 1 mit einem erfindungsgemäßen Getriebesystem 2 für ein Kraftfahrzeug. 4 schematically shows a fourth embodiment of a hybrid drive according to the invention 1 with a transmission system according to the invention 2 for a motor vehicle.

Auch dieses Getriebesystem 2 weist ein Überlagerungsgetriebe 3 mit insgesamt vier lastfrei zu schaltenden Schaltelementen A, B, C, D auf. An das Überlagerungsgetriebe 3 ist über eine erste Überlagerungsgetriebeeingangswelle 4 ein Verbrennungsmotor 5 angekoppelt, während über eine zweite Überlagerungsgetriebeeingangswelle 6 eine elektrische Maschine 7 angekoppelt ist. Dem Überlagerungsgetriebe 3 ist ein Schaltgetriebe 8 triebtechnisch nachgeschaltet, das insgesamt zwei, insbesondere reibschlüssig arbeitende, Lastschaltelemente E, F, beinhaltet. Also this transmission system 2 has a superposition gearbox 3 with a total of four load-free switching elements A, B, C, D on. To the superposition gearbox 3 is about a first superposition gearbox input shaft 4 an internal combustion engine 5 coupled while via a second superposition gearbox input shaft 6 an electric machine 7 is coupled. The superposition gearbox 3 is a manual transmission 8th downstream of the drive technology, the total of two, in particular friction-operated, load switching elements E, F, includes.

Die Schaltmatrix für das Überlagerungsgetriebe 3, das neben einer Schaltstufe für einen elektrodynamischen Anfahrbetrieb (EDA) vier weitere Schaltstufen bereitstellt, stellt sich wie folgt dar: Gang A B C D EDA x 1 x x 2 x x 3 x x 4 x x The switching matrix for the superposition gearbox 3 , which provides four additional switching stages in addition to a switching stage for an electrodynamic starting operation (EDA), is as follows: corridor A B C D EDA x 1 x x 2 x x 3 x x 4 x x

Die Schaltmatrix des Schaltgetriebes, das insgesamt zwei Schaltstufen bereitstellt, stellt sich wie folgt dar: Bereich E F Low x High x The switching matrix of the gearbox, which provides a total of two switching stages, is as follows: Area e F low x High x

Insgesamt stellt das Getriebesystem neben zwei Gangstufen für einen rein elektrischen Fahrbetrieb, die sich aus folgender Schaltmatrix ergeben: Gang A B C D E F E1 x x E2 x x und neben einer Gangstufe für einen elektrodynamischen Anfahrbetrieb (EDA) fünf weitere Gangstufen zur Verfügung, was sich aus der nachfolgenden Schaltmatrix ersehen lässt: Gang A B C D E F EDA x x 1 x x x 2 x x x 3 x x x 4 x x x 5 x x x Overall, the transmission system provides next to two gear ratios for a purely electric driving, resulting from the following switching matrix: corridor A B C D e F E1 x x E2 x x and in addition to a gear stage for an electrodynamic starting operation (EDA) five further gear stages available, which can be seen from the following switching matrix: corridor A B C D e F EDA x x 1 x x x 2 x x x 3 x x x 4 x x x 5 x x x

Bei diesem Ausführungsbeispiel hat das Schaltgetriebe 8 eine sehr geringe Spreizung, weshalb sich lediglich eine einzige zusätzliche Gangstufe (5. Gang) ergibt. Da sich die Gesamtübersetzungen des Überlagerungsgetriebes 3 in Verbindung mit dem Schaltgetriebe 8 überschneiden, gibt es mehrere Möglichkeiten, bei welchem Gangwechsel des Überlagerungsgetriebes 3 die Umschaltung des Schaltgetriebes 8 von Low nach High erfolgen kann. Insoweit ist die oben dargestellte Schaltmatrix nur ein mögliches Beispiel. Das Verfahren zum Betreiben des Getriebesystems erfolgt im Übrigen analog wie das Verfahren bezüglich des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels. In this embodiment, the transmission has 8th a very small spread, which is why only a single additional gear (5th gear) results. Since the total ratios of the superposition gear 3 in conjunction with the manual transmission 8th overlap, there are several ways in which gear change of the superposition gear 3 the switching of the gearbox 8th from low to high. In that regard, the switching matrix shown above is only one possible example. The method for operating the transmission system is otherwise analogous to the method with respect to in 3 shown embodiment.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Hybridantrieb hybrid drive
2 2
Getriebesystem transmission system
3 3
Überlagerungsgetriebe Superposition gear
4 4
Erste Überlagerungsgetriebeeingangswelle First superposition gearbox input shaft
5 5
Verbrennungsmotor internal combustion engine
6 6
Zweite Überlagerungsgetriebeeingangswelle Second superposition input shaft
7 7
Elektrische Maschine Electric machine
8 8th
Schaltgetriebe manual transmission
9 9
Getriebeabtriebswelle Gearbox output shaft
10 10
Elektrodynamisches Anfahrelement Electrodynamic starting element
11 11
Trennkupplung separating clutch
12 12
Eingangswelle input shaft
13 13
Zweiter Planetensatz Second planetary set

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010030576 A1 [0005] DE 102010030576 A1 [0005]
  • DE 102012212257 A1 [0006, 0007] DE 102012212257 A1 [0006, 0007]

Claims (15)

Getriebesystem (2) für einen Hybridantrieb (1) eines Kraftfahrzeugs mit einem Überlagerungsgetriebe (3), das eine erste Überlagerungsgetriebeeingangswelle (4) zum Ankoppeln eines Verbrennungsmotors (5) und eine zweite Überlagerungsgetriebeeingangswelle (6) zum Ankoppeln einer elektrischen Maschine (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Überlagerungsgetriebe (3) ein Schaltgetriebe (8), das eine Getriebeabtriebswelle (9) zur direkten oder indirekten Ankopplung an wenigstens ein Antriebsrad des Kraftfahrzeugs aufweist und das wenigstens ein, insbesondere reibschlüssig arbeitendes, Lastschalelement (E, F) aufweist, triebtechnisch nachgeschaltet ist. Transmission system ( 2 ) for a hybrid drive ( 1 ) of a motor vehicle with a superposition gearing ( 3 ), which has a first superposition input shaft ( 4 ) for coupling an internal combustion engine ( 5 ) and a second superposition transmission input shaft ( 6 ) for coupling an electric machine ( 7 ), characterized in that the superposition gearing ( 3 ) a manual transmission ( 8th ), which has a transmission output shaft ( 9 ) has for direct or indirect coupling to at least one drive wheel of the motor vehicle and the at least one, in particular frictionally-working, load-scarf element (E, F), is downstream of the drive technology. Getriebesystem (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Überlagerungsgetriebe (3) keine, reibschlüssig arbeitenden, Lastschaltelemente beinhaltet und/oder dass b. das Überlagerungsgetriebe (3) ausschließlich lastfrei zu schaltende Schaltelemente (A, B, C, D) aufweist. Transmission system ( 2 ) according to claim 1, characterized in that a. the superposition gearbox ( 3 ) contains no, frictionally engaged, load switching elements and / or that b. the superposition gearbox ( 3 ) exclusively load-free switching elements to be switched (A, B, C, D). Getriebesystem (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Überlagerungsgetriebe (3) in unterschiedliche Schaltstufen umschaltbar ist, und/oder dass b. das Überlagerungsgetriebe (3) in wenigstens eine Überlagerungsgetriebeschaltstufe schaltbar ist, in der die erste Überlagerungsgetriebeeingangswelle (4) von einem Überlagerungsgetriebeabtrieb entkoppelt ist, und/oder dass c. das Überlagerungsgetriebe (3) in wenigstens eine Überlagerungsgetriebeschaltstufe schaltbar ist, in der die zweite Überlagerungsgetriebeeingangswelle (6) von einem Überlagerungsgetriebeabtrieb entkoppelt ist, und/oder dass d. das Überlagerungsgetriebe (3) in wenigstens eine Überlagerungsgetriebeschaltstufe schaltbar ist, in der die an der ersten Überlagerungsgetriebeeingangswelle (4) und an der zweiten Überlagerungsgetriebeeingangswelle (6) anliegenden Drehmomente addiert an einen Überlagerungsgetriebeabtrieb übertragen werden, und/oder dass e. das Überlagerungsgetriebe (3) in wenigstens eine Überlagerungsgetriebeschaltstufe schaltbar ist, in der ein zumindest teilweise elektrisches, insbesondere ausschließlich elektrisches, Anfahren möglich ist. Transmission system ( 2 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that a. the superposition gearbox ( 3 ) is switchable to different switching stages, and / or that b. the superposition gearbox ( 3 ) is switchable in at least one Überlagerungsgetriebeschaltstufe, in which the first superposition gear input shaft ( 4 ) is decoupled from a superposition gear output, and / or that c. the superposition gearbox ( 3 ) is switchable in at least one superposition gear shift stage, in which the second superposition gear input shaft ( 6 ) is decoupled from a superposition gear output, and / or that d. the superposition gearbox ( 3 ) is switchable in at least one Überlagerungsgetriebeschaltstufe, in which the at the first superposition gear input shaft ( 4 ) and at the second superposition input shaft ( 6 ) applied torques are transferred to a superposition gear output, and / or that e. the superposition gearbox ( 3 ) is switchable in at least one superposition gear shift stage, in which an at least partially electrical, in particular exclusively electrical, starting is possible. Getriebesystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Überlagerungsgetriebe (3) zumindest ein Planetengetriebe aufweist, und/oder dass b. das Überlagerungsgetriebe (3) mehrere miteinander gekoppelte Planetengetriebe aufweist, und/oder dass c. das Überlagerungsgetriebe (3) mehrere mittels wenigstens eines Schaltelementes miteinander koppelbare Planetengetriebe aufweist, und/oder dass d. das Überlagerungsgetriebe (3) zur Bereitstellung mehrerer Überlagerungsgetriebeschaltstufen mehrere Planetengetriebe aufweist, deren Einzelkomponenten mit wenigstens einem Schaltelement in unterschiedlichen Wirkkombinationen miteinander koppelbar oder voneinander entkoppelbar sind. Transmission system ( 2 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that a. the superposition gearbox ( 3 ) has at least one planetary gear, and / or that b. the superposition gearbox ( 3 ) has a plurality of coupled planetary gear, and / or that c. the superposition gearbox ( 3 ) has a plurality of at least one switching element coupled together planetary gear, and / or that d. the superposition gearbox ( 3 ) to provide a plurality of superposition gear shift stages comprises a plurality of planetary gear whose individual components are coupled to one another with at least one switching element in different combinations of action or decoupled from each other. Getriebesystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Schaltgetriebe (8) wenigstens zwei Schaltstufen für einen rein elektrischen Fahrbetrieb mit einer angekoppelten elektrischen Maschine (7) bereitstellt, und/oder dass b. das Schaltgetriebe (8) wenigstens zwei Schaltstufen für einen rein elektrischen Vorwärts-Fahrbetrieb mit einer angekoppelten elektrischen Maschine (7) bereitstellt, und/oder dass c. das Schaltgetriebe (8) wenigstens eine Schaltstufe für einen Rückwärts-Fahrbetrieb bereitstellt, und/oder dass d. das Schaltgetriebe (8) wenigstens eine Schaltstufe für einen rein elektrischen Rückwärts-Fahrbetrieb mit einer angekoppelten elektrischen Maschine (7) bereitstellt. Transmission system ( 2 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that a. the manual transmission ( 8th ) at least two switching stages for a purely electric driving operation with a coupled electrical machine ( 7 ) and / or that b. the manual transmission ( 8th ) at least two switching stages for a purely electrical forward driving operation with a coupled electrical machine ( 7 ), and / or that c. the manual transmission ( 8th ) provides at least one shift stage for a reverse drive, and / or that d. the manual transmission ( 8th ) at least one switching stage for a purely electric reverse driving operation with a coupled electric machine ( 7 ). Getriebesystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgetriebe (8) kein Lastschaltelement aufweist, das als Anfahrkupplung verwendbar ist und/oder dass sämtliche Lastschaltelemente (E, F) des Schaltgetriebes (8) für eine Verwendung als Anfahrkupplung unterdimensioniert sind. Transmission system ( 2 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the manual transmission ( 8th ) has no power-shift element which can be used as a starting clutch and / or that all power shift elements (E, F) of the gearbox ( 8th ) are undersized for use as a starting clutch. Getriebesystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Steuerungsvorrichtung, die wenigstens ein Schaltelement (E, F) des Schaltgetriebes (8) und/oder wenigstens ein Schaltelement (A, B, C, D) des Überlagerungsgetriebes (3) und/oder eine angekoppelte elektrische Maschine (7) und/oder eine angekoppelte Verbrennungsmaschine (5) steuert oder regelt. Transmission system ( 2 ) according to one of claims 1 to 6, characterized by a control device, the at least one switching element (E, F) of the gearbox ( 8th ) and / or at least one switching element (A, B, C, D) of the superposition gearing ( 3 ) and / or a coupled electrical machine ( 7 ) and / or a coupled combustion engine ( 5 ) controls or regulates. Getriebesystem (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung zur Einstellung einer vorgewählten oder vorwählbaren Gesamtübersetzung des Getriebesystems (2) a. einen Schaltvorgang des Überlagerungsgetriebes (3) oder b. einen Schaltvorgang des Schaltgetriebes (8) oder c. aufeinander abgestimmt, sowohl einen Schaltvorgang des Überlagerungsgetriebes (3), als auch einen Schaltvorgang des Schaltgetriebes (8) oder d. aufeinander abgestimmt sowohl einen Schaltvorgang des Überlagerungsgetriebes (3), als auch einen gleichzeitigen Schaltvorgang des Schaltgetriebes (8) steuert oder regelt. Transmission system ( 2 ) according to claim 7, characterized in that the control device for setting a preselected or preselectable overall ratio of the transmission system ( 2 ) a. a switching operation of the superposition gearing ( 3 ) or b. a switching operation of the gearbox ( 8th ) or c. coordinated, both a switching operation of the superposition gearing ( 3 ), as well as a switching operation of the gearbox ( 8th ) or d. coordinated both a switching operation of the superposition gearing ( 3 ), as well as a simultaneous switching operation of the gearbox ( 8th ) controls or regulates. Getriebesystem (2) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet und bestimmt ist, eine angekoppelte elektrische Maschine (7) und/oder einen angekoppelten Verbrennungsmotor (5) und/oder ein Lastschaltelement (E, F) des Schaltgetriebes (8) für einen Schaltvorgang des Überlagerungsgetriebes (3), zumindest vorübergehend, derart zu steuern, dass ein zur Ausführung des Schaltvorganges zu betätigendes Schaltelement (A, B, C, D) des Überlagerungsgetriebes (3) lastfrei wird, und/oder dass b. die Steuerungsvorrichtung ein Lastschaltelement (E, F) des Schaltgetriebes (8) derart steuert, dass ein anderes Lastschaltelement (E, F) des Schaltgetriebes (8) für einen Schaltvorgang des anderen Lastschaltelements (E, F) lastfrei wird. Transmission system ( 2 ) according to claim 7 or 8, characterized in that a. the control device is designed and determined to be a coupled electrical machine ( 7 ) and / or a coupled internal combustion engine ( 5 ) and / or a load switching element (E, F) of the gearbox ( 8th ) for a switching operation of the superposition gearing ( 3 ), at least temporarily, to be controlled in such a way that a switching element (A, B, C, D) of the superimposed gearbox (A, B, C, D) to be actuated for carrying out the switching operation ( 3 ) becomes load-free, and / or that b. the control device comprises a power shift element (E, F) of the gearbox ( 8th ) controls such that another load switching element (E, F) of the gearbox ( 8th ) is load-free for a switching operation of the other load switching element (E, F). Hybridantrieb (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebesystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an die erste Überlagerungsgetriebeeingangswelle (4) ein Verbrennungsmotor (5) und an die zweite Überlagerungsgetriebeeingangswelle (6) eine elektrischen Maschine (7) angekoppelt ist. Hybrid drive ( 1 ) for a motor vehicle having a transmission system ( 2 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that to the first superposition input shaft ( 4 ) an internal combustion engine ( 5 ) and to the second superposition input shaft ( 6 ) an electric machine ( 7 ) is coupled. Hybridantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (5) über eine Trennkupplung (11) an das Überlagerungsgetriebe (3) angekoppelt ist. Hybrid drive according to claim 10, characterized in that the internal combustion engine ( 5 ) via a separating clutch ( 11 ) to the superposition gearing ( 3 ) is coupled. Kraftfahrzeug mit einem Getriebesystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder mit einem Hybridantrieb (1) nach Anspruch 10 oder 11. Motor vehicle with a transmission system ( 2 ) according to one of claims 1 to 9 or with a hybrid drive ( 1 ) according to claim 10 or 11. Verfahren zum Betreiben eines Getriebesystems (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder eines Getriebesystems (2), das über eine erste Getriebesystemeingangswelle an einen Verbrennungsmotor (5) und über eine zweite Getriebesystemeingangswelle an eine elektrische Maschine (7) angekoppelt ist und das ein erstes Getriebe, insbesondere ein Überlagerungsgetriebe (3), das, insbesondere ausschließlich, lastfrei schaltbare Schaltelemente (A, B, C, D) beinhaltet, und ein zweites, dem ersten Getriebe triebtechnisch nachgeschaltetes Getriebe, das Lastschaltelemente (E, F) beinhaltet, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Getriebesystem (2) für einen Schaltvorgang des ersten Getriebes in einen Drehzahlüberlagerungsmodus überführt wird, in dem die Getriebesystemeingangswellen und eine Abtriebswelle des ersten Getriebes drehmomentübertragend verbunden sind, und dass b. die elektrische Maschine (7) und gleichzeitig ein Lastschaltelement (E, F) des zweiten Getriebes derart gesteuert werden, dass ein zur Ausführung des Schaltvorganges zu betätigendes Schaltelement (A, B, C, D) des ersten Getriebes lastfrei wird oder dass eine festgelegte oder festlegbare Drehzahl der ersten Getriebesystemeingangswelle erreicht wird. Method for operating a transmission system ( 2 ) according to one of claims 1 to 9 or a transmission system ( 2 ), which via a first transmission system input shaft to an internal combustion engine ( 5 ) and via a second transmission system input shaft to an electric machine ( 7 ) is coupled and that a first transmission, in particular a superposition gear ( 3 ), which, in particular exclusively, load-free switchable switching elements (A, B, C, D) includes, and a second, the first gear drive technology downstream transmission, the load switching elements (E, F) includes, characterized in that a. the transmission system ( 2 ) for a shift operation of the first transmission is converted into a rotational speed superposition mode in which the transmission system input shafts and an output shaft of the first transmission are connected to transmit torque, and that b. the electric machine ( 7 ) And at the same time a load switching element (E, F) of the second transmission are controlled such that a to be executed to perform the switching operation switching element (A, B, C, D) of the first transmission is free or that a fixed or definable speed of the first transmission system input shaft is reached. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass a. zur Drehzahlanpassung der ersten Getriebesystemeingangswelle gleichzeitig zu einem Umschalten in eine höhere Schaltstufe des zweiten Getriebes ein elektrodynamisches Zurückschalten in eine niedrigere Schaltstufe des ersten Getriebes erfolgt, oder dass b. gleichzeitig zu einem Umschalten in eine höhere Schaltstufe des zweiten Getriebes die Drehzahl und/oder das Drehmoment und/oder die Drehrichtung der elektrischen Maschine derart verändert werden, dass eine festgelegte oder festlegbare Drehzahl der ersten Getriebesystemeingangswelle erreicht wird. A method according to claim 13, characterized in that a. for speed adjustment of the first transmission system input shaft at the same time to switch to a higher switching stage of the second transmission electrodynamic switching back to a lower switching stage of the first transmission, or that b. the speed and / or the torque and / or the direction of rotation of the electric machine are simultaneously changed in such a way that a fixed or definable speed of the first transmission system input shaft is achieved to switch to a higher switching stage of the second transmission. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Getriebe ein Überlagerungsgetriebe (3) ist und sowohl die erste, als auch die zweite Getriebesystemeingangswelle aufweist und/oder dass das zweite Getriebe eine Getriebesystemabtriebswelle aufweist. A method according to claim 13 or 14, characterized in that the first transmission is a superposition gear ( 3 ) and having both the first and second transmission system input shafts and / or that the second transmission has a transmission system output shaft.
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