Die Erfindung betrifft eine Antriebsbaugruppe für ein Kraftfahrzeug, welche ein Hauptgetriebe mit einer Eingangswelle und wenigstens eine erste Ausgangswelle sowie eine E-Maschine aufweist, wobei sich die Eingangswelle des Hauptgetriebes mit einem Verbrennungsmotor in dem Kraftfahrzeug koppeln lässt.

Eine derartige Antriebsbaugruppe ist aus dem Stand der Technik bekannt. Bei normaler Fahrt läuft der Drehmomentfluss von dem Verbrennungsmotor durch das Hauptgetriebe zu einem Abtrieb des Kraftfahrzeugs. Wird für die starke Beschleunigung des Kraftfahrzeugs viel Drehmoment benötigt, lässt sich die E- Maschine über ein Nebengetriebe mit dem Hauptgetriebe koppeln, so dass das Drehmoment des Verbrennungsmotors und das Drehmoment der E-Maschine gleichzeitig zur Verfügung stehen. Im Innenstadtbereich kann das Kraftfahrzeug auch ohne Verbrennungsmotor nur mit Hilfe der E-Maschine angetrieben werden. Üblicherweise wird die E-Maschine auch als Generator zum Aufladen einer Batterie verwendet, wenn beispielsweise das Kraftfahrzeug abgebremst wird.

Wegen verschärfter Abgasnormen und dem ständigen Bedarf an Verbrauchsreduktionen werden Kombinationen aus Verbrennungsmotoren und E-Maschinen (Hybrid-Antriebe) für Kraftfahrzeuge weiter an Bedeutung gewinnen. Der Einsatz von Hybrid-Antrieben stellt insbesondere bei kleinen Kraftfahrzeugen hohe Anforderungen an das Packaging, also an die optimale Ausnutzung des begrenzt vorhandenen Raumes. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Antriebsbaugruppe mit E-Maschine bereit zu steilen, die kompakt baut und sich insbesondere für Kraftfahrzeug mit Frontantrieb eignet, bei denen der Verbrennungsmotor quer zur Fahrtrichtung eingebaut ist. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit der Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele können den Unteransprüchen entnommen werden.

In dem Hauptgetriebe der erfindungsgemäßen Antriebsbaugruppe ist auf der ersten Ausgangswelle drehfest ein erstes Ritzel angeordnet, dass mit einem um eine Ringradachse drehbares Ringrad in kämmendem Eingriff steht. Das Ringrad ist dabei mit wenigstens einer Abtriebswelle des Kraftfahrzeugs koppelbar. Das Ringrad kann dabei drehfest mit einem Gehäuse eines Differenzials verbunden sein, das die Antriebsenergie auf die Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle aufteilt. Das Hauptgetriebe weist mehrere schaltbare Gänge auf, wobei einem Gang ein Zahnradverbund zugeordnet ist, der ein Festrad und ein schaltbares Losrad umfasst, um ein Drehmoment des Verbrennungsmotors von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle und somit über das Ringrad auf die wenigstens eine Abtriebswelle zu übertragen. Die E-Maschine weist eine Antriebswelle auf, die zur Eingangswelle, zur Ausgangswelle und zur Ringsradachse parallel verläuft. Ein Nebengetriebe, dass ein auf der Antriebswelle der E Maschine angeordnetes Antriebszahnrad, wenigstens eine erste Welle und eine zweite Welle aufweist, auf der drehfest ein zweites Ritzel angeordnet ist, ist mit dem Hauptgetriebe in der Weise gekoppelt, dass das zweite Ritzel mit dem Ringrad des Hauptgetriebes im kämmenden Eingriff steht. Ein Drehmoment der E-Maschine wird somit über das Nebengetriebe direkt auf das Ringrad übertragen.

Das Nebengetriebe weist wenigstens zwei schaltbare Nebengänge auf, wobei einem Nebengang ein Zahnradverbund zugeordnet ist, der ein Festrad und ein schaltbares Losrad umfasst, um ein Drehmoment von der Antriebswelle der E- Maschine zu der zweiten Welle zu übertragen, wobei die Drehmomentübertragung von der Antriebswelle zu der zweiten Welle nur durch einen kämmenden Eingriff zusammenwirkender Zahnräder übertragen wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Antriebswelle der E-Maschine jeweils von der Ringradachse, der Eingangswelle und der Ausgangswelle des Hauptgetriebes beabstandet ist. Somit ist es möglich, die E-Maschine seitlich neben der Eingangswelle und der Ausgangswelle des Hauptgetriebes anzuordnen.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in Einbaulage der Antriebsbaugruppe im Kraftfahrzeug in Fahrtrichtung gesehen die Antriebswelle der E-Maschine vor der Ringradachse angeordnet. Vorzugsweise handelt es sich hier um ein Kraftfahrzeug mit Frontantrieb, in dem der Verbrennungsmotor und das Hauptgetriebe quer zur Fahrtrichtung eingebaut sind.

Das Nebengetriebe kann ein erstes Losrad und ein zweites Losrad aufweisen, die nebeneinander auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind. Vorzugsweise handelt es sich dabei um die zweite Welle, auf der auch das zweite Ritzel angeordnet ist, welches mit dem Ringrad kämmt. Durch die Anordnung der Losräder auf der zweiten Welle lässt sich bei normaler Fahrt, bei der das Kraftfahrzeug über den Verbrennungsmotor angetrieben wird, die Anzahl der mitdrehenden Teile des Teilgetriebes reduzieren. Jedoch ist es auch möglich, das erste Losrad und das zweite Losrad auf der ersten Welle, welche getriebetechnisch näher zur E-Maschine liegt, anzuordnen. Zudem können das erste Losrad auf der ersten Welle und das zweite Losrad auf der zweiten Welle angeordnet sein. In der Ausführung, in der das erste Losrad und das zweite Losrad auf der zweiten Welle angeordnet sind, ist bevorzugt zwischen dem ersten Losrad und dem zweiten Losrad eine Doppelgangschaltkupplung angeordnet, die in einer ersten Schaltstellung das erste Losrad und in einer zweiten Schaltstellung das zweite Losrad drehfest mit der zweiten Welle verbindet. Die Verwendung einer einzigen Gangschaltkupplung in Form einer Doppelgangschaltkupplung zwischen dem ersten Losrad und dem zweiten Losrad sorgt für einen kompakten Aufbau des Nebengetriebes. ln einem Ausführungsbeispiel ist in einer Neutralstellung der Doppelgangschaltkupplung weder das erste Losrad noch das zweite Losrad drehfest mit der zweiten Welle verbunden. Wird also das Kraftfahrzeug ausschließlich durch den Verbrennungsmotor angetrieben, lässt sich die E- Maschine und auch das Teilgetriebe mit Ausnahme der zweiten Welle von dem Hauptgetriebe entkoppeln.

Die Losräder können in axialer Richtung gesehen, also in einer Richtung parallel zu der Eingangswelle, Ausgangswelle, Ringradachse, erster Welle und zweiter Welle, zwischen einer Ebene, in der das Antriebszahnrad der E-Maschine liegt, und einer Ebene angeordnet sein, in der das zweite Ritzel liegt. Dabei kann das Antriebszahnrad direkt mit einem Transferrad auf der ersten Welle kämmen oder zumindest in der Ebene kämmen, in der das Transferrad liegt. Vorzugsweise stellt das Transferrad ein äußeres Zahnrad auf der ersten Welle dar.

Ein Steuerungsmodul für die E Maschine kann in axialer Richtung gesehen neben der E-Maschine angeordnet sein. Bei dem Steuerungsmodul kann es sich beispielsweise um einen Inverter handeln, der eine elektrische Gleichspannung in Wechselspannung und umgekehrt umwandelt. Somit lässt sich die E-Maschine durch einer Batterie mit Gleichspannung antreiben, wobei die elektrische Energie von der Batterie über den Inverter zur E-Maschine geführt wird. Umgekehrt, im Generatorbetrieb, wird die durch die E-Maschine erzeugte Wechselspannung in Gleichspannung umgewandelt, um die Batterie aufladen zu können. Das Nebengetriebe kann ein Zwischenrad auf einer Zusatzwelle aufweisen, welches mit dem Antriebszahnrad der E-Maschine und einem Zahnrad auf der ersten Welle kämmt. Vorzugsweise ist das Zahnrad das Transferrad auf der ersten Welle, welches in axialer Richtung neben den Losrädern angeordnet ist. Die Zusatzwelle kann in einem Zwischenraum zwischen dem Steuerungsmodul und der E-Maschine angeordnet sein.

Ein Abstand zwischen der Antriebswelle der E-Maschine und der Eingangswelle des Hauptgetriebes kann kleiner sein als der Abstand zwischen der Eingangswelle und der Ringradachse. Zudem kann ein Abstand zwischen der Ringradachse und der Antriebswelle der E-Maschine größer sein als ein Abstand zwischen der Ringradachse und der Eingangswelle des Hauptgetriebes. Bei den Abständen soll es sich um Achsabstände handeln, so dass bei einer Welle deren Drehachse als Bezug zu wählen ist.

In einem Ausführungsbeispiel weist das Hauptgetriebe zur Realisierung eines Rückwärtsgangs eine zweite Ausgangswelle mit einem dritten Ritzel auf, welches mit dem Ringrad kämmt. Die zweite Ausgangswelle dient vorzugsweise ausschließlich zur Realisierung des Rückwärtsgangs, d.h., weitere Zahnräder auf der zweiten Ausgangswelle, die einem Vorwärtsgang des Hauptgetriebes zugeordnet werden können, sind nicht vorhanden.

In einem Ausführungsbeispiel ist die erste Ausgangswelle oberhalb einer ersten Verbindungsgeraden, die sich zwischen der Eingangswelle und der Ringradachse des Ringrads erstreckt, angeordnet ist, wobei die Antriebswelle der E-Maschine, die erste Welle und die zweite Welle des Nebengetriebes unterhalb der ersten Verbindungsgeraden angeordnet sind. Die erste Verbindungsgerade verbindet somit die Drehachse der Eingangswelle mit der Drehachse des Ringrads. Die Begriffe oberhalb/unterhalb sollen lediglich ausdrücken, dass sich die erste Ausgangswelle auf einer anderen Seite der ersten Verbindungsgeraden befindet als die Antriebswelle der E-Maschine, die erste Welle und die zweite Welle. Die erste Ausgangswelle und die Eingangswelle können oberhalb einer zweiten Verbindungsgeraden, die sich zwischen der Antriebswelle der E-Maschine und der Ringradachse des Ringrads erstreckt, angeordnet sein, während die erste Welle und die zweite Welle des Nebengetriebes unterhalb der zweiten Verbindungsgeraden angeordnet sind.

In dem Ausführungsbeispiel, in dem das Nebengetriebe die Zusatzwelle umfasst, kann diese Zusatzwelle ebenfalls unterhalb der ersten Verbindungsgeraden und/oder unterhalb der zweiten Verbindungsgeraden liegen, also auf der anderen Seite der betreffenden Verbindungsgeraden, auf der die Ausgangswelle des Hauptgetriebes liegt.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 schematisch einen Radsatz einer Antriebsbaugruppe;

Figur 2 die räumliche Anordnung der einzelnen Wellen der

Antriebsbaugruppe; und

Figur 3 Figur 2 mit zusätzlichen Verbindungsgeraden

Figur 1 zeigt einen Radsatz einer erfindungsgemäßen Antriebsbaugruppe für ein Kraftfahrzeug, wobei die Antriebsbaugruppe ein Hauptgetriebe 10, eine Elektromaschine (E-Maschine) 30 sowie ein Nebengetriebe 50 aufweist.

Das Hauptgetriebe 10 umfasst eine Eingangswelle 1 1 , die über eine Kupplung 12 mit einem Verbrennungsmotor 1 gekoppelt ist. Parallel zur Eingangswelle 1 1 ist eine (erste) Ausgangswelle 12 angeordnet, auf der an einem motorseitigen Ende drehfest ein erstes Ritzel 13 angeordnet ist. Das erste Ritzel 13 kämmt mit einem Ringrad 14, welches über ein Differenzial 2 mit einer ersten Abtriebswelle 3 und einer zweiten Abtriebswelle 4 verbunden ist. Über die erste Abtriebswelle 3 lässt sich ein linkes Vorderrad des Kraftfahrzeugs antreiben. Über die zweite Abtriebswelle 4 erfolgt der Antrieb eines rechten Vorderrads des Kraftfahrzeugs. Die Vorderräder des Kraftfahrzeugs sind in Figur 1 nicht dargestellt. Das Hauptgetriebe 10, die E-Maschine 30, das Nebengetriebe 50, der Verbrennungsmotor 1 und die Kupplung 12 können auch als Antriebseinheit bezeichnet werden.

Auf der Eingangswelle 1 1 sind vier Festräder 15, 16, 17, 18 angeordnet, wobei jeweils ein Festrad mit einem der Losräder 19, 20, 21 , 22 auf der Ausgangswelle 12 kämmt. Zur drehfesten Verbindung der Losräder 19, 20 ist eine erste Doppelgangschaltkupplung 23 vorgesehen. Eine zweite Doppelgangschaltkupplung 24 ermöglicht eine drehfeste Verbindung des Losrads 21 bzw. des Losrad 22 mit der Ausgangswelle 12.

Das Hauptgetriebe 10 weist vier Vorwärtsgänge auf, wobei ein erster Vorwärtsgang (mit dem größten Übersetzungsverhältnis) dann eingelegt ist, wenn die Doppelgangschaltkupplung 24 das Losrad 22 drehfest mit der Ausgangswelle 12 verbindet. Bei eingelegtem ersten Vorwärtsgang erfolgt somit ein Drehmomentfluss vom Verbrennungsmotor 1 über die Kupplung 12 auf das Festrad 18, welches über den kämmenden Eingriff mit dem Losrad 22 und der geschlossenen Doppelgangschaltkupplung 24 Drehmoment auf die Ausgangswelle 12 überträgt. Der Drehmomentfluss erfolgt dann weiter über das erste Ritzel 13 auf das Ringrad 14, welches über das Differenzial 2 und die Abtriebswellen 3, 4 die Vorderräder des Kraftfahrzeugs antreibt. Das Hauptgetriebe 10 kann darüber hinaus noch weitere Vorwärtsgänge aufweisen, beispielsweise fünf, sechs oder sieben Vorwärtsgänge. Ein Rückwärtsgang muss nicht notwendigerweise im Hauptgetriebe 10 realisiert sein, da sich ein solcher auch über die E-Maschine 30 und das Nebengetriebe 50 realisieren lässt.

Das Nebengetriebe 50 weist eine erste Welle 51 und eine zweite Welle 52 auf, die sich parallel zu den Wellen 1 1 , 12 des Hauptgetriebes 10 erstrecken. Auf der zweiten Welle 52 sitzt an einem motorseitigen Ende ein zweites Ritzel 53, das mit dem Ringrad 14 im kämmenden Eingriff steht. Somit befinden sich das Ringrad 14 sowie das erste Ritzel 13 und das zweite Ritzel 53 in einer Ebene. Auf der ersten Welle 51 sind drei Zahnräder angeordnet, nämlich ein Transferrad 54 und zwei Festräder 55, 56. Das Transferrad 54, das an einem dem Motor 1 abgewandten Ende angeordnet ist, kämmt mit einem Zwischenrad 57 kämmt, dass auf einer Zusatzwelle 58 angeordnet ist. Das Zwischenrad 57 wiederum kämmt mit einem Antriebszahnrad 59, welches auf einer Antriebswelle 31 der E- Maschine 30 sitzt. Die Antriebswelle 31 verläuft parallel zur ersten Welle 51 und zweiten Welle 52 des Nebengetriebes 50.

Zur Realisierung von zwei schaltbaren Nebengängen sind auf der zweiten Welle 52 ein erstes Losrad 60 und ein zweites Losrad 61 angeordnet, die sich jeweils über eine zwischen den Losrädern 60, 61 angeordnete Doppelgangschaltkupplung 62 drehfest mit der zweiten Welle 52 verbinden lassen. Dabei stellt die Doppelgangschaltkupplung 62 in einer ersten Schaltstellung eine drehfeste Verbindung zwischen dem Losrad 60 und der zweiten Welle 52 dar. In einer zweiten Schaltstellung erfolgt eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Losrad 61 und der zweiten Welle 52. Zudem kann die Doppelgangschaltkupplung 62 eine Neutralstellung einnehmen, in der beide Losräder 60, 61 von der zweiten Welle 52 entkoppelt sind.

Die Losräder 60 und 61 liegen jeweils in einer Ebene, die in axialer Richtung gesehen (in der Darstellung der Figur 1 von links nach rechts bzw. von rechts nach links) weiter von dem Verbrennungsmotor 1 entfernt liegen als die Ebene des Ringrads 14. Somit nimmt das Teilgetriebe 50 keinen Bauraum ein, der für die Kupplung 12 vorzusehen ist. Wird das Kraftfahrzeug über die E-Maschine angetrieben, so erfolgt der Drehmomentfluss von der E-Maschine 30 über die Antriebswelle 31 auf das Antriebszahnrad 59, welches über den kämmenden Eingriff mit dem Zwischenrad 57 Drehmoment auf das Transferrad 54 überträgt. Der Drehmomentfluss erfolgt über die erste Welle 51 auf die Festräder 55, 56. In dem Fall, in dem sich die Doppelgangschaltkupplung 62 in der ersten Schaltstellung befindet, wird Drehmoment von dem Festrad 55 über den kämmenden Eingriff mit dem ersten Losrad 60 auf die zweite Weile 52 übertragen. Schließlich wird das Drehmoment über das zweite Ritzel 53 auf das Ringrad 14, das Differenzial 2 und auf die beiden Abtriebswellen 3, 4 geleitet. Somit erfolgt eine Übertragung des Drehmoments der E-Maschine 30 über das Nebengetriebe 50 direkt auf das Ringrad 14. Zahnräder auf den Wellen 51 , 52 stehen somit nicht im direkten kämmenden Kontakt mit Zahnrädern auf den Wellen 11 , 12. Auch die Zahnräder der Welle 58 stehen nicht im direkten kämmenden Kontakt mit den Zahnrädern auf den Wellen 11 , 12, wie dieses Ausführungsbeispiel zeigt.

In axialer Richtung neben der E-Maschine 30 ist ein Inverter angeordnet, der Gleichspannung in Wechselspannung umwandelt bzw. Wechselspannung in Gleichspannung. Zu erkennen ist, dass in axialer Richtung gesehen das Antriebszahnrad 59 sowie das Zwischenrad 57 zwischen dem Inverter 70 und der E-Maschine 30 angeordnet sind.

Figur 2 zeigt die räumliche Lage der einzelnen Wellen der Antriebsbaugruppe. In Figur 2 ist eine Ringradachse, um die sich das Ringrad 14 dreht, mit 63 bezeichnet. In Figur 2 ist zudem eine Fahrtrichtung X dargestellt, die die räumliche Anordnung der Antriebsbaugruppe im eingebauten Zustand im Kraftfahrzeug zeigen soll. Eine Richtung Z zeigt die vertikale Richtung an. Eine Y-Richtung erstreckt sich quer zur Fahrtrichtung, beispielsweise vom linken Vorderrad zum rechten Vorderrad des Kraftfahrzeugs.

Die einzelnen Wellen der Antriebsbaugruppe verlaufen dabei in Y-Richtung bzw. quer zur Fahrtrichtung X (Vorwärtsfahrtrichtung). Zu erkennen ist, dass in Fahrtrichtung X gesehen die Antriebswelle 31 der E-Maschine 30 vor der Ringradachse 63 angeordnet ist. Auch wird deutlich, dass das Teilgetriebe 50 mit den Wellen 58, 51 und 52 in Einbaulage der Antriebsbaugruppe in Z-Richtung gesehen unterhalb dem Hauptgetriebe 10 mit den Wellen 1 1 , 12 angeordnet ist.

Ein Abstand zwischen der Antriebswelle 31 (bzw. deren Drehachse) und der Ringradachse 63 ist dabei größer als ein Abstand zwischen der Eingangswelle 1 1 und der Ringradachse 63. Die Distanz zwischen der Antriebswelle 31 der E- Maschine 30 und der Ringradachse 63 wird dabei nur über den kämmenden Eingriff benachbarter Zahnräder realisiert. Es ist nicht notwendig, die Distanz durch Zugmittel wie eine Kette oder dergleichen zu überbrücken. Entsprechend ist das Nebengetriebe 50 frei von Zugmitteln.

Figur 3 entspricht Figur 2, wobei in Figur 3 zusätzlich eine erste Verbindungsgerade 5 und eine zweite Verbindungsgerade 6 eingezeichnet sind. Die erste Verbindungsgerade 5 (siehe strich-punktierte Linie) erstreckt sich von der Ringradachse 63 des Ringrads 14 bis zu der Eingangswelle 1 1 bzw. genauer gesagt bis zu deren Drehachse. Die zweite Verbindungsgerade 6 erstreckt sich von der Ringradachse 63 bis zu der Antriebswelle 31 der E-Maschine 30. Zu erkennen ist, dass sich die erste Ausgangswelle 12 oberhalb der ersten Verbindungsgrade 5 befindet, während die erste Welle 51 und die zweite Welle 52 sowie die Zusatzwelle 58 unterhalb der ersten Verbindungsgrade 5 angeordnet sind. Die Wellen 51 , 52 und 58 liegen auch unterhalb der zweiten Verbindungsgeraden 6, während oberhalb dieser zweiten Verbindungswellen 6 die Eingangswelle 1 1 und die erste Ausgangswelle 12 angeordnet sind. Die Anordnung des Nebengetriebes mit den Wellen 51 , 52 und 58 entspricht in Einbaulage der Antriebsbaugruppe daher einer Unterflur-Anordnung.