Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug umfassend eine Verbrennungskraftmaschine, eine elektrische Maschine und ein Schaltgetriebe, wobei das Schaltgetriebe eine Kupplungsvorrichtung mit einem Kupplungseingang aufweist, wobei der Kupplungseingang antriebswirksam mit der Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Maschine verbunden ist, wobei die Verbrennungskraftmaschine und das Schaltgetriebe im Wesentlichen koaxial entlang einer zentralen Achse angeordnet sind und die elektrische Ma schine im Wesentlichen parallel zu der zentralen Achse auf einer von der Ver brennungskraftmaschine abgewandten Seite der Kupplungsvorrichtung angeord net ist.

Stand der Technik

Derartige Antriebsanordnungen finden in der Kraftfahrzeugtechnik beispielsweise in Hybridantriebssträngen Anwendung. In der Regel versteht man in der Fahr zeugtechnik unter einem Hybridkraftfahrzeug ein Kraftfahrzeug, das eine Kombi nation eines verbrennungsmotorischen und eines elektrischen Antriebssystems aufweist. Die Kombination dieser beiden Antriebe kann auf unterschiedlichste Weise erfolgen. Je nachdem wie die Verbrennungskraftmaschine, die elektrische Maschine und das Getriebe des Kraftfahrzeugs angeordnet sind unterscheidet man grundsätzlich zwischen seriellen, parallelen und leistungsverzweigten Hyb ridantriebssträngen. Weiterhin kommen auch vielfach Mischformen dieser drei Grundstrukturen zum Einsatz, die die Vorteile der jeweiligen Strukturen kombinie- ren. Die gängigste Form in der Hybridfahrzeugtechnik stellt die parallele Hybridan triebsstranganordnung dar bei der der elektrische Pfad parallel zum verbren nungsmotorischen Pfad verläuft und die Leistung beider Systeme zum Antrieb des Fahrzeugs mechanisch überlagert wird. Hierbei kann die elektrische Maschine an unterschiedlichen Stellen im Antriebsstrang angeordnet sein, wodurch sich jeweils spezifische Vor- und Nachteile ergeben. Nach der Position der elektrischen Ma schine im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs unterscheidet man im Allgemeinen zwischen einem P1 , einem P2, einem P3 und einem P4 Parallelhybridantriebs strang. Auch hier sind jedoch oftmals Mischformen erwünscht, die die Vorteile der jeweiligen Ausführungen kombinieren.

Bei einer P1 -Anordnung ist die elektrische Maschine direkt an der Verbrennungs kraftmaschine angebracht und fest mit der Kurbelwelle verbunden. Die Verbren nungskraftmaschine kann hierbei nicht von der elektrischen Maschine abgekoppelt werden und muss sowohl bei elektrischer Fahrt wie auch beim Rekuperieren mit geschleppt werden, was einen äußerst ineffizienten Betrieb bedingt.

Bei einer P2-Anordnung ist die elektrische Maschine nicht direkt an der Verbren nungskraftmaschine verbaut, sondern befindet sich am Getriebeeingang mit einer dazwischen liegenden Kupplung, die es ermöglicht die Verbrennungskraftmaschi ne bei Bedarf über eine „Disconnect“-Kupplung vom restlichen Antriebsstrang abzukoppeln. Die elektrische Fahrt und die Rekuperation sind in einem wesentlich effizienteren Rahmen, nämlich ohne Einbußen des Schleppmoments der Verbren nungskraftmaschine, betreibbar.

Bei P1 und P2 Hybridlösungen können über die elektrische Maschine neben den Funktionen elektrisches Fahren, Boosten und Rekuperieren auch weitere Funktio nen, wie beispielsweise elektrisches Starten und Standladen realisiert werden. Ist das Getriebe als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet, so ist die elektrische Maschine bei P1 und P2-Hybridlösungen radial außerhalb der Doppelkupplung des Getriebes angeordnet. Die dafür verwendeten elektrischen Maschinen sind relativ groß bauend - sie weisen einen verhältnismäßig großen Durchmesser auf und bedingen derart neben einem hohen Gewicht, einen großen Materialeinsatz und somit hohe Kosten. Das Drehzahlniveau der elektrischen Maschine entspricht dem Drehzahlniveau der Verbrennungskraftmaschine. Ein Betrieb beider Maschi nen gemeinsam im jeweiligen Wirkungsgradbestpunkt ist nicht möglich. Bei der P2-Anordnung wird zudem eine Kupplung zwischen der Verbrennungskraftma schine und der elektrischen Maschine verbaut, die gekühlt werden muss und über einen zusätzlichen Aktuator gesteuert werden muss. Dies führt zu weiteren Kosten und einem erhöhten Bauraum- sowie Konstruktionsaufwand.

In der P1 -Anordnung können diese Nachteile zumindest teilweise überwunden werden und insbesondere in „Mild-Hybrid-Systemen“ mit eingeschränkten Anfor derungen betreffend „elektrisches Fahren“ können diese Systeme punkten, insbe sondere, weil im Gegensatz zu P2-Anordnungen auf eine „Disconnect“-Kupplung verzichtet werden kann und so Kosten und Bauraum eingespart werden können.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Hybridkraftfahrzeug, anzugeben, die funktional einer P1 - Anordnung entspricht und dabei eine optimierte Nutzung von vorhandenem Bau raum erlaubt und so eine kosten- wie auch bauraumoptimierte P1 -Lösung dar stellt.

Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen ersten Anspruch gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungs- formender vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrie ben.

Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung umfasst eine Verbrennungskraftma schine, eine elektrische Maschine und ein Schaltgetriebe. Entsprechend der vor liegenden Erfindung sind die Verbrennungskraftmaschine und das Schaltgetriebe im Wesentlichen koaxial entlang einer zentralen Achse angeordnet und die elektri sche Maschine ist im Wesentlichen parallel zu der zentralen Achse und somit „offset“ zu der Verbrennungskraftmaschine und dem Schaltgetriebe angeordnet.

Das Schaltgetriebe weist erfindungsgemäß eine Kupplungsvorrichtung mit einem Kupplungseingang auf.

Die Verbrennungskraftmaschine ist erfindungsgemäß antriebswirksam mit dem Kupplungseingang der Kupplungsvorrichtung verbunden.

Weiterhin erfindungsgemäß ist die elektrische Maschine antriebswirksam mit dem Kupplungseingang der Kupplungsvorrichtung verbunden.

Entsprechend der vorliegenden Erfinung ist die elektrische Maschine zudem auf einer von der Verbrennungskraftmaschine abgewandten Seite der Kupplungsvor richtung des Schaltgetriebes angeordnet.

Vorzugsweise ist die antriebswirksame Verbindung zwischen der elektrischen Maschine und dem Kupplungseingang auf der von der Verbrennungskraftmaschi ne abgewandten Seite der Kupplungsvorrichtung angeordnet. Die Kupplungsvor richtung ist bevorzugt als Lamellenkupplung ausgebildet.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist die elekt rische Maschine über eine Stirnradstufe antriebswirksam mit dem Kupplungsein- gang der Kupplungsvorrichtung verbunden. Die antriebswirksame Verbindung kann jedoch auch über andersartige Zahnräder, Ketten, Riemen oder anderen mechanischen Antriebselementen realisiert werden.

Die antriebswirksame Verbindung kann auch über einen Umschlingungstrieb, nämlich beispielsweise eine Zahnkette, an einem Bauteil der Kupplungsvor richtung - beispielsweise an dem Kupplungstopf - radial außenliegend erfol gen. Vorteil liegt darin, dass diese Ausführungsform keine Auswirkung auf die axiale Baulänge der Kupplungsvorrichtung hat und sich diese demnach nicht vergrößert.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist das Schaltgetriebe als Doppelkupplungsgetriebe mit einer Doppelkupplung als Kupplungsvorrichtung ausgebildet. Eine Ausführung des Schaltgetriebes als ma nuelles Schaltgetriebe (MT), automatisiertes Schaltgetriebe (AMT), Stufenautoma tikgetriebe (AT), stufenlose Getriebe (CVT), etc. ist ebenso denkbar.

Die Kupplungsvorrichtung weist bevorzugt einen Kupplungstopf, einen Kupplungs korb und eine Kupplungsnabe auf, wobei der Kupplungstopf, der Kupplungskorb und die Kupplungsnabe drehfest miteinander verbunden sind und den Kupplungs eingang der Kupplungsvorrichtung darstellen, wobei die elektrische Maschine über den Kupplungstopf, den Kupplungskorb oder die Kupplungsnabe der Kupplungs vorrichtung antriebswirksam mit dem Kupplungseingang verbunden ist.

Das Schaltgetriebe weist vorzugsweise ein Gehäuse auf, wobei die elektri sche Maschine innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Hierdurch kann eine gemeinsame Kühlung des Getriebes und der elektrischen Maschine realisiert werden. Vermittels der erfindungsgemäßen Ausbildung der Antriebsanordnung, insbeson dere der Anordnung der elektrischen Maschine, kann eine kosten- sowie bau raumoptimierte Antriebsanordnung entsprechend einer P1 -Anordnung realisiert werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeich nungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebsanordnung.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer schematischen Darstellung einer An triebsanordnung mit einer antriebswirksamen Verbindung einer elektrischen Maschine an einer Kupplungsnabe.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt einer schematischen Darstellung einer An triebsanordnung mit einer antriebswirksamen Verbindung einer elektrischen Maschine an einem Kupplungskorb.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

In Fig. 1 ist eine Antriebsanordnung 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung dargestellt.

Die Antriebsanordnung 1 weist zwei Antriebseinheiten, nämlich eine Verbren nungskraftmaschine 2 und eine elektrische Maschine 4, sowie ein Schaltgetriebe 5 auf. Die Verbrennungskraftmaschine 2 und das Schaltgetriebe 5 sind im Wesentlichen koaxial in Bezug auf eine zentrale Achse 8 angeordnet. Die elektrische Maschine 4 ist parallel zu dieser koaxialen Anordnung von Verbrennungskraftmaschine 2 und Schaltgetriebe 5 angeordnet - d.h. die elektrische Maschine 4 ist „offset“ zu der Verbrennungskraftmaschine 2 und dem Schaltgetriebe 5 angeordnet.

Die Verbrennungskraftmaschine 2 ist abtriebsseitig antriebswirksam mit einer Kurbelwelle 3 verbunden.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Schaltgetriebe 5 weist eine Kupplungsvor richtung 6 mit einem Kupplungseingang 7 auf. Der Kupplungseingang 7 ist an triebswirksam mit der Kurbelwelle 3 verbunden, die wiederum antriebswirksam mit der Verbrennungskraftmaschine 2 verbunden ist. Die elektrische Maschine 4 ist über eine Stirnradstufe 9 antriebswirksam mit dem Kupplungseingang 7 verbun den.

Die elektrische Maschine 4 ist auf einer von der Verbrennungskraftmaschine 2 abgewandten Seite der Kupplungsvorrichtung 6 angeordnet. Zudem erfolgt die antriebswirksame Verbindung von elektrischer Maschine 4 und Kupplungseingang 7 der Kupplungsvorrichtung 6 über die Stirnradstufe 9 an der von der Verbren nungskraftmaschine 2 abgewandten Seite der Kupplungsvorrichtung 6. Die an triebswirksame Verbindung von elektrischer Maschine 4 und Kupplungseingang 7 kann jedoch beliebig erfolgen, d.h. auch an anderer geeigneter Stelle des Kupp lungseingangs 7

In weiterer Folge wird zur beispielhaften Erläuterung der Erfindung davon ausge gangen, dass das Schaltgetriebe 5 als Doppelkupplungsgetriebe 5‘ mit einer Dop pelkupplung 6‘ als Kupplungsvorrichtung 6 ausgeführt ist Das in Fig. 1 bis Fig. 3 schematisch dargestellte Doppelkupplungsgetriebe 5‘ weist eine Doppelkupplung 6‘ mit einer ersten Reiblamellenkupplung 10 und einer zwei ten Reiblamellenkupplung 11 , eine erste Getriebeeingangswelle 12, eine zweite Getriebeeingangswelle 13, ein erstes Teilgetriebe 14, ein zweites Teilgetriebe 15 sowie eine Getriebeausgangswelle 16 auf. Die erste Getriebeeingangswelle 12 ist dem ersten Teilgetriebe 14 zugeordnet und über die erste Reiblamellenkupplung 10 der Doppelkupplung 6 mit der Kurbelwelle 3 antriebswirksam verbindbar. Die zweite Getriebeeingangswelle 13 ist dem zweiten Teilgetriebe 15 zugeordnet und über die zweite Reiblamellenkupplung 11 der Doppelkupplung 6 mit der Kurbel welle 3 antriebswirksam verbindbar. Das erste Teilgetriebe 14 und das zweite Teilgetriebe 15 weisen jeweils mehrere Gangstufen auf, wobei dem ersten Teilge triebe 14 die ungeraden Gangstufen und dem zweiten Teilgetriebe 15 die geraden Gangstufen sowie eine Rückwärtsgangstufe zugeordnet sind (nicht dargestellt).

Die Doppelkupplung 6‘ des Doppelkupplungsgetriebes 5‘ weist wie bereits zuvor beschrieben die erste Reiblamellenkupplung 10 und die zweite Reiblamellenkupp lung 11 auf. Die erste Reiblamellenkupplung 10 und die zweite Reiblamellenkupp lung 11 sind radial ineinander geschachtelt angeordnet. Die erste Reibkupplung 10 ist dabei radial außen und die zweite Reiblamellenkupplung 11 radial innen angeordnet.

Die Richtungsangabe „radial“ beschreibt eine Richtung normal zu der zentralen Achse 8.

Weiterhin weist die Doppelkupplung 6‘ des Doppelkupplungsgetriebes 5‘ einen Kupplungstopf 17, einen Kupplungskorb 18 und eine Kupplungsnabe 19 auf (Fig.

2, Fig. 3). Der Kupplungstopf 17, der Kupplungskorb 18 und die Kupplungsnabe 19 sind drehfest miteinander verbunden. Der Kupplungstopf 17 ist über Verbin dungsmittel mit der Kurbelwelle 3 und somit mit der Verbrennungskraftmaschine 2 verbunden. In dem in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispielen sind diese drei Komponenten, nämlich der Kupplungstopf 17, der Kupplungskorb 18 und die Kupplungsnabe 19, drehtest miteinander verbunden und stellen gemein sam den Kupplungseingang 7 dar.

In Fig. 2 ist eine Variante der Antriebsanordnung 1 dargestellt in der die antriebs wirksame Verbindung zwischen der elektrischen Maschine 2 und dem Kupplungs eingang 7 über die Kupplungsnabe 19 der Doppelkupplung 6‘ erfolgt. Der Kupp lungstopf 17 ist antriebswirksam mit der Kurbelwelle 3 und somit der Verbren nungskraftmaschine 2 und drehfest mit der Kupplungsnabe 19 sowie dem Kupp lungskorb 18 der Doppelkupplung 6‘ verbunden. Die elektrische Maschine 4 ist über eine Stirnradstufe 9 antriebswirksam mit der Kupplungsnabe 19 verbunden.

In Fig. 3 ist eine Variante der Antriebsanordnung 1 dargestellt in der die antriebs wirksame Verbindung zwischen der elektrischen Maschine 2 und dem Kupplungs eingang 7 über den Kupplungskorb 18 der Doppelkupplung 6‘ erfolgt. Der Kupp lungskorb 18 der Doppelkupplung 6‘ bildet einen radial Lamellenträger sowohl für die erste Reiblamellenkupplung 10 wie auch für die zweite Reiblamellenkupplung 11 aus. Der Kupplungstopf 17 ist antriebswirksam mit der Kurbelwelle 3 und somit der Verbrennungskraftmaschine 2 und drehfest mit der Kupplungsnabe 19 sowie dem Kupplungskorb 18 der Doppelkupplung 6‘ verbunden. Die elektrische Ma schine 4 ist über eine Stirnradstufe 9 antriebswirksam mit dem Kupplungskorb 18 verbunden. Über den Kupplungskorb 18 der Doppelkupplung 6‘ wird somit Dreh moment seitens der Verbrennungskraftmaschine 2 auf Lamellenpakete der ersten Reiblamellenkupplung 10 und der zweiten Reiblamellenkupplung 11 geleitet. Ein radial innerer Lamellenträger der ersten Reiblamellenkupplung 10 ist antriebswirk sam mit der ersten Getriebeeingangswelle 12 verbunden und ein radial innerer Lamellenträger der zweiten Reiblamellenkupplung 11 ist antriebswirksam mit der zweiten Getriebeeingangswelle 13 verbunden. In sämtlichen Ausführungsvarianten ist die elektrische Maschine 4 auf der von der Verbrennungskraftmaschine 2 abgewandten Seite der Doppelkupplung 6‘ im We sentlichen parallel zu dem Doppelkupplungsgetriebe 5‘ angeordnet.

Bezuqszeichenliste

1 Antriebsanordnung

2 Verbrennungskraftmaschine

3 Kurbelwelle

4 Elektrische Maschine

5 Schaltgetriebe

5 Doppelkupplungsgetriebe

6 Kupplungsvorrichtung

6 Doppelkupplung

7 Kupplungseingang

8 Zentrale Achse

9 Stirnradstufe

10 Erste Reiblamellenkupplung

11 Zweite Reiblamellenkupplung

12 Erste Getriebeeingangswelle

13 Zweite Getriebeeingangswelle

14 Erstes Teilgetriebe

15 Zweites Teilgetriebe

16 Getriebeausgangswelle

17 Kupplungstopf

18 Kupplungskorb

19 Kupplungsnabe