Die Erfindung betrifft einen hybridelektrischen Antriebstrang nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einen Lastkraftwagen mit einem solchen hybridelektrischen Antriebstrang nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 14.

Aus der DE 10 2011 109 025 ist ein hybridelektrischer Antriebstrang eines Lastkraftwagens bekannt. Dabei ist eine Elektromaschine koaxial zu einer Getriebeeingangswelle angeordnet. An einer Seite eines Längsträgers eines Trägerrahmens des Lastkraftwagens sind einzeln ein Kühler, eine Leistungselektronik und eine Batterie in einer axialen Richtung in großen Abständen zueinander angeordnet. Der Kühler befindet sich in der axialen Richtung gesehen auf Höhe der Elektromaschine, danach folgt in der axialen Richtung die Leistungselektronik und mit größerem Abstand die Batterie. Ein prinzipiell ähnlicher hybridelektrischer Antriebstrang ist aus der US 2015/0008057 A1 bekannt.

Aus der DE 102013201744 A1 sowie der gattungsgemäßen DE 102018203207 A1 sind hybridelektrische Antriebstränge bekannt, bei denen jeweils eine Rotorwelle einer Elektromaschine parallel zu einer Getriebeeingangswelle angeordnet ist.

Ferner ist aus der DE 102011109025 A1 Seitenmodul mit einer Hochvoltbatterie bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen hybridelektrischen Antriebstrang dahingehend zu verbessern, dass die Herstellungskosten verringert und die Kompaktheit verbessert wird, ohne dabei Performance-Eigenschaften negativ zu beeinflussen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen hybridelektrischen Antriebstrang mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch einen Lastkraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung und den zugehörigen Figuren zu entnehmen.

Die Erfindung geht aus von einem hybridelektrischen Antriebstrang, welcher einen Verbrennungsmotor, ein Getriebe und eine Elektromaschine aufweist, wobei die Elektromaschine zur Übertragung eines Drehmomentes an das Getriebe angebunden ist. Das Getriebe weist dabei ein Getriebegehäuse auf, innerhalb dessen zumindest eine antriebsseitige Getriebeeingangswelle, eine Hauptwelle und eine abtriebsseitige Radsatzgruppe angeordnet sind. Ferner ist in einer axialen Richtung gesehen auf einer Abtriebsseite des Getriebes ein Getriebegehäusedeckel angeordnet. Die Elektromaschine weist dabei einen Stator, einen Rotor, eine drehfest mit dem Rotor verbundene Rotorwelle und ein Elektromaschinengehäuse auf. Koaxial zu der Rotorwelle und mit der Rotorwelle gekoppelt oder koppelbar ist eine Übertragungswelle vorgesehen, welche ihrerseits mit einem koaxial zu ihr angeordneten Abtriebsrad drehfest gekoppelt oder koppelbar ist. Das Abtriebsrad ist dabei zum Übertragen von Drehmomenten ausgehend von der Elektromaschine an das Getriebe ausgebildet. Zudem weist die Elektromaschine ein Anschlussgehäuse zur Befestigung der Elektromaschine an dem Getriebegehäuse auf. Die Rotorwelle der Elektromaschine ist dabei parallel zu der Getriebeeingangswelle des Getriebes angeordnet. Außerdem sind in der axialen Richtung gesehen die Getriebeeingangswelle, die Hauptwelle und die Elektromaschine in der hier genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet, wobei wie erwähnt die Rotorwelle der Elektromaschine parallel versetzt zu der Getriebeeingangswelle und der Hauptwelle angeordnet ist.

Erfindungsgemäß ist die Getriebeeingangswelle getrennt von der Hauptwelle und grundsätzlich drehbar gegenüber der Hauptwelle ausgebildet, wobei das Abtriebsrad in einem axialen Bereich der Getriebeeingangswelle oder einem axialen Bereich einer Eingangsseite der Hauptwelle angeordnet ist.

Dadurch lässt sich der hybridelektrische Antriebstrang insgesamt kostengünstig und kompakt realisieren. Der hybridelektrische Antriebstrang lässt sich so kostengünstig sowohl als Neukonzeption darstellen als auch als Nachrüstlösung für ein konventionelles Getriebe, insbesondere für ein konventionelles Nutzfahrzeuggetriebe. Zwar scheint auf den ersten Blick eine von dem Abtriebsrad weit entfernte Anordnung der Elektromaschine unpraktisch und teuer zu sein. Allerdings hat sich unter Berücksichtigung vieler Aspekte, wie zum Beispiel die Randbedingungen bei einem Einbau in ein Fahrzeug, die Umbaukosten im Falle einer Umrüstung eines konventionellen Getriebes, die Auslegung von Übersetzungsstufen im Hinblick auf Kraftstoffeinsparung und Performance, herausgestellt, dass mit der Erfindung ein Optimum innerhalb der unterschiedlichen zu betrachtenden Kriterien erreicht wird. Durch die Anbindung des Abtriebsrades und damit letztlich die Anbindung der Elektromaschine in einem antriebsseitigen Bereich des Getriebes ist es möglich, bei einem elektrischen Antrieb mittels der Elektromaschine viele Gänge des Getriebes zu nutzen, was eine kleinere Dimensionierung der Elektromaschine beziehungsweise die Einsparung von Antriebsenergie ermöglicht.

Als die axiale Richtung ist dabei die Richtung einer Drehachse der Getriebeeingangswelle definiert.

Unter einer koaxialen Anordnung zweier drehbar gelagerter Bauteile ist immer zu verstehen, dass die Drehachsen der beiden Bauteile koaxial zueinander angeordnet sind.

Unter der Abtriebsseite des Getriebes ist die Seite des Getriebes zu verstehen, auf welcher Drehmomente über eine Getriebeausgangswelle aus dem Getriebe in Richtung zu Fahrzeugantriebsrädern, z.B. eines Lastkraftwagens, ausgeleitet werden. Die Abtriebsseite liegt an dem der Getriebeeingangswelle entgegengesetzten Ende des Getriebes.

Unter einer Eingangsseite der Hauptwelle ist ein eingangsseitiger Endbereich der Hauptwelle zu verstehen. Mit anderen Worten ist damit ein Endbereich der Hauptwelle zu verstehen, der der Getriebeeingangswelle zugewandt ist.

Mit dem axialen Bereich ist allgemein ein ist ein Raum zu verstehen, der durch ein Koordinaten-Intervall auf einer parallel zu der axialen Richtung verlaufenden Achse definiert ist, wobei Koordinaten der beiden anderen Raumrichtungen beliebig sein können.

Geht man von einem dreidimensionalen Koordinatensystem mit auf einander senkrecht stehenden Achsen x, y und z aus, wobei die x-Achse koaxial zu der Drehachse der Getriebeeingangswelle verläuft, so ist mit dem „axialen Bereich der Getriebeeingangswelle oder dem axialen Bereich der Eingangsseite der Hauptwelle“ ein Raum gemeint, der auf der x-Achse durch ein Intervall definiert wird, das sich von einer Antriebsseite der Getriebeeingangswelle bis zu einem abtriebsseitigen Ende eines ersten antriebsseitigen Viertels der Hauptwelle erstreckt, wobei beliebige Werte auf der y- und auf der z-Achse möglich sind. Das heißt auch, dass mit dem axialen Bereich der Eingangsseite der Hauptwelle ein der Getriebeeingangswelle zugewandter Längenbereich der Hauptwelle gemeint ist, dessen Länge einem Viertel einer Gesamtlänge der Hauptwelle entspricht.

Darunter, dass Elemente in der axialen Richtung gesehen nacheinander angeordnet sind, ist zu verstehen, dass die Elemente nicht oder nur unwesentlich axial überlappend angeordnet sind. Das heißt, dass die genannten Elemente im Wesentlichen in jeweils unterschiedlichen Koordinatenintervallen der x-Achse angeordnet sind.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist mit einer drehfesten Verbindung zweier drehbar gelagerter Elemente gemeint, dass die beiden Elemente koaxial zueinander angeordnet sind und derart miteinander verbunden sind, dass sie mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen. Im Falle der drehfesten Verbindung von Rotor und Rotorwelle, welche jeweils drehbar gelagert sind, ist die Rotorwelle koaxial zur Drehachse des Rotors angeordnet und derart mit diesem verbunden, dass Rotor und Rotorwelle sich mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen.

Die parallele Anordnung der Rotorwelle der Elektromaschine zur Getriebeeingangswelle ist in Abkehr von einer koaxialen Anordnung, nicht aber im Sinne einer Anordnung auf gleicher axialer Höhe zu verstehen. Unter der parallelen Anordnung ist zu verstehen, dass eine Drehachse der Rotorwelle parallel zu der Drehachse der Getriebeeingangswelle angeordnet ist.

„Gekoppelt“ meint dabei eine mittelbare oder unmittelbare drehmomentübertragende Anbindung der Übertragungswelle an die Rotorwelle. „Koppelbar“ umfasst wechselweise die Möglichkeit eines gekoppelten und eines getrennten, also nicht drehmomentübertragenden Zustands. Mit der drehmomentübertragenden Anbindung des Abtriebsrades an das Getriebe ist beispielsweise eine Stirnradanbindung an ein Zahnrad des Getriebes gemeint.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Anschlussgehäuse einteilig mit dem Getriebegehäusedeckel zu einem Kombinationsgehäuse ausgebildet, wobei das Abtriebsrad außerhalb des Kombinationsgehäuses angeordnet ist.

Auch hier ist es so, dass ein Anschlussgehäuse, das mit dem Getriebegehäusedeckel zu einem Kombinationsgehäuse einteilig ausgeführt ist, innerhalb dessen aber das Abtriebsrad nicht angeordnet werden kann, auf den ersten Blick nachteilig aussieht.

Das Kombinationsgehäuse weist besonders vorteilhaft eine abgedichtete Wellendurchführung für die Übertragungswelle auf, da das Abtriebsrad außerhalb des Kombinationsgehäuses angeordnet ist und somit auch die Übertragungswelle zumindest teilweise außerhalb des Kombinationsgehäuses angeordnet ist. Der konstruktive Aufwand lohnt sich allerdings, da mit dem aufwändig ausgestalteten Kombinationsgehäuse ein konventionelles Getriebe ohne Modifikation oder mit nur geringen Modifikationen des Getriebegehäuses verwendet werden kann.

Mit der einteiligen Ausbildung des Getriebegehäusedeckels und des Anschlussgehäuses ist gemeint, dass Getriebegehäusedeckel und Anschlussgehäuse entweder aus einem Guss gefertigt sind oder zumindest stoffschlüssig verbunden sind. Besonders vorteilhaft ist das Kombinationsgehäuse als einteiliges Metallgussbauteil ausgeführt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Kombinationsgehäuse in der axialen Richtung gesehen zwischen der abtriebsseitigen Radsatzgruppe und der Elektromaschine angeordnet. Mit der abtriebsseitigen Radsatzgruppe ist in der axialen Richtung gesehen die letzte Radsatzgruppe auf der Abtriebsseite gemeint, mit Hilfe derer eine Getriebeübersetzung zwischen der Hauptwelle und der Getriebeabtriebswelle generiert werden kann. Vorteilhaft weist die abtriebsseitige Radsatzgruppe einen Planetenradsatz auf.

Dies ermöglicht eine kompakte und kostengünstige Realisierung des hybridelektrischen Antriebstrangs durch eine kompakte Ausführung des Kombinationsgehäuses.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kombinationsgehäuse eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung aufweist, wobei eine erste Öffnungsrichtung der ersten Öffnung entgegengesetzt zu einer zweiten Öffnungsrichtung der zweiten Öffnung angeordnet ist, wobei die Elektromaschine in der axialen Richtung gesehen auf einer der Getriebeeingangswelle (46) abgewandten Seite der zweiten Öffnung angeordnet ist.

Dadurch ist es möglich, die Elektromaschine aufgrund ihrer Abmessungen vorteilhaft relativ zum Getriebe zu positionieren und kostengünstig an das Getriebe anzubinden. Zwar verlängert sich auf diese Weise der hybridelektrische Antriebstrang, jedoch ergibt sich eine vorteilhafte Ausgestaltung des Kombinationsgehäuses und eines Gesamtpackagings.

Die erste Öffnungsrichtung bezieht sich dabei auf die erste Öffnung des Kombinationsgehäuses zum Getriebe hin, die zweite Öffnungsrichtung des Kombinationsgehäuses auf die zweite Öffnung zur Elektromaschine hin. Die erste und die zweite Öffnung sind dabei ihrer jeweiligen Öffnungsrichtung nach in der axialen Richtung gesehen entgegengesetzt zueinander gerichtet. Vorteilhaft ist die erste Öffnung durch eine erste Flanschhälfte und die zweite Öffnung durch eine zweite Flanschhälfte gebildet.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Abtriebsrad derart an die Getriebeeingangswelle angebunden ist, dass Drehmomente, ausgehend von dem Abtriebsrad über die Getriebeeingangswelle in das Getriebe eingeleitet werden können. „Angebunden“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Abtrisrad mit der Getriebeeingangswelle gekoppelt oder koppelbar ist.

Eine derartige Anbindung ermöglicht es, die Drehmomentübertragung der Elektromaschine an die Fahrzeugantriebsräder, z.B. eines Lastkraftwagens, mit unterschiedlichen Übersetzungen zu gestalten und somit eine hohe Performance zu gewährleisten.

Vorteilhaft ist das Abtriebsrad an eine Vorschaltgruppe des Getriebes angebunden. Unter einer Vorschaltgruppe ist dabei eine an sich bekannte axial eingangsseitige Getriebegruppe des im Falle dieser Weiterbildung als Gruppengetriebe ausgebildeten Getriebes zu verstehen. Die Einleitung von Drehmomenten ausgehend von dem Abtriebsrad über die Vorschaltgruppe in das Getriebe kann dabei vorteilhaft über eine direkte oder indirekte drehmomentübertragende Anbindung des Abtriebsrads an ein Zahnrad der Vorschaltgruppe erfolgen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der hybridelektrische Antriebstrang eine Übersetzungsstufe auf, die hinsichtlich eines Drehmomentenflusses zwischen der Rotorwelle und dem Getriebe angeordnet ist, wobei die Übersetzungsstufe zumindest teilweise innerhalb des Kombinationsgehäuses angeordnet ist.

Dies ermöglicht die Verwendung einer kostengünstigen und kompakten Elektromaschine, deren Eigenschaften bezüglich ihrer Drehzahlen und Drehmomente jedoch an diejenigen des Verbrennungsmotors im Antriebstrang angepasst werden müssen.

Unter der Übersetzungsstufe kann dabei jedes geeignete Mittel verstanden werden, Drehbewegungen eines ersten Elements in Drehbewegungen eines zweiten Elements zu wandeln, wobei die Drehzahlen und Drehmomente von erstem Element und zweitem Element jeweils in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Übersetzungsstufe ein koaxial zu der Rotorwelle angeordnetes Planetengetriebe aufweist, wobei ein erstes Element des Planetengetriebes drehfest mit der Rotorwelle verbunden ist und wobei ein zweites Element des Planetengetriebes derart an das Getriebe angebunden ist, dass Drehmomente, ausgehend von dem zweiten Element des Planetengetriebes in das Getriebe eingeleitet werden können. Vorteilhaft ist ein drittes Element des Planetengetriebes dabei gehäusefest angeordnet.

Das Planetengetriebe stellt eine platzsparende Möglichkeit dar, um die Drehzahlen und Drehmomente der Elektromaschine jeweils in einem bestimmten Verhältnis umzuwandeln.

Das Planetengetriebe weist dabei die 3 Elemente, im Einzelnen ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad, auf. Das erste Element des Planetengetriebes ist dabei besonders vorteilhaft das Sonnenrad, das zweite Element in Abhängigkeit hiervon besonders vorteilhaft der Planetenträger und das dritte Element das Hohlrad, wobei dieses vorteilhafterweise drehfest mit einem nicht drehbar gelagerten Element, beispielsweise dem Kombinationsgehäuse, verbunden ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind in der axialen Richtung gesehen das Abtriebsrad, eine Hauptgruppe sowie gegebenenfalls eine Nachschaltgruppe des Getriebes, die Übersetzungsstufe und die Elektromaschine in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet.

Durch diese Anordnung wird eine hohe Kompaktheit des gesamten hybridelektrischen Antriebstrangs bei gleichzeitig günstiger Übersetzung erreicht.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der hybridelektrische Antriebstrang eine erste Schalteinheit aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die Rotorwelle derart drehmomentübertragend mit dem Getriebe zu koppeln, dass in dem axialen Bereich der Antriebsseite des Getriebes Drehmoment von der Elektromaschine in das Getriebe eingeleitet werden kann. Zudem weist der hybridelektrische Antriebstrang eine zweite Schalteinheit auf, welche dazu ausgebildet ist, die Rotorwelle derart drehmomentübertragend mit dem Getriebe zu koppeln, dass in dem axialen Bereich der Abtriebsseite des Getriebes Drehmoment aus dem Getriebe an die Elektromaschine ausgeleitet werden kann. Dadurch kann einerseits Drehmomentübertragung von der Elektromaschine an die Antriebsräder, z.B. eines Lastkraftwagens, über das Getriebe, etwa bei Einleitung von Drehmomenten über die Vorschaltgruppe in das Getriebe, mit unterschiedlichen Übersetzungen gestaltet werden und somit eine hohe Performance im Vortrieb erreicht werden. Andererseits kann eine Drehmomentübertragung aus dem Getriebe an die Elektromaschine, etwa direkt ausgehend von der Getriebeausgangswelle zum Zwecke einer Rekuperation, verlustarm und mit einer geeigneten Übersetzung gestaltet werden.

Unter einer Schalteinheit ist dabei jedes Mittel zu verstehen, welches geeignet ist, eine drehfeste oder drehmomentübertragende Verbindung zwischen zwei drehbar gelagerten Elementen herzustellen und auch wieder zu unterbrechen. Eine Ausleitung von Drehmoment aus dem Getriebe an die Elektromaschine findet etwa im Fall der Rekuperation statt. Dabei wird die Elektromaschine generatorisch betrieben.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit in Form einer Doppelschalteinheit ausgebildet, welche axial im Bereich der Abtriebsseite des Getriebes angeordnet ist.

Dadurch wird die Komplexität der Schaltung verringert und diese insgesamt kompakter.

Mit der Doppelschalteinheit sind ein erster und ein zweiter Kopplungszustand realisierbar. Als erster Kopplungszustand sei dabei die Einleitung von Drehmoment von der Elektromaschine in das Getriebe in dem axialen Bereich der Antriebsseite definiert, als zweiter Kopplungszustand die Ausleitung von Drehmoment von dem Getriebe an die Elektromaschine in dem axialen Bereich der Abtriebsseite des Getriebes.

Unter einer Doppelschalteinheit kann eine Schalteinheit verstanden werden, welche es ermöglicht, mit nur einem Aktor beide Kopplungszustände abwechselnd herzustellen. Zusätzlich kann die Doppelschalteinheit auch dazu ausgebildet sein, einen Neutralzustand hersteilen zu können.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der hybridelektrische Antriebstrang ein Seitenmodul aufweist, wobei das Seitenmodul eine Batterie, ein Batteriesteuergerät, eine Leistungselektronik, einen Kompressor und einen Kühler des hybridelektrischen Antriebstranges aufweist. Komponenten des Seitenmoduls, nämlich Batterie, Batteriesteuergerät, Leistungselektronik, Kompressor und Kühler, für einen elektrischen Betrieb des hybridelektrischen Antriebstrangs können so besonders kompakt angeordnet werden.

Die genannten Komponenten des Seitenmoduls bilden zusammen mit der Elektromaschine einen elektrischen Teil des Antriebstrangs.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist auf einer ersten horizontalen Ebene des Seitenmoduls die Batterie angeordnet und sind auf einer zweiten horizontalen Ebene des Seitenmoduls der Kühler, der Kompressor, die Leistungselektronik und das Batteriesteuergerät in der axialen Richtung gesehen in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet.

Dadurch wird eine kompakte Anordnung von Komponenten des elektrischen Teils des Antriebstrangs mit kurzen elektrischen Leitungen und kurzen Kühlleitungen bei gleichzeitiger Modularität erreicht.

Die erste horizontale Ebene liegt dabei vorteilhaft vertikal gesehen unter der zweiten horizontalen Ebene. Vorteilhafterweise ist die die Leistungselektronik in der axialen Richtung gesehen auf axialer Höhe der Elektromaschine angeordnet. Die erste horizontale Ebene entspricht somit auch einem ersten vertikalen Bereich, die zweite horizontale Ebene einem zweiten vertikalen Bereich. Unter Einhaltung der genannten axialen Reihenfolge der genannten Komponenten sind zwischenliegende nicht-genannte Komponenten unschädlich.

Ein erfindungsgemäßer Lastkraftwagen weist neben einem Trägerrahmen den zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen hybridelektrischen Antriebstrang auf. Das Seitenmodul ist dabei in oder an einem Seitenrahmen angeordnet, wobei der Seitenrahmen selbst an einer Außenseite des Trägerrahmens angeordnet ist.

Die Komponenten für den Betrieb des hybridelektrischen Antriebstrangs können so besonders kompakt angeordnet werden und zugleich modular getrennt in einem Lastkraftwagen untergebracht werden.

Unter einer Außenseite des Trägerrahmens kann dabei eine nach außen weisende, also dem Getriebe abgewandte Seite eines Längsträgers des Trägerrahmens verstanden werden. Die Befestigung des Seitenrahmens erfolgt dabei vorteilhaft an dem Trägerrahmen, wobei diese nicht auf der beschriebenen Außenseite erfolgen muss. Vielmehr kann die Befestigung auch an der Ober- oder Unterseite des Trägerrahmens erfolgen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Figuren.

Hierbei zeigen

Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen hybridelektrischen Antriebstrangs in einer ersten Ausführungsform,

Figur 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen hybridelektrischen Antriebstrangs in einer zweiten Ausführungsform,

Figur 3 eine weitere schematische Darstellung des hybridelektrischen Antriebstrangs in der zweiten Ausführungsform,

Figur 4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lastkraftwagens.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen hybridelektrischen Antriebstrangs 10 in einer ersten Ausführungsform. Der hybridelektrische Antriebstrang 10 weist dabei einen Verbrennungsmotor 12, ein Getriebe 14 und eine Elektromaschine 21 auf. Das Getriebe 14 weist ein Getriebegehäuse 16 auf, innerhalb dessen zumindest eine abtriebsseitige Radsatzgruppe 17 des Getriebes 14 angeordnet ist.

Die Elektromaschine 21 weist einen Stator 22, einen Rotor 24 und eine drehfest mit dem Rotor 24 verbundene Rotorwelle 26 auf. Der Stator 22 und der Rotor 24 sind in einem Elektromaschinengehäuse 28 angeordnet. Ferner ist ein Anschlussgehäuse 30 vorgesehen, welches dazu dient, die Elektromaschine 21 , genauer gesagt das Elektromaschinengehäuse 28, an das Getriebegehäuse 16 anzubinden. Das Anschlussgehäuse 30 dient dazu, das Getriebegehäuse 16 drehfest und axial fest an das Getriebegehäuse 16 anzubinden. Das Elektromaschinengehäuse 28 ist drehfest und axial fest mit dem Anschlussgehäuse 30 verbunden. Das Elektromaschinengehäuse 28 ist unmittelbar mit dem Anschlussgehäuse 30 verbunden. Das Anschlussgehäuse 30 ist axial fest und drehfest mit dem Getriebegehäuse 16 verbunden.

Die Elektromaschine 21 ist ferner auch zur Übertragung eines Drehmomentes an das Getriebe 14 angebunden. Hierzu ist die Rotorwelle 26 im vorliegenden Beispiel drehmomentübertragend mit einer Übertragungswelle 42 gekoppelt. Mit der Übertragungswelle 42 ist ein Abtriebsrad 44 drehfest verbunden, welches in einem axialen Bereich einer Antriebsseite 20 des Getriebes 14 drehmomentübertragend an das Getriebe 14, hier beispielhaft an eine Vorschaltgruppe 52, angebunden ist. So können Drehmomente ausgehend von dem Abtriebsrad 44 über die Vorschaltgruppe 52 in das Getriebe 14 eingeleitet werden.

Alternativ kann das Abtriebsrad 44 in einer nicht hier dargestellten Weise als ein schaltbares Losrad koaxial zu der Übertragungswelle 42 angeordnet sein. Generell ist das Abtriebsrad 44 mit der Übertragungswelle 42 drehtest gekoppelt oder koppelbar.

Der Verbrennungsmotor 12 ist derart an das Getriebe 14 angebunden, dass Drehmomente, ausgehend von dem Verbrennungsmotor 12 über eine Getriebeeingangswelle 46 des Getriebes 14 in das Getriebe 14 eingeleitet werden können.

Das Getriebe 14 weist im ersten Ausführungsbeispiel ferner in an sich bekannter Weise eine koaxial zu der Getriebeeingangswelle 46 angeordnete Hauptwelle 47, eine Vorgelegewelle 50, die Vorschaltgruppe 52, eine Hauptschaltgruppe 54 und eine Nachschaltgruppe 56 auf.

Über eine Getriebeausgangswelle 48 des Getriebes 14 können Drehmomente aus dem Getriebe 14 auf bekannte Weise zum Beispiel zu einem Achsgetriebe ausgeleitet werden.

Die Elektromaschine 21 ist besonders vorteilhaft in der Nähe einer Abtriebsseite 19 des Getriebes 14 angeordnet. Die Rotorwelle 26 der Elektromaschine 21 ist parallel zu der Getriebeeingangswelle 46 des Getriebes 14 angeordnet. Das Getriebegehäuse 16 weist in einer axialen Richtung 11 gesehen auf der Abtriebsseite 19 einen Getriebegehäusedeckel 18 auf. Besonders vorteilhaft ist der Getriebegehäusedeckel 18 mit dem Anschlussgehäuse 30 der Elektromaschine 21 einteilig zu einem Kombinationsgehäuse 32 ausgebildet.

Die axiale Richtung 11 ist dabei parallel zu der Getriebeeingangswelle 46 angeordnet.

Die Getriebeausgangswelle 48 ist koaxial zu der Getriebeeingangswelle 46 angeordnet.

Das Kombinationsgehäuse 32 weist eine erste Öffnung 33 auf, die im montierten Zustand des hybridelektrischen Antriebstrang 10 durch das Getriebegehäuse 16 verschlossen beziehungsweise abgedeckt ist. Das Kombinationsgehäuse 32 weist zumindest diese erste Öffnung 33 auf.

Das Kombinationsgehäuse 32 weist vorteilhaft eine zweite Öffnung 35 auf, die im montierten Zustand des hybridelektrischen Antriebstrang 10 durch das Elektromaschinengehäuse 28 verschlossen beziehungsweise abgedeckt ist. Die zweite Öffnung 35 ist besonders dann vorteilhaft vorgesehen, wenn in dem Kombinationsgehäuse 32 weitere koaxial zu dem Rotor 24 angeordnete Komponenten angeordnet werden sollen.

Wenn in dem Kombinationsgehäuse 32 keine weiteren zu der Rotorwelle 26 koaxial angeordneten Komponenten der Elektromaschine 21 angeordnet werden sollen, so kann die zweite Öffnung entfallen, was bedeutet, dass das Kombinationsgehäuse 32 in einem axialen Bereich der Rotorwelle lediglich eine Platte ausbilden kann, an welcher in diesem Fall das Elektromaschinengehäuse 28 befestigt ist.

Besonders vorteilhaft ist eine erste Öffnungsrichtung 34 der ersten Öffnung 33 zum Getriebe 14 hin gerichtet, wobei eine zweite Öffnungsrichtung 36 der zweiten Öffnung 35 entgegengesetzt zu der ersten Öffnungsrichtung 34 gerichtet ist. Die zweite Öffnungsrichtung 36 ist zu der Elektromaschine 21 hin gerichtet.

Vorteilhaft ist das Elektromaschinengehäuse 28 separat von dem Kombinationsgehäuse 32 sowie auch separat von dem Getrieegehäuse 16 ausgebildet.

In der axialen Richtung 11 gesehen sind vorteilhaft der Verbrennungsmotor 12 das Abtriebsrad 44, die abtriebsseitige Radsatzgruppe 17, das Kombinationsgehäuse 32 und die Elektromaschine 21 in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet.

Als weitere koaxial zu dem Rotor 24 angeordnete Komponenten weist der hybridelektrische Antriebstrang 10 im ersten Ausführungsbeispiel Komponenten einer Übersetzungsstufe 37 auf. Die Übersetzungsstufe 37 weist ein Planetengetriebe 38 auf, das seinerseits ein drehfest mit der Rotorwelle 26 verbundenes erstes Element 39 und ein drehfest mit der Übertragungswelle 42 verbundenes zweites Element 40 aufweist. In den Ausführungsbeispielen ist das erste Element 39 als ein Sonnenrad und das zweite Element 40 als ein Planetenträger ausgebildet. Nicht weiter im Detail bezeichnet weist das Planetengetriebe 38 ein drehfest mit dem Kombinationsgehäuse 32 verbundenes drittes Element in Form eines Hohlrades auf. Die Übersetzungsstufe 37 muss nicht zwingend verwendet werden. Alternativ kann die Rotorwelle 26 direkt drehtest mit der Übertragungswelle 42 verbunden sein oder mit dieser über ein nicht dargestelltes Schaltelement drehtest koppelbar sein.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen hybridelektrischen Antriebstrangs 110 in einer zweiten Ausführungsform. Der hybridelektrische Antriebstrang 110 der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass der an sich gleichbleibenden Übersetzungsstufe 37 zwei Schalteinheiten 158, 160, nämlich eine erste Schalteinheit 158 und eine zweite Schalteinheit 160 nachgeschaltet sind.

Mittels der ersten Schalteinheit 158 kann die Rotorwelle 22 mit der Vorschaltgruppe 52 derart gekoppelt werden, dass Drehmomente ausgehend von der Rotorwelle 22 über die Vorschaltgruppe 52 in ein Getriebe 114 eingeleitet werden können. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist die erste Schalteinheit 158 dazu vorgesehen, das zweite Element 40 der Übersetzungsstufe 37 drehfest mit einer Übertragungswelle 142 zu verbinden. Mittels der ersten Schalteinheit 158 kann somit die Rotorwelle derart an die Getriebeausgangswelle 48 gekoppelt werden, dass die von der Rotorwelle 26 ausgehenden Drehmomente über viele mittels des Getriebes 114 einstellbare Gangstufen auf die Getriebeausgangswelle 48 übertragen werden können, was zum Zwecke eines elektromotorischen Antriebs der Getriebeausgangswelle 48 vorteilhaft ist.

Mittels der zweiten Schalteinheit 160 kann die Rotorwelle 26 auf der Abtriebsseite 19 an die Abtriebswelle 48 des Getriebes 114 angebunden werden. Die Anbindung der Rotorwelle 26 auf der Abtriebsseite 19 des Getriebes 114 bedeutet, dass zwar nur eine oder wenige Gangstufen zwischen der Rotorwelle 26 und der Abtriebswelle 48 vorgesehen sind, dass aber somit auch nur wenige Zahneingriffe zwischen der Rotorwelle 26 und der Abtriebswelle 48 vorgesehen sind. Die Anbindung der Rotorwelle 26 über die zweite Schalteinheit 160 an die Abtriebswelle 48 ist besonders für einen Drehmomentenfluss ausgehend von der Abtriebswelle 48 zu der Rotorwelle 26 und somit für einen rekuperativen Betrieb der Elektromaschine 21 geeignet, der sich damit besonders verlustarm darstellen lässt.

Mittels der zweiten Schalteinheit 160 kann im zweiten Ausführungsbeispiel ein koaxial zu der Rotorwelle 26 angeordnetes Losrad 166 drehfest mit dem zweiten Element 40 verbunden werden. Das Losrad 166 kämmt seinerseits permanent mit einem drehfest mit der Getriebeausgangswelle 48 verbundenen Festrad 168. Vorteilhaft ist sind die erste Schalteinheit 158 und die zweite Schalteinheit 160 zu einer Doppelschalteinheit 162 derart zusammengefasst, dass sie mit einer einzigen Schiebemuffe 164 und somit mit einem einzigen nicht weiter dargestellten Aktor geschaltet werden können.

Das Getriebe 114 der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich somit lediglich dadurch von dem der ersten Ausführungsform, dass das Festrad 168 vorgesehen ist und dass in der Folge ein Getriebegehäusedeckel 118 des Getriebes 114 und somit ein Kombinationsgehäuse 132 im Detail anders ausgeformt sein müssen.

Das Kombinationsgehäuse 132 der zweiten Ausführungsform ist auch deshalb gegenüber der ersten Ausführungsform modifiziert, weil ein Anschlussgehäuse 130 der zweiten Ausführungsform geräumiger sein muss, um die beiden Schalteinheiten 158, 160 aufnehmen zu können.

Auch das Kombinationsgehäuse 132 wiest eine erste Öffnung 133 und eine zweite Öffnung 136 auf, wobei auch hier die oben bei der ersten Ausführungsform beschriebenen grundsätzlichen Sachverhalte hinsichtlich der Öffnungen 32, 33 gelten.

Diejenigen Merkmale, die in der zweiten Ausführungsform gegenüber der ersten Ausführungsform unverändert bleiben, sind in Fig. 2 mit unveränderten Bezugszeichen markiert.

Figur 3 zeigt eine weitere schematische Darstellung des hybridelektrischen Antriebstrangs 110 in der zweiten Ausführungsform. Die Getriebeeingangswelle 46, die Vorgelegewelle 50, die Vorschaltgruppe 52, die Flauptschaltgruppe 54, die Nachschaltgruppe 56 und die Getriebeausgangswelle 48 sind in dem Getriebegehäuse 16 angeordnet. Drehmomentübertragende oder schaltbar drehmomentübertragende Anbindungen der Getriebeelemente zueinander oder zu anderen Elementen sind teilweise durch gestrichelte Linien angedeutet. Die Elektromaschine 21 mit dem Stator 22, dem Rotor 24, der drehfest mit dem Rotor 24 verbundenen Rotorwelle 26 befindet sich in dem Elektromaschinengehäuse 28.

Die Rotorwelle 26 der Elektromaschine 21 ist parallel zu der Getriebeeingangswelle 46 des Getriebes 114 angeordnet. Das Getriebegehäuse 16 weist in der axialen Richtung 11 gesehen auf der Abtriebsseite 19 des Getriebes 114 den Getriebegehäusedeckel 118 auf, welcher mit dem Anschlussgehäuse 130 einteilig zu dem Kombinationsgehäuse 132 ausgebildet ist.

Das schraffiert dargestellte Kombinationsgehäuse 132 weist die erste Öffnung 33, die zum Getriebe 114 hin gerichtet ist, und entgegengesetzt dazu die zweite Öffnung 35, die zu der Elektromaschine 21 hin gerichtet ist, auf.

Die erste Öffnung 33 und die zweite Öffnung 35 sind prinzipiell gleich wie bei der ersten Ausführungsform ausgebildet. Die Öffnungen 33, 35 sind vorteilhaft von nicht weiter dargestellten Flanschflächen begrenzt, wobei eine erste Flanschfläche die erste Öffnung 33 und eine zweite Flanschfläche die zweite Öffnung 35 begrenzt. Die erste Flanschfläche ist auf bekannte Weise mit dem Getriebegehäuse 16 verschraubt, und die zweite Flanschfläche ist vorteilhaft mit dem Elektromaschinengehäuse 28 verschraubt.

Innerhalb des Kombinationsgehäuses 132 befinden sich die Doppelschalteinheit 162 und die Übersetzungsstufe 37.

Das Kombinationsgehäuse 132 ist, wie auch bei der ersten Ausführungsform, axial zwischen einem Planetenradsatz der Nachschaltgruppe 56 und der Elektromaschine 21 angeordnet.

Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lastkraftwagens 80 mit dem erfindungsgemäßen Antriebstrangs 10, 110 in der ersten oder der zweiten Ausführungsform. Das Getriebe 14, 114, das Kombinationsgehäuse 32, 132, die Elektromaschine 21 , die Übertragungswelle 42, 142 und eine Kardanwelle 70 sind zwischen Längsträgern eines Trägerrahmens 82 angeordnet. Die Kardanwelle 70 ist in dem Fachmann bekannter und daher nicht näher dargestellter Weise drehmomentübertragend mit einer Hinterachse des Lastkraftwagens 80 verbunden.

An einer Außenseite 83 des Trägerrahmens 82 ist ein Seitenrahmen 85 angeordnet, in bzw. an welchem ein Seitenmodul 94 angeordnet ist. Das Seitenmodul 94 weist eine Batterie 84, ein Batteriesteuergerät 86, eine Leistungselektronik 88, einen Kompressor 90 und einen Kühler 92 auf.

Die Batterie 84 befindet sich in einer ersten unteren und damit fahrbahnnahen Ebene, das Batteriesteuergerät 86, die Leistungselektronik 88, der Kompressor 90 und der Kühler 92 sind in einer oberen zweiten Ebene, horizontal gesehen über der Batterie 84, angeordnet. In der axialen Richtung 11 gesehen sind vorteilhaft der Kühler 92, der Kompressor 90, die Leistungselektronik 88 und das Batteriesteuergerät 86 in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet. Diese Anordnung ist aus mehreren Gründen vorteilhaft. Zum einen ist die Anordnung der Elektromaschine 21 abtriebsseitig des Getriebes 14, 114 aus Platzgründen vorteilhaft wenngleich aufgrund der langen Übertragungswelle 42, 142 in gewisser Weise nachteilig. Die Anordnung der zum Seitenmodul 94 gehörigen Komponenten an dem Trägerrahmen 82 ermöglicht es, aus einem konventionellen Antriebstrang den hybridelektrischen Antriebstrang 10, 110 mit verhältnismäßig geringem Aufwand darzustellen. Außerdem ist aufgrund der modularen Bauweise der hybridelektrische Antriebstrang 10, 110 mit ebenfalls verhältnismäßig geringem Aufwand rückbaubar zu dem konventionellen Antriebstrang.

Die Leistungselektronik 88 ist vorteilhaft in der axialen Richtung 11 gesehen in etwa auf der axialen Höhe der Elektromaschine 21 angeordnet. Das Batteriesteuergerät 86, die Leistungselektronik 88 und die Elektromaschine 121 sind mittels Leitungen 99 miteinander verbunden. Aus Gründen der elektromagnetischen Verträglichkeit ist es vorteilhaft, diese Komponenten nahe beieinander anzuordnen.

Die Anordnung des Kühlers 92 an, in Fahrrichtung des Lastkraftwagens 80 gesehen, vorderster Stelle des Seitenmoduls 94 ermöglicht vorteilhaft eine ausreichende Anströmung des Kühlers 92 durch den Fahrtwind und damit ausreichende Kühlung.

Die vorteilhafte Anordnung der Komponenten des Seitenmoduls 94 ergibt sich somit aus einer Vielzahl von Aspekten des Packagings, der elektromagnetischen Verträglichkeit, der Kühlung und der Umbaubarkeit ausgehend von einem konventionellen Antriebstrang.

Bezugszeichenliste

10, 110 Hybridelektrischer Antriebstrang

11 Axiale Richtung

12 Verbrennungsmotor

14, 114 Getriebe 16 Getriebegehäuse

17, 117 Abtriebsseitige Radsatzgruppe

18, 118 Getriebegehäusedeckel

19 Abtriebsseite

20 Antriebsseite 21 Elektromaschine 22 Stator 24 Rotor 26 Rotorwelle 28 Elektromaschinengehäuse

30, 130 Anschlussgehäuse 32, 132 Kombinationsgehäuse

33 Erste Öffnung

34 Erste Öffnungsrichtung

35 Zweite Öffnung

36 Zweite Öffnungsrichtung

37 Übersetzungsstufe

38 Planetengetriebe

39 Erstes Element

40 Zweites Element

42, 142 Übertragungswelle 44 Abtriebsrad

46 Getriebeeingangswelle

47 Hauptwelle

48 Getriebeausgangswelle 50 Vorgelegewelle Vorschaltgruppe

Hauptgruppe

Nachschaltgruppe

Erste Schalteinheit

Zweite Schalteinheit

Doppelschalteinheit

Schiebemuffe

Losrad

Festrad

Kardanwelle

Lastkraftwagen

Trägerrahmen

Außenseite

Batterie

Seitenrahmen

Batteriesteuergerät

Leistungselektronik

Kompressor

Kühler

Seitenmodul

Leitungen