Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Antriebsstrang, bevorzugt für ein Kraftfahrzeug, so- wie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Hybrid-Antriebsstrang.

Aus dem Stand der Technik sind Hybrid-Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge bekannt, bei welchen eine Verbrennungskraftmaschine, meist ein Otto-Motor oder Diesel-Mo- tor, und eine elektrische Maschine vorgesehen sind, wobei die elektrische Maschine über dessen Abtrieb, in der Regel zwei Antriebsrädern, zum Antreiben des Kraftfahr- zeugs eingerichtet ist. Die elektrische Maschine ist dabei parallel oder in Reihe ge- schaltet. Bei einem Parallel-Seriell-Hybrid ist eine elektrische Maschine zum eigen- ständigen Antrieb des Kraftfahrzeugs eingerichtet, zugleich aber auch ein Drehmo- ment von der Verbrennungskraftmaschine an den Abtrieb abgebbar. In einigen An- wendungen ist der Bauraum äußerst begrenzt und es erscheint vorteilhaft, eine elekt- rische Maschine einzusetzen, welche zu gering dimensioniert ist, um ein erforderli- ches Drehmoment zum Anfahren in jeder Situation bereitzustellen. Beispielsweise reicht aufgrund dieser Dimensionierung das Drehmoment der elektrischen Maschine bei einem Anfahren am Hang nicht aus. Dazu ist angedacht, die Verbrennungskraft- maschine zusätzlich oder allein zum Anfahren zu nutzen. Um das zu erreichen, wird ein sogenannter Drehmomentwandler (Torque Converter) eingesetzt. Ein solcher Drehmomentwandler weist in einer Ausführungsform motorseitig ein erstes Schaufel- rad und abtriebseitig ein zweites Schaufelrad auf, wobei ein Drehmoment von dem ersten Schaufelrad nur mittels einer in Rotation versetzte Flüssigkeit auf das zweite Schaufelrad übertragbar ist. Auch wenn damit der Wirkungsgrad relativ gering ist, ist damit auf geringem Bauraum und mit wenigen Komponenten ein sanftes Anfahren er- möglicht. Zudem ist in einer solchen Konfiguration die elektrische Maschine als Haupt- antrieb eingerichtet und die Verbrennungskraftmaschine greift nur ersetzend oder un- terstützend ein, wenn das Drehmoment der elektrischen Maschine nicht ausreicht. Bei besonders wenig verfügbaren Bauraum wird die elektrische Maschine zudem als Ge- nerator benutzt, um den Akkumulator wieder aufzuladen. Währenddessen ist dann nur ein Antrieb mittels Verbrennungskraftmaschine und auch nur mit einem Teil des Dreh- moments möglich. Alternativ ist kein Generator vorgesehen und der Akkumulator ist als Plug-in-Hybrid einzig über eine externe Energiequelle, also über eine Steckdose, aufladbar.

Es ist also angestrebt, möglichst viele der grundsätzlich verfügbaren Antriebsquellen nutzbar zu machen, auch wenn der verfügbare Bauraum sehr gering ist.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt wer- den. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgen- den Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.

Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgen- den Komponenten:

eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Antriebswelle zum Abgeben eines Drehmoments;

einen Generator mit einer Generatorwelle zum Umwandeln eines Drehmo- ments in elektrische Energie;

eine elektrische Maschine mit einer Rotorwelle zum Abgeben eines Drehmo- ments;

ein Getriebe, welches dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment der Antriebswelle und ein Drehmoment der Rotorwelle zu übersetzen;

einen Abtrieb als Verbraucher eines von der Verbrennungskraftmaschine und/oder der elektrischen Maschine eingegebenen Drehmoments; und

zumindest eine Trennkupplung zum Zuschalten und Abschalten einer Drehmo- mentübertragung von der Antriebswelle auf den Abtrieb.

Der Hybrid-Antriebsstrang ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der Generator im Drehmomentfluss zwischen der Antriebswelle und dem Getriebe angeordnet ist. Bei dem hier vorgeschlagenen Hybrid-Antriebsstrang sind eine Verbrennungskraftma- schine mit einer um eine Verbrennerachse rotierbaren Antriebswelle, beispielsweise eine Kurbelwelle, ein Generator mit einer um eine Generatorachse rotierbaren Gene- ratorwelle und eine elektrische Maschine mit einer um eine Rotorachse rotierbaren Rotorwelle vorgesehen. Die Verbrennungskraftmaschine und die elektrische Maschine sind gemeinsam über ein Getriebe, beispielsweise ein Zahnradstufengetriebe, mit ei- nem Abtrieb verbunden. In einem Kraftfahrzeug bildet der Abtrieb beispielsweise ein Antriebsrad, bevorzugt zwei Antriebsräder einer gemeinsamen Radachse, also bei- spielsweise Vorderachse oder Hinterachse, oder auch, bevorzugt zuschaltbar und ab- schaltbar, alle Räder in einem Allradantrieb.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die elektrische Maschine direkt an das Getriebe eingangsseitig angeflanscht, sodass eine axial bauraumsparende Anordnung erreicht ist.

Das Getriebe ist mit einer starren Übersetzung oder mit einer veränderlichen, bei- spielsweise schaltbaren, Übersetzung ausgeführt. Die Antriebswelle und die Rotor- welle sind an einer gemeinsamen Eingangsseite des Getriebes zur Drehmomentab- gabe angeschlossen. Besonders bevorzugt sind die Antriebswelle und die Rotorwelle zueinander fluchtend ausgerichtet. In einer Ausführungsform weist die Rotorwelle zu- sätzlich ein, bevorzugt starres, Übersetzungsgetriebe, beispielsweise ein Planetenge- triebe, auf, mittels welchem die Drehzahlbereiche der Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Maschine in den gleichen Bereich überführt sind.

Der hier vorgeschlagenen Hybrid-Antriebsstrang weist zumindest eine Trennkupplung auf, welche es ermöglicht, eine Drehmomentübertragung zwischen der Verbrennungs- kraftmaschine und dem Abtrieb zu unterbrechen. Somit muss die erhebliche träge Masse der Verbrennungskraftmaschine nicht dauerhaft mitgeschleppt werden und es ist ein rein elektrisches Fahren ermöglicht.

Hier ist nun vorgeschlagen, dass der Generator im Drehmomentfluss zwischen Ab- trieb und dem Getriebe angeordnet ist. Der Generator ist beispielsweise mit seiner Generatorachse parallel zu der Verbrennerachse angeordnet, beispielsweise als Rie- men-Starter-Generator. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Generator koa- xial zu der Antriebswelle angeordnet. Der Generator ist beispielsweise im Vergleich zu der eingangs genannten Variante, welche einen Drehmomentwandler aufweist, bau- raumneutral anstelle des Drehmomentwandlers eingesetzt. Reicht das Drehmoment der elektrischen Maschinen nicht aus, so kann die Verbrennungskraftmaschine zuge- schaltet werden, womit das erforderliche Drehmoment allein von der Verbrennungs- kraftmaschine an den Abtrieb abgebbar ist oder ein unterstützendes Drehmoment ab- gebbar ist, welches zusammen mit dem Drehmoment der elektrischen Maschine über das gemeinsame Getriebe in den Abtrieb eingeleitet wird. Weiterhin ist mittels der Trennkupplung ein Schaltzustand erreichbar, weicher weiter unten beschrieben ist, in welchem die Verbrennungskraftmaschine abgekuppelt ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Generator auch als elektrischer Antriebsmotor betreibbar. Damit ist von dem Generator im Drehmomentabgabebetrieb zusätzlich zum Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine oder allein (abhängig von der Anordnung der Trennkupplung) ein unterstützendes Drehmoment abgebbar, welches über das gemeinsame Getriebe in den Abtrieb eingeleitet wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine einzige Trennkupplung vorgese- hen. Diese ist gemäß nachfolgender Beschreibung als erste Trennkupplung oder als zweite Trennkupplung ausgeführt. Es sei daher darauf hingewiesen, dass der Begriff zweite Trennkupplung nicht bedeutet, dass eine erste Trennkupplung vorgesehen sein muss. In der Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wider.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs ist eine erste der Trennkupplungen verbrennerseitig zu dem Generator angeordnet, und eine Dreh- momentübertragung zwischen der Antriebswelle und der Generatorwelle mittels der Trennkupplung unterbrechbar ist, wobei bevorzugt die erste Trennkupplung axial überlappend mit dem Generator verbunden ist. Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist die Trennkupplung verbrennerseitig ange- ordnet, das heißt zwischen der Antriebswelle und der Generatorwelle des Generators. Damit ist zwar die Verbrennungskraftmaschine von dem Abtrieb abkuppelbar, aber die Generatorwelle ist dauerhaft mit dem Abtrieb verbunden. Ein Aufladebetrieb mittels Zusammenwirken von Verbrennungskraftmaschine und Generator ist also nur dann möglich, wenn zugleich die Antriebswelle mit dem Abtrieb verbunden ist. Allerdings ist es auch möglich, das verbrennerseitig erzeugte Drehmoment von dem Widerstands- moment des Generators zum Erzeugen einer Ladespannung aufzunehmen, sodass kein oder nur ein Teil des Drehmoments der Verbrennungskraftmaschine an den Ab- trieb abgegeben wird.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist dann der Generator als elektrischer Antriebsmotor betreibbar, sodass nicht oder nicht allein die Verbren- nungskraftmaschine zur Abgabe eines (unterstützenden) Drehmoments eingerichtet ist, sondern auch der Generator als elektrischer Antriebsmotor ein (unterstützendes) Drehmoment abgeben kann. Die Trennkupplung ist, sofern es die einzige Trennkupp- lung ist, bevorzugt als Reibkupplung, beispielsweise Lamellenkupplung, ausgeführt, sodass zum einen die Generatorwelle zu der Antriebswelle nicht synchronisiert wer- den muss und zum anderen ein relativ sanfter Drehmomentanstieg trotz einer Mini- maldrehzahl der Antriebswelle (etwa die Leerlaufdrehzahl) erreichbar ist. Zudem ist die Reibkupplung dazu geeignet, über den Generator als Startergenerator angelassen zu werden, wobei die Antriebswelle über diese Reibkupplung schlupfend anlassbar ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs ist getriebe- seitig zu dem Generator eine zweite der Trennkupplungen angeordnet ist, mittels wel- cher eine Drehmomentübertragung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe unterbrechbar ist.

Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass der Begriff zweite Trennkupplung nicht be- deutet, dass eine erste Trennkupplung vorgesehen sein muss. Die vorgeschlagene zweite Trennkupplung ist gemäß einer Ausführungsform die einzige Trennkupplung im Drehmomentfluss zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe. Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist die Trennkupplung getriebeseitig ange- ordnet, das heißt zwischen der Generatorwelle des Generators und der Eingangsseite des Getriebes.

Die zweite Trennkupplung ist nun also getriebeseitig zu dem Generator angeordnet. Das heißt der Generator ist mittels dieser zweiten Trennkupplung von dem Getriebe abkuppelbar jedoch nicht mittels dieser zweite Trennkupplung von der Antriebswelle abkuppelbar. Diese zweite Trennkupplung ermöglicht ein Aufladen eines Akkumula- tors mittels der Verbrennungskraftmaschine während zugleich mittels der elektrischen Maschine ein Drehmoment an den Abtrieb abgebbar ist. Hierbei ist also bei entspre- chender elektrischer Beschaltung auch eine elektrische Weiterfahrt möglich, wenn der Akkumulator leer ist beziehungsweise aus regelungstechnischen Gründen keine Nutz- spannung abgeben kann. Dies ist dadurch erreichbar, indem die erzeugte elektrische Spannung an dem Generator mittels des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine, zumindest teilweise, direkt zur Versorgung der elektrischen Maschine abgegeben wird. Wird die zweite Trennkupplung geschlossen, so ist ein alleiniges Antreiben des Abtriebs mittels der Verbrennungskraftmaschine und des Generators (als elektrisch Antriebsmotor) oder ein Boosten, also eine Abgabe eines unterstützenden Drehmo- ments bei gleichzeitiger Abgabe eines Drehmoments über die Rotorwelle der elektri- schen Maschine, möglich. Weiterhin ist es möglich, mittels der Verbrennungskraftma- schine einen Teil des Drehmoments dem Abtrieb zur Verfügung zu stellen und einen Teil des Drehmoments über den Generator abzunehmen, um den Akkumulator aufzu- laden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs ist die An- triebswelle nur mittelbar über die abkuppelbare Generatorwelle mit dem Umschlin- gungsgetriebe verbunden.

Gemäß dieser Ausführungsform ist die Antriebswelle der Verbrennungskraftmaschine nur mittelbar über die Generatorwelle mit dem Abtrieb verbunden. Hierzu ist bevorzugt die Generatorwelle koaxial zu der Antriebswelle angeordnet. Diese Anordnung erlaubt eine besonders kleine Bauweise und erfüllt dennoch mit der zumindest einen Trenn- kupplung die gewünschten Drehmomentverläufe, wie sie eingangs beschrieben sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind sowohl eine erste als auch eine zweite Trennkupplung vorgesehen, also im Drehmomentfluss links und rechts des Ge- nerators. Damit ist sowohl ein Aufladen während einer Drehmomentabgabe von der Rotorwelle an den Abtrieb als auch ein rein elektrisches Boosten, also mittels des von der Verbrennungskraftmaschine abgekuppelten Generators, welcher als elektrischer Antriebsmotor betreibbar ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs sind eine erste und eine zweite Trennkupplung nach der obigen Beschreibung im Drehmoment- fluss also vor und hinter dem Generator angeordnet. Bevorzugt ist die erste Trenn- kupplung und/oder die zweite Trennkupplung eine formschlüssige Kupplung oder eine form-kraftschlüssige Kupplung ist.

Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist zumindest eine Trennkupplung als form- schlüssige Drehmomentkupplung ausgeführt, sodass die zu verbindenden Wellen zu- mindest in einem engen Winkelgeschwindigkeitsbereich zueinander synchronisiert werden müssen. Beispielsweise ist die Trennkupplung als Klauenkupplung ausge- führt. Besonders bevorzugt ist die Trennkupplung form-kraftschlüssig ausgeführt, bei- spielsweise als eine sogenannte Wedge Clutch. Eine Wedge-Clutch weist einen Nabenkonus und einen (abgerundet) polygonen Mitnehmerkonus auf, welcher, bevor- zugt mit einem als Festkörperfeder ausgeführten korrespondierenden ausgeführten, Aufnahmekonus axial einführbar ist. Bei einer solchen Wedge Clutch sind Relativdreh- zahlen von 20 bis 30 U/min [Umdrehungen pro Minute] schaltbar, weil der Eingriff nicht rein formschlüssig, sondern kraftschlüssig gebildet ist.

Weil die Drehzahl des Generators frei einregelbar ist, ist eine Relativdrehzahl zwi- schen Antriebswelle und/oder Eingangsseite des Getriebes auf null regelbar oder zu- mindest ausreichend nah an Null heranführbar, sodass ein Schalten einer solchen Trennkupplung in (nahezu) jedem Zustand möglich ist. Eine Trennkupplung, bei wel- cher ein Schlupf bei großen Relativdrehzahlen zulässig ist, ist daher nicht notwendig. Eine (eher) formschlüssige Trennkupplung ist deutlich weniger aufwendig hinsichtlich der Beschaltung. Gemäß einer Ausführungsform ist die verbrennerseitige (erste) Trennkupplung eine Reibkupplung und die getriebeseitige (zweite) Trennkupplung eine (kraft-) formschlüs- sige Kupplung. Weil der Generator in seiner Drehzahl fein abgestimmt ansteuerbar ist, ist auch bei anliegender Drehzahl an der zweiten Trennkupplung ein Synchronisieren ermöglicht.

In einer alternativen Ausführungsform ist die erste Trennkupplung als (kraft-) form- schlüssige Kupplung und die zweite Trennkupplung als Reibkupplung ausgeführt, wo bei die Generatorwelle auf die erforderliche Drehzahl der Antriebswelle gebracht wird. Mittels der zweiten Trennkupplung ist die anliegende Drehzahl an der Antriebswelle (und der Getriebewelle) konventionell über die Reibkupplung relativ sanft in den Ab- trieb einleitbar.

In einer weiteren Alternative sind beide Trennkupplungen als (kraft-) formschlüssige Kupplungen ausgeführt, wobei bevorzugt zumindest eine der beiden Trennkupplung als Wedge-Clutch ausgeführt ist. Sofern getriebeausgangsseitig, also zwischen Ge- triebe und Abtriebe eine weitere schlupfende Kupplung, beispielsweise eine Reib- kupplung beziehungsweise eine Rutschkupplung, oder ein Drehmomentwandler vor- gesehen ist, ist kein ungewünscht plötzlicher Drehmomentanstieg am Abtrieb spürbar.

Aber auch in einer Ausführung mit einer starren Verbindung zwischen Generatorwelle beziehungsweise getriebeseitigem Kupplungspartner der zweiten Trennkupplung, ist eine Beschaltung möglich, in welcher ein ungewünscht plötzlicher Drehmomentan- stieg nicht an den Abtrieb weitergegeben wird. Beispielsweise wird die zweite Trenn- kupplung getrennt, um die Verbrennungskraftmaschine mittels des (Starter-) Genera- tors anzulassen. Alternativ ist ein separater Anlasser vorgesehen und die erste Trenn- kupplung getrennt. Wenn die zweite Trennkupplung geschlossen ist, während die An- triebswelle mittels der ersten Trennkupplung von der Generatorwelle getrennt ist, wird die erste Trennkupplung geschlossen, sobald die Antriebswelle eine zu dem Abtrieb (etwa) gleiche Drehzahl erreicht. Alternativ bleibt die zweite Trennkupplung offen wäh- rend die erste Trennkupplung vom Zeitpunkt des Anlassens an oder einem späteren (unabhängig vom Abtrieb synchronisierten) Zeitpunkt an geschlossen bleibt. Erst wenn dann eine Drehzahlangleichung zwischen Getriebeeingangsseite und Genera- torwelle erreicht ist, schließt die zweite Trennkupplung. Die Drehzahl der Getriebeein- gangswelle ist über die elektrische Maschine präzise ansteuerbar einstellbar und/oder über eine elektrische Motorbremse (Rekuperation). Die Schaltvorgänge sind dabei derart schnell ausführbar, dass der Fahrer von der Drehzahlangleichung nichts merkt. Um zu vermeiden, dass eine in dem, bevorzugt starren, Drehmomentstrang zwischen- geschaltete Zahnpaarung eines schaltbaren Stirnradgetriebes in einer

Zahn-auf-Zahn-Stellung steht, wenn ein Drehmoment übertragen werden soll, ist mit- tels der elektrischen Maschine und/oder des Generators eine langsame und/oder drehmomentschwache Drehung vor der Einleitung eines gewünschten (größeren) Drehmoments durchführbar, sodass die Zahnpaarung ohne Drehmomentsprung in Eingriff gebracht ist.

Solche von (kraft-) formschlüssigen Kupplung haben den Vorteil, dass sie besonders geringen Bauraum benötigen und wenig zusätzliche Komponenten zu einem ord- nungsgemäßen Betrieb benötigen. Allein eine axiale Stellvorrichtung, beispielsweise ein schaltbares Druckventil hin zu einer Druckquelle, ist notwendig, um die Trenn- kupplung zu schließen beziehungsweise zu öffnen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs ist das Ge- triebe ausgangsseitig unlösbar mit dem Abtrieb verbunden.

Bei dieser Ausführungsform, ausdrücklich mit jeder der vorgenannten Ausführungsfor- men kompatibel ist, ist abtriebseitig des Getriebes keine weitere Trennkupplung, ins- besondere keine Reibkupplung vorgesehen. Bei einem Getriebe mit einer veränderba- ren Übersetzung und/oder einem rein elektrischen Anfahren, beispielsweise mittels elektrischer Maschine und gegebenenfalls zusätzlich mittels des Generators als elekt- rischem Antriebsmotor, ist ein sanftes Anfahren rein elektrisch steuerbar ermöglicht und damit kein Wirkungsgradverlust über eine dauerhaft zwischengeschaltete Kupp- lung, insbesondere Reibkupplung, notwendig. Damit ist zwischen der elektrischen Ma- schine und dem Abtrieb eine starre Drehmomentübertragung geschaffen, wobei abge- sehen von den Getriebeelementen, und es sind keine Wirkungsgradverluste geschaf- fen. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs ist das Ge- triebe ein Umschlingungsgetriebe.

Gemäß dieser vorteilhaften Ausführungsform ist ein Umschlingungsgetriebe zwischen dem der elektrischen Maschine und der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen, mit- tels welchem eine stufenlos veränderbare Übersetzung einstellbar ist. Ein solches Umschlingungsgetriebe ist beispielsweise als CVT (engl.: continuous variable trans- mission) bezeichnet.

Dadurch ist eine elektrische Maschine mit einer geringen Drehzahl und/oder einer ge- ringen Drehzahlspanne einsetzbar, wodurch eine elektrische Maschine kleiner Bau- größe einsetzbar ist. Alternativ ist ein Planetengetriebe zwischen Umschlingungsge- triebe und elektrische Maschine zwischen geschaltet, sodass die Drehzahl der elektri- schen Maschine im Vergleich zu einer konventionellen Verbrennungskraftmaschine hoch und zugleich ein Drehmoment gering ist. Das Planetengetriebe übersetzt das Drehmoment und untersetzt die Drehzahl auf die gewünschten Werte, beispielsweise (getriebeeingangsseitig) ein Drehzahlbereich von 3.000 U/min [dreitausend Umdre- hungen pro Minute] bis 7.000 U/min einsetzbar bei einem maximalen Drehmoment von 250 Nm. Ein Planetengetriebe erlaubt eine große Drehzahluntersetzung auf gerin- gem axialen Bauraum bei, aufgrund der wenigen Zahnpaarungen, im Vergleich zu Stirnradgetrieben hohem Wirkungsgrad.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs ist im Dreh- momentfluss zwischen der Rotorwelle und dem Getriebe eine dritte Trennkupplung angeordnet und die Rotorwelle ist unter Umgehung des Umschlingungsgetriebes di- rekt mit dem Abtrieb, bevorzugt unlösbar, verbunden.

Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen der Rotorwelle und der Ein- gangsseite des Getriebes eine dritte Trennkupplung vorgesehen, mittels welcher ein Abkuppeln der Rotorwelle von der Getriebeeingangsseite ermöglicht ist. Weiterhin ist eine Drehmomentübertragung von der elektrischen Maschine direkt auf den Abtrieb mittels eines Direktgangs ermöglicht, sodass größere Wirkungsgradverluste über das Getriebe umgangen sind. Der so gebildete Direktgang zwischen elektrischen Ma- schine und dem Abtrieb ist eingerichtet entweder für ein Anfahren zur Vergrößerung des verfügbaren Drehmoments oder für die (normale) elektrische Fahrt, bei welcher eine relativ hohe Drehzahl an den Antriebsrädern gefordert ist aber kein hohes Dreh- moment. Für den jeweils anderen Fall ist dann der Drehmomentfluss über die ge- schlossene dritte Trennkupplung über das Getriebe geleitet.

Die dritte Trennkupplung ist bevorzugt eine (kraft-) formschlüssige Kupplung wie sie oben beschrieben ist. Die Rotorwelle ist dann also zunächst zu der Getriebeeingangs- welle zu synchronisieren, bevor die dritte Trennkupplung geschlossen werden kann.

Hin zu dem Abtrieb ist die Rotorwelle in dem Direktgang bevorzugt mittels einer Stirn- radstufe mit einem besonders geringen Wirkungsgradverlust verbunden. Die Rotor- welle ist dabei bevorzugt über diesen Direktgang unlösbar mit dem Abtrieb verbunden. Das heißt es keine weitere Trennkupplung zwischen der elektrischen Maschine und der dem Abtrieb vorgesehen. Wird die dritte Trennkupplung geschlossen, so läuft wei- terhin ein Drehmoment über diesen Direktgang zu dem Abtrieb. Der damit verbundene Wirkungsgradverlust ist über das zusätzliche Drehmoment von dem Generator und/o- der der Verbrennungskraftmaschine ausgleichbar.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Flybrid-Antriebsstrangs ist die elektri- sche Maschine und/oder der Generator in beiden Drehrichtungen betreibbar ist.

Gemäß dieser Ausführungsform ist die elektrische Maschine ebenfalls rückwärts be- treibbar. Alternativ oder ergänzend ist der Generator als Antriebsmotor in beiden Drehrichtungen betreibbar. Daraus folgt, dass kein Umkehrgetriebe notwendig ist, in- dem dann einzig elektrisch eine Rückwärtsfahrt möglich ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform mit einem Umschlingungsgetriebe, beispiels- weise gemäß obiger Beschreibung, ist für den die rückwärtige Drehrichtung eine Trennkupplung, beispielsweise eine dritte Trennkupplung gemäß der obigen Beschrei- bung, vorgesehen, sodass das Umschlingungsgetriebe allein in eine Richtung betrie- ben ist. Dies erleichtert die Auslegung des Umschlingungsgetriebes, weil stets das gleiche Trum des Umschlingungsmittels das Lasttrum bildet und somit ist ein gestei- gerter Wirkungsgrad ermöglicht. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend ei- nen Hybrid-Antriebsstrang nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschrei- bung, wobei der Abtrieb zumindest ein Antriebsrad aufweist.

Kraftfahrzeuge mit einem Hybrid-Antriebsstrang weisen aufgrund der Vielzahl der ein- zelnen Antriebskomponenten einen sehr geringen Bauraum auf. Daher ist es beson- ders vorteilhaft, einen Hybrid-Antriebsstrang kleiner Baugröße beziehungsweise mit einer flexibel gestaltbaren Anordnung der Komponenten zu verwenden.

Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Funktionseinheiten in einem Per- sonenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größe- rer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung ste- hende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Der hier vorgeschlagene Hyb- rid-Antriebsstrang ist kompakt gestaltbar und ist besonders flexibel hinsichtlich der An- ordnung der Komponenten.

Bevorzugt ist der Generator axial überlappend koaxial zu der Antriebswelle der Ver- brennungskraftmaschine angeordnet. Ein Drehmomentwandler, und bevorzugt auch eine schlupfende Kupplung, sind im gesamten Hybrid-Antriebsstrang nicht vorgese- hen. Dadurch werden ein kompakter Aufbau und ein hoher Wirkungsgrad erreicht. Zu dem ist ein einfaches Konzept einer Trennkupplung einsetzbar, mit welchem schlupf- frei alle gewünschten Schaltzustände einstellbar sind.

Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Sub- compact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Super- mini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio. Bekannte

Voll-Hybride in der Kleinwagenklasse sind der BMW i3, der Audi A3 e-tron oder der Toyota Yaris Hybrid. Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein sche- matischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in

Fig. 1 : schematisch ein Kraftfahrzeug mit einem Hybrid-Antriebsstrang in Längsan- ordnung; und

Fig. 2: schematisch Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug in Queranordnung.

In Fig. 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 14 mit einem Hybrid-Antriebsstrang 1 dar- gestellt, bei welchem eine Verbrennungskraftmaschine 2 und eine elektrische Ma- schine 6 in einer Längsanordnung, also mit ihrer Verbrennerachse 22 und Rotor- achse 24 parallel zu der Längsachse 21 des Kraftfahrzeugs 14 ausgerichtet. Die Ge- neratorachse 23 ist hierbei ebenfalls fluchtend und mit der Verbrennerachse 22 und der Rotorachse 24 angeordnet. Die elektrische Maschine 6 ist mit ihrer Rotorwelle 7 eingangsseitig mit einem ersten Kegelscheibenpaar 18 eines als Umschlingungsge- triebe ausgeführten Getriebes 8 verbunden, welches ein Drehmoment stufenlos ver- änderbar mittels des Umschlingungsmittels 17 und des zweiten Kegelscheiben- paars 19 überträgt. Ausgangsseitig ist des Getriebe 8, hier mittels eines Stirnradge- triebes 30 mit einem Abtrieb 9 verbunden. Der Abtrieb 9 umfasst in der Darstellung ein Differenzial 25, welches ein Drehmoment bedarfsgerecht ein Drehmoment zu einem linken Vorderrad 15 und zu einem rechten Vorderrad 26 aufzweigt. Gemäß einer opti- onalen Ausführungsform ist die Hinterachse, also auch das linke Hinterrad 27 und das rechte Hinterrad 28 als Abtrieb 9 zuschaltbar oder dauerhaft für den Vortrieb des Kraftfahrzeugs 14 nutzbar. Zwischen der Verbrennungskraftmaschine 2 beziehungs- weise deren Antriebswelle 3 und dem eingangsseitigen ersten Kegelscheibenpaar 18 ist ein Generator 4 zwischengeschaltet, welcher bevorzugt als elektrischer An- triebsmotor nutzbar ist. Hierbei ist zwischen der Generatorwelle 5 und der Antriebs- welle 3 eine erste Trennkupplung 11 vorgesehen, welche gemäß einer Ausführungs- form eine kraft-formschlüssige Trennkupplung ist. Zwischen der Generatorwelle 5 und dem eingangsseitigen ersten Kegelscheibenpaar 18 ist weiterhin eine zweite Trenn- kupplung 12 vorgesehen, welche beispielsweise als Reibkupplung ausgeführt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Trennkupplung 11 eine Reibkupp- lung, beispielsweise eine koaxial überlappende Lamellenkupplung innerhalb des Ro- tors des Generators, und die zweite Trennkupplung 12 eine kraft-) formschlüssige Kupplung. Besonders bevorzugt sind beide Trennkupplungen 11 und 12 (kraft-) form- schlüssig ausgeführt. Optional ist hier eine dritte Trennkupplung 13 zwischen der Ro- torwelle 7 und dem eingangsseitigen ersten Kegelscheibenpaar 18 vorgesehen, wobei ein Direktgang 31 (dargestellt mit gestricheltem Pfeil), beispielsweise über ein Stirn- radgetriebe, zwischen der Rotorwelle 7 und dem Abtrieb 9 gebildet ist. In dem hier ge- zeigten Beispiel ist der Hybrid-Antriebstrang 1 vor der Fahrerkabine 20 beziehungs- weise teils unterhalb der Fahrerkabine 20 angeordnet. Bevorzugt ist die Darstellung gegenüber einer tatsächliche Ausführungsform in Längsrichtung gestreckt dargestellt, sodass die Verbrennungskraftmaschine 2 und die elektrische Maschine 7 vor der Fah- rerkabine 20 Platz finden.

In Fig. 2 ist ein Hybrid-Antriebstrang 1 schematisch dargestellt, welcher für eine Quer- anordnung eingerichtet ist, als wo die Verbrennerachse 22, Rotorachse 24 und hier auch der Generatorachse 23 quer zu der Längsachse 21 in einem Kraftfahrzeug 14 (vergleiche Fig. 1 ) angeordnet werden kann. Entsprechend ist der Abtrieb 9 mit dem Schaltschema eines Differenzial 25 angedeutet. Unabhängig davon ist in einer weite- ren optionalen Alternative zu der in Fig. 1 gezeigten Anordnung des Hybrid-An- triebstrangs 1 , ist hier ein Getriebe 8 gezeigt, welches beispielsweise ein schaltbares Stufengetriebe ist. Ein Umschlingungsgetriebe ist hier ebenfalls einsetzbar. Weiterhin weist im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 der Generator 4 einzig getriebeseitig die zweite Trennkupplung 12 auf (und keine erste Trennkupplung 11 wie in Fig. 1 ). Diese zweite Trennkupplung 12 ermöglicht ein Aufladen des Akkumulators mittels der Verbrennungskraftmaschine 2, während die elektrische Maschine 6 ein Drehmoment an den Abtrieb 9 abgibt. Unabhängig davon weist in einer weiteren opti- onalen Alternative zu dem in Fig. 1 gezeigten Hybrid-Antriebstrang 1 die Antriebs- welle 3 zudem ein Zweimassenschwungrad 29 auf, welches Drehmomentschwingun- gen dämpft, sodass eine entsprechende Schwingungslast nicht auf die Generator- welle 5, das Getriebe 8 und den Abtrieb 9 übertragen wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 zu einer anderen Zusammen- setzung der Komponenten im Rahmen der obigen Ausführungsformen zusammen- stellbar sind, bevorzugt die optionalen Merkmale beider Darstellungen jeweils aus- tauschbar beziehungsweise einzeln ergänzbar sind.

Mit dem hier vorgeschlagenen Flybrid-Antriebsstrang ist auf geringem Bauraum eine Vielzahl von Schaltzuständen bei beherrschbarer Komplexität der Einstellung der Schaltzustände ermöglicht.

Bezuqszeichenliste Hybrid-Antriebsstrang

Verbrennungskraftmaschine

Antriebswelle

Generator

Generatorwelle

elektrische Maschine

Rotorwelle

Getriebe

Abtrieb

erste T rennkupplung

zweite Trennkupplung

dritte T rennkupplung

Kraftfahrzeug

linkes Vorderrad

rechtes Vorderrad

Umschlingungsmittel

erstes Kegelscheibenpaar

zweites Kegelscheibenpaar

Fahrerkabine

Längsachse

Verbrennerachse

Generatorachse

Rotorachse

Differential

linkes Hinterrad

rechtes Hinterrad

Zweimassenschwungrad

Stirnradstufengetriebe

Direktgang