Die Erfindung betrifft eine Hybrid-Getriebeeinrichtung mit einer ersten Getriebeein gangswelle und einer zweiten Getriebeeingangswelle, wenigstens einer Antriebsein richtung und einer Verbindungskupplung zur drehfesten Verbindung der ersten Ge triebeeingangswelle und der zweiten Getriebeeingangswelle.

Es ist bekannt, Hybrid-Getriebeeinrichtungen zur Senkung des C02-Ausstoßes von Kraftfahrzeugen zu verwenden. Unter einer Hybrid-Getriebeeinrichtung wird dabei eine Getriebeeinrichtung verstanden, an die ein Verbrennungsmotor und wenigstens eine weitere Antriebseinrichtung ankoppelbar sind. Es ist bekannt, jegliche automati sierten Getriebe zu hybridisieren, beispielsweise Automatgetriebe und Doppelkupp lungsgetriebe. Aus der DE10 201 1 005 451 A1 ist ein Getriebe bekannt, das zwei Elektromotoren aufweist und mit 5 Vorwärtsgängen sowie einem Rückwärtsgang auskommt.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hybrid- Getriebeeinrichtung anzugeben, das für Front-Quer-Anwendungen kompaktbauend ausgestaltet ist und dabei noch mehr Funktionalität bietet.

Zur Lösung dieses Problems wird vorgeschlagen, dass die erste Getriebeeingangs welle eingangsseitig kupplungsfrei ausgebildet ist. Dadurch wird einerseits Bauraum eingespart und andererseits der Wirkungsgrad der Hybrid-Getriebeeinrichtung ver bessert.

Die Eingangsseite der ersten Getriebeeingangswelle ist ohne Kupplung ausgestaltet. Insbesondere ist die Eingangsseite zu einem Verbrennungsmotor gemeint. Es ist also keine Kupplung zwischen einer Kurbelwelle und der ersten Getriebeeingangs welle angeordnet. Trotzdem müssen die Kurbelwelle und die erste Getriebeein gangswelle nicht starr miteinander verbunden sein. Vielmehr kann vorteilhafterweise eine Dämpfungsanordnung vorgesehen sein. Sie sind dann aber drehfest miteinan der verbunden. Die Dämpfungsanordnung kann einen Torsionsdämpfer und/oder einen Tilger und/oder eine Rutschkupplung umfassen. Der Torsionsdämpfer kann vorzugsweise als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein, es sind aber auch weniger aufwändige Ausgestaltungen bekannt. Der Tilger kann bevorzugt als drehzahladaptiver Tilger ausgestaltet sein.

Weiterhin können auch zwei Dämpfungseinrichtungen vorgesehen sein, bspw. ein Zweimassenschwungrad am Ende der Kurbelwelle und ein zweiter Torsionsdämpfer im Getriebe.

Das Getriebe der Hybrid-Getriebeeinrichtung ist vorteilhafterweise als Gangwechsel getriebe ausgebildet. Es hat dann wenigstens zwei diskrete Gangstufen.

Vorteilhafterweise kann das Gangwechselgetriebe wenigstens zwei, insbesondere genau zwei, Teilgetriebe aufweisen. Dies ermöglicht eine erhöhte Funktionalität und bspw. Zugkraftunterstützung sowohl beim Gangwechsel, insbesondere einem ver brennungsmotorischen als auch einem elektrischen Gangwechsel.

Bevorzugt kann wenigstens eines der Teilgetriebe als Gangwechselgetriebe ausge bildet sein. Insbesondere können zwei oder mehr, insbesondere genau zwei, Teilge triebe als Gangwechselgetriebe ausgebildet sein. Ein Teilgetriebe hat dann wenigs tens zwei Gangstufen, die weiteren wenigstens eine Gangstufe.

Vorteilhafterweise kann ein Teilgetriebe genau drei Gangstufen aufweisen. Weiterhin kann ein zweites Teilgetriebe genau zwei Gangstufen aufweisen.

Der Verbrennungsmotor ist, da er fest mit der ersten Getriebeeingangswelle verbun den ist, auch gleichzeitig fest mit einem der Teilgetriebe verbunden.

Vorteilhafterweise weist das Gangwechselgetriebe Zahnräder und Schaltelemente auf. Die Zahnräder sind bevorzugt als Stirnräder ausgebildet. Vorzugsweise ist das Getriebe der Hybrid-Getriebeeinrichtung als Standgetriebe ausgebildet. Bei Standgetrieben sind die Achsen aller Zahnräder im Getriebe relativ zum Getriebegehäuse ortsfest.

Bevorzugt ist das Gangwechselgetriebe als Getriebe in Vorgelegebauweise ausge bildet. Vorzugsweise ist das Gangwechselgetriebe als Stirnradgetriebe ausgebildet. Die Zahnräder sind dann als Stirnräder ausgebildet.

Weiterhin weist das Getriebe vorzugsweise wenigstens zwei Getriebeeingangswellen auf. Bevorzugt weist das Getriebe genau zwei Getriebeeingangswellen auf. Mit drei oder mehr Getriebeeingangswellen kann zwar eine größere Anzahl an Teilgetrieben erzeugt werden, es hat sich aber herausgestellt, dass die beschriebene Funktionali tät mit bereits zwei Getriebeeingangswellen erreicht werden kann.

Vorzugsweise ist die erste Getriebeeingangswelle als Vollwelle ausgebildet. Unab hängig von der Ausgestaltung der ersten Getriebeeingangswelle ist in einer ersten Alternative die zweite Eingangswelle bevorzugt auf der ersten Getriebeeingangswelle gelagert, d.h. sie ist koaxial zu dieser angeordnet und umgreift sie. Sie ist dann eine Hohlwelle. In einer Alternative kann die zweite Getriebeeingangswelle auf einer Ach se mit der ersten Getriebeeingangswelle angeordnet sein, aber axial versetzt.

Bevorzugt kann die Hybrid-Getriebeeinrichtung wenigstens eine, insbesondere ge nau eine, Vorgelegewelle aufweisen. Bei der Verwendung einer einzigen Vorgelege welle ist es dann so, dass eine einzige Anbindungsstelle an das Differenzial vorhan den ist. Dadurch kann Bauraum eingespart werden, was sowohl in radialer als auch in axialer Richtung der Fall ist.

Somit weist das Getriebe in einer bevorzugten Ausführungsform genau drei Wellen auf, nämlich zwei Getriebeeingangswellen und eine Vorgelegewelle, die dann auch die Abtriebswelle ist.

Bei einer Allradvariante des Getriebes kommt immer eine Welle hinzu, die als Ne benabtrieb die zweite Kraftfahrzeugachse antreibt. Eine Gangstufe ist wie eingangs bereits beschrieben eine mechanisch realisierte Übersetzung zwischen zwei Wellen. Die Gesamtübersetzung zwischen Verbren nungsmotor oder Antriebseinrichtung und Rad weist weitere Übersetzungen auf, wo bei die Übersetzungen vor einer Gangstufe, die sogenannten Vorübersetzungen, vom verwendeten Abtrieb abhängen können. Die Nachübersetzungen sind üblicher weise gleich. In einer weiter unten gezeigten Ausführungsform wird die Drehzahl und das Drehmoment einer Antriebseinrichtung mehrmals übersetzt, nämlich durch we nigstens ein Zahnradpaar zwischen der Ausgangswelle der Antriebseinrichtung und einer Getriebeeingangswelle. Dies ist eine Vorübersetzung. Dann folgt ein Zahnrad paar einer Gangstufe mit einer von der Gangstufe abhängigen Übersetzung. Schließ lich folgt ein Zahnradpaar zwischen Vorgelegewelle und Differenzial als Nachüber setzung. Ein Gang weist dann eine Gesamtübersetzung auf, die vom Antrieb und der Gangstufe abhängt. Ohne weitere Angaben bezieht sich ein Gang dann auf die ein gesetzte Gangstufe.

Lediglich der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die aufsteigenden Ziffern der Gangstufen wie üblich auf eine sinkende Übersetzung verweisen. Eine erste Gangstufe G1 hat eine größere Übersetzung als eine zweite Gangstufe G2, etc.

Wird Drehmoment vom Verbrennungsmotor über die erste Gangstufe G1 übertragen, so wird dies als verbrennungsmotorischer Gang V1 bezeichnet. Übertragen die An triebseinrichtung und der Verbrennungsmotor gleichzeitig über die zweite Gangstufe G2 Drehmoment, wird dies als hybridischer Gang H22 bezeichnet. Überträgt nur die Antriebseinrichtung Drehmoment über die zweite Gangstufe G2 wird von einem elektrischen Gang E2 gesprochen.

Im Folgenden bezeichnen Gangstufen Vorwärtsgangstufen. Bevorzugt weist das Ge triebe der Hybrid-Getriebeeinrichtung wenigstens drei Gangstufen oder Überset zungsstufen auf. Die Zahnräder einer Gangstufe können in einer Radebene ange ordnet sein, wenn die Gangstufe zwei Gangräder aufweist. In einer ersten Ausfüh rungsform weist das Getriebe wenigstens vier Gangstufen oder Übersetzungsstufen auf. In einer weiteren Ausführungsform weist das Getriebe vorzugsweise wenigstens fünf, insbesondere genau fünf, Gangstufen oder Übersetzungsstufen auf.

Bevorzugt weist das Getriebe der Hybrid-Getriebeeinrichtung eine Radebene mehr als Gangstufen auf. Bei fünf Gängen sind das sechs Radebenen. Dabei wird die Radebene zur Anbindung des Abtriebs, bspw. eines Differenzials, mitgezählt.

In einer ersten Alternative können alle Gangstufen zumindest eines Teilgetriebes verbrennungsmotorisch und elektrisch oder fluidisch genutzt werden. Dadurch wird eine maximale Anzahl an Gängen bei einer geringen Anzahl von Gangstufen erhal ten. Bevorzugt können alle Gangstufen genau eines Teilgetriebes verbrennungsmo torisch und elektrisch oder fluidisch genutzt werden und die Gangstufen des oder der anderen Teilgetriebe ausschließlich verbrennungsmotorisch.

Vorteilhafterweise kann die Hybrid-Getriebeeinrichtung bzw. das Getriebe frei von einem Umkehr-Zahnrad zur Richtungsumkehr ausgebildet sein. Dementsprechend wird der Rückwärtsgang nicht über den Verbrennungsmotor erzeugt, sondern über den oder wenigstens einen der Elektromotoren. Dabei kann beispielsweise die zweite Gangstufe verwendet werden.

Vorzugsweise können auf der ersten Getriebeeingangswelle Gangzahnräder für alle ungeraden Gangstufen angeordnet sein. Weiterhin können bevorzugt an der zweiten Getriebeeingangswelle Gangräder aller geraden Gangstufen angeordnet sein. Gang räder, auch Gangzahnräder genannt, können als Festräder oder Losräder ausgebil det sein. Sie werden Gangräder genannt, weil sie einer Gangstufe zugeordnet sind.

Bevorzugt befindet sich die größte gerade Gangstufe bzw. eines der ihr zugeordne ten Gangräder am axialen Ende derjenigen Getriebeeingangswelle, die eines der Gangzahnräder der größten geraden Gangstufe trägt. Das axiale Ende ist vorteilhaf terweise auch dem Getriebegehäuse zugewandt. Bevorzugt ist die größte gerade Gangstufe die vierte Gangstufe und/oder die Getriebeeingangswelle ist die zweite Getriebeeingangswelle. Bevorzugt befindet sich die größte ungerade Gangstufe bzw. eines der ihr zugeord neten Gangräder in der Mitte der Gangzahnräder auf der Achse der ersten Getriebe- eingangswele.

Bevorzugt befindet sich die größte elektrische Gangstufe bzw. eines der ihr zugeord neten Gangräder am axialen Ende derjenigen Getriebeeingangswelle, die eines der Gangzahnräder der größten elektrischen Gangstufe trägt. Bevorzugt ist die größte elektrische Gangstufe eine vierte Gangstufe und/oder die Getriebeeingangswelle ist die zweite Getriebeeingangswelle.

Vorzugsweise können auf der zweiten Getriebeeingangswelle von der Außenseite der Hybrid-Getriebeeinrichtung zur Innenseite hin die Gangräder der vierten Gang stufe und der zweiten Gangstufe angeordnet sein.

Vorzugsweise können auf der ersten Getriebeeingangswelle von der Außenseite der Hybrid-Getriebeeinrichtung zur Innenseite hin die Gangräder der dritten Gangstufe, der ersten Gangstufe und der fünften Gangstufe angeordnet sein.

Vorzugsweise kann die Hybrid-Getriebeeinrichtung genau eine Antriebseinrichtung aufweisen. Als eine Antriebseinrichtung zählt dabei eine Anordnung einer oder meh rerer Antriebseinrichtungen, die an einer bestimmten Stelle der Hybrid- Getriebeeinrichtung angreifen. D.h. dass bspw. bei Ausbildung der Antriebseinrich tung als Elektromotor auch mehrere kleine Elektromotoren als ein Elektromotor an gesehen werden, wenn sie ihr Drehmoment an einem einzigen Ausgangspunkt summieren.

Vorteilhafterweise kann die Antriebseinrichtung der zweiten Getriebeeingangswelle zugeordnet sein. Die über die erste Getriebeeingangswelle und die über die zweite Getriebeeingangswelle realisierten Gänge bilden jeweils ein Teilgetriebe. Man kann also auch sagen, dass ausschließlich einem Teilgetriebe eine Antriebseinrichtung zugeordnet ist. Bevorzugt weist die Hybrid-Getriebeeinrichtung wenigstens zwei, ins besondere genau zwei, Teilgetriebe auf. Vorzugsweise ist die Antriebseinrichtung sowohl als Motor als auch als Generator ausgebildet. Dann kann sie auch zur Energiespeicherladung verwendet werden.

Vorzugsweise ist die Antriebseinrichtung an die größte Gangstufe desjenigen Teilge triebes angebunden, dem sie zugeordnet ist.

Vorzugsweise ist die Antriebseinrichtung an eine axial außen gelegene Gangstufe, genauer gesagt an eines der Zahnräder der Gangstufe, des Getriebes angebunden.

An dieser Stelle sei festgestellt, dass in der vorliegenden Erfindung eine Verbindung oder Wirkverbindung jegliche kraftflussmäßige Verbindung auch über andere Bautei le des Getriebes hinweg bezeichnet. Eine Anbindung bezeichnet dagegen den ersten Verbindungspunkt zur Antriebsmomentübertragung zwischen Antriebsmaschine und Getriebe.

Eine Anbindung an eine Gangstufe, also eines ihrer Gangzahnräder, kann dabei über ein Zahnrad erfolgen. Gegebenenfalls ist ein zusätzliches Zwischenrad erforder lich, um den Achsabstand zwischen der Ausgangswelle der Antriebseinrichtung und der Getriebeeingangswelle zu überbrücken. Durch die Anbindung der Antriebsein richtung an ein Gangzahnrad kann eine weitere Radebene, die nur zur Anbindung der Antriebseinrichtung vorhanden wäre, vermieden werden.

Vorteilhafterweise kann wenigstens eines der axial äußeren Gangräder, die auf der Achse der Getriebeeingangswellen angeordnet sind, als Festrad ausgebildet sein. Bevorzugt können beide axial äußeren Gangräder als Festräder ausgebildet sein. Dann wird die Antriebseinrichtung an ein Festrad auf der zweiten Getriebeeingangs welle angebunden. Die Antriebseinrichtung kann also bevorzugt in einer sogenann ten P3-Anordnung, also am Getrieberadsatz, angeordnet sein.

Bevorzugt kann die Antriebseinrichtung an die vierte Gangstufe angebunden sein. Vorzugsweise kann die Antriebseinrichtung zum elektrischen oder fluiden Vorwärts- Anfahren verwendet werden. Dabei kann die Antriebseinrichtung vorteilhafterweise mit den Gangrädern des zweiten Ganges gekoppelt sein. Die Antriebseinrichtung kann bevorzugt als einzige Antriebsquelle zum Anfahren verwendet werden. Ebenso kann die Antriebseinrichtung zum elektrischen oder fluiden Rückwärtsfahren verwen det werden. Bevorzugt kann auch hier vorgesehen sein, dass die Antriebseinrichtung die einzige Antriebsquelle beim Rückwärtsfahren ist. Dann gibt es weder verbren nungsmotorische noch hybridische Rückwärtsgänge.

Vorzugsweise kann die Antriebseinrichtung achsparallel zur ersten Getriebeein gangswelle angeordnet sein. Sie ist dann vorzugsweise auch achsparallel zur zwei ten Getriebeeingangswelle und zur Vorgelegewelle. Unter einer achsparallelen An ordnung werden in der vorliegenden Erfindung nicht nur vollständig parallele Anord nungen verstanden, es kann auch eine Neigung bzw. ein Winkel zwischen der Längsachse der Getriebeeingangswellen und der Längsachse des Elektromotors vorliegen. Vorzugsweise ist ein Winkel zwischen der Längsachse eines Elektromo tors und der Längsachse der Getriebeeingangswellen kleiner gleich 10°, weiter vor zugsweise kleiner als 5° und insbesondere 0° vorgesehen. Leichte Schrägstellungen der Antriebseinrichtung im Vergleich zum Getriebe können sich aus Bauraumgrün den ergeben.

Vorzugsweise kann die Achse der Antriebseinrichtung in Einbauposition oberhalb der Achse der Getriebeeingangswelle liegen. Im Folgenden wird immer auf die Einbau position referenziert, während der Montage kann die Hybrid-Getriebeeinrichtung auch auf dem Kopf stehen. Derartige Positionen sind aber für die folgende Beschreibung irrelevant. Während die achsparallele Anordnung es auch ermöglicht, dass sich eine der Antriebseinrichtung unterhalb der Achse der Getriebeeingangswelle befindet ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung und damit ihre Achsen oberhalb der Getriebeeingangswelle positioniert ist. Bei dieser Anordnung kann die Packungsdichte maximiert werden.

Vorzugsweise kann die Achsen der Antriebseinrichtung in Einbauposition oberhalb der Achsen einer oder mehrerer Vorgelegewellen und/oder einer oder mehrerer Ab- triebswellen liegen. Die Antriebseinrichtung liegt also oberhalb der genannten Kom ponenten der Stirnradgetriebeanordnung. Alternativ kann man dementsprechend sa gen, dass die Achse der Antriebseinrichtung in Einbauposition die oberste Achse der Hybrid-Getriebeeinrichtung ist.

Die Antriebseinrichtung kann in axialer Richtung bevorzugt auf gleicher Höhe wie das Gangwechselgetriebe angeordnet sein. Bevorzugt kann der Überlapp in axialer Rich tung mehr als 75% betragen, vorteilhafterweise ist er 100%. Hier ermittelt sich der Überlapp anhand des Gehäuses der Antriebseinrichtung . Die Ausgangswelle der An triebseinrichtung ist nicht berücksichtigt.

Vorteilhafterweise kann die Antriebseinrichtung drehfest mit der zweiten Getriebeein gangswelle verbunden, insbesondere an die zweite Getriebeeingangswelle ange bunden, sein. Bei Anordnung der zweiten Getriebeeingangswelle derart, dass diese über die erste Getriebeeingangswelle mit dem Verbrennungsmotor verbindbar ist, kann die Antriebseinrichtung in vielen Betriebssituationen als parallele Antriebsquelle zum Verbrennungsmotor eingesetzt werden.

Vorzugsweise kann die Antriebseinrichtung als Elektromotor ausgebildet sein. Elekt romotoren sind verbreitet in Hybrid-Getriebeeinrichtungen.

Alternativ kann die Antriebseinrichtung als Fluidkraftmaschine ausgebildet sein. Es gibt neben Elektromotoren andere Kraftmaschinen, deren Einsatz in Hybrid- Getriebeeinrichtungen denkbar ist. Diese können ebenfalls motorisch, also unter Energieverbrauch, oder generatorisch, also energieumwandelnd, betrieben werden. Im Fall einer Fluidkraftmaschine ist der Energiespeicher bspw. ein Druckspeicher.

Die Energieumwandlung besteht dann im Wandeln der Energie aus dem Verbren nungsmotor in einen Druckaufbau.

Vorteilhafterweise kann die Antriebseinrichtung unter Last geschaltet werden. Unter einer Lastschaltung wird hier wie üblich verstanden, dass am Abtrieb der Hybrid- Getriebeeinrichtung während eines Gangwechsels bspw. der Antriebseinrichtung keine Zugkraftunterbrechung auftritt. Eine Verringerung des am Abtrieb vorhandenen Drehmomentes ist möglich, aber keine vollständige Unterbrechung.

Zu einer rein elektrischen Lastschaltung kann bspw. eine elektrische Achse wie wei ter unten beschrieben verwendet werden.

Dadurch kann das Kraftfahrzeug durchgehend in großen Geschwindigkeitsbereichen bspw. ausschließlich elektrisch gefahren werden, wobei die Übersetzung, also der Gang, jeweils im Hinblick auf Drehzahl und Drehmoment der Antriebseinrichtung op timiert gewählt sind.

Die Verbindungskupplung dient zur Kopplung der Teilgetriebe. Sie ist aber auch eine Kupplung zur Verbindung der zweiten Getriebeeingangswelle mit dem Verbren nungsmotor, wobei die Verbindung über die erste Getriebeeingangswelle verläuft.

Vorzugsweise kann die Verbindungskupplung am in das Getriebe weisenden Ende der zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet sein. Dadurch wird es möglich, zwei Kupplungen motorseitig vorzusehen, mit denen sowohl die erste Getriebeeingangs welle als auch die zweite Getriebeeingangswelle mit dem Verbrennungsmotor ver bindbar sind.

Vorteilhafterweise kann die Verbindungskupplung als Teil einer zweiseitigen Schalt einrichtung ausgebildet sein. Die Verbindungskupplung ist aufgrund ihrer Positionie rung in eine zweiseitige Schalteinrichtung integrierbar. Vorzugsweise kann die Schalteinrichtung die Verbindungskupplung und die Schaltkupplung der höchsten Gangstufe aufweisen. Bei geschlossener Verbindungskupplung kann der Verbren nungsmotor durch die Antriebseinrichtung synchronisiert werden, während die Zug kraft durch eine weiter unten noch ausführlicher beschriebene elektrische Achse ge stützt wird. Die Synchronisierung durch die Antriebseinrichtung ist bei allen verbren nungsmotorischen Gängen möglich, außer bei der mit der Verbindungskupplung zu sammen eine zweiseitige Schalteinrichtung bildenden Schaltkupplung. Hier ist daher die höchste Gangstufe des Getriebes gewählt, da hier die Zugkraftanforderungen am geringsten sind. Bei diesen Schaltvorgängen bleibt die Verbindungskupplung wäh rend des gesamten Schaltvorgangs geschlossen.

In der vorliegenden Erfindung wird unter einer Schalteinrichtung eine Anordnung mit einem oder zwei Schaltelementen verstanden . Die Schalteinrichtung ist dann einsei tig oder zweiseitig ausgebildet. Ein Schaltelement kann eine Kupplung oder eine Schaltkupplung sein. Eine Kupplung dient der drehfesten Verbindung zweier Wellen und eine Schaltkupplung der drehfesten Verbindung einer Welle mit einer auf ihr drehbar gelagerten Nabe, bspw. einem Losrad. Die Verbindungskupplung ist dem entsprechend wie eine Schaltkupplung und bevorzugt auch als Teil einer Schaltkupp lung ausgebildet und wird alleine deswegen Kupplung genannt, weil sie zwei Wellen miteinander verbindet. Kupplungen zur Verbindung der Getriebeeingangswellen mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors sind nicht vorgesehen.

Vorzugsweise kann zumindest ein Teil der Kupplungen und/oder Schaltkupplungen als Klauenkupplungen ausgebildet sein. Insbesondere können alle Kupplungen und Schaltkupplungen als Klauenkupplungen ausgebildet sein.

Vorteilhafterweise kann auf der ersten Getriebeeingangswelle wenigstens eine Schalteinrichtung angeordnet sein. In einer ersten Alternative kann genau eine Schaltkupplung auf der ersten Getriebeeingangswelle angeordnet sein. Alternativ können auf der ersten Getriebeeingangswelle wenigstens zwei, insbesondere genau zwei, Schalteinrichtungen angeordnet sein. Diese können vorteilhafterweise als zweiseitige Schalteinrichtung ausgebildet sein .

Eine der Schalteinrichtungen auf der ersten Getriebeeingangswelle umfasst vor zugsweise eine Schaltkupplung und eine Kupplung.

Vorteilhafterweise kann die zweite Getriebeeingangswelle schalteinrichtungsfrei und/oder losradfrei ausgebildet sein. Bevorzugt kann auf der zweiten Getriebeein gangswelle wenigstens ein Festrad angeordnet sind. Insbesondere können auf der zweiten Getriebeeingangswelle wenigstens zwei, insbesondere genau zwei, Festrä der angeordnet sein. Bevorzugt kann auf der ersten Getriebeeingangswelle wenigstens ein, insbesondere genau ein, Losrad angeordnet sein.

Bevorzugt können auf der ersten Getriebeeingangswelle wenigstens zwei, insbeson dere genau zwei, Festräder angeordnet sein.

Vorteilhafterweise kann jeder Gangstufe ein Festrad und ein Losrad zugeordnet sein und zwar jeweils ein einziges Festrad und ein einziges Losrad. Weiterhin können je des Festrad und Losrad immer eindeutig einer einzigen Gangstufe zugeordnet sein, das heißt es gibt keine Windungsgänge unter Verwendung eines Zahnrades für meh rere Gänge. Gleichwohl können die verbrennungsmotorischen Gänge zwei und vier wie unten beschrieben als Windungs- oder Koppelgänge angesehen werden, da die erste Getriebeeingangswelle bei der Bildung der Gänge zwischengeschaltet ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Hybrid-Getriebeeinrichtung bzw. das Getriebe genau drei zweiseitige Schalteinrichtungen zur Erzeugung fünf verbren nungsmotorischer Gangstufen aufweisen. Dabei bildet die Verbindungskupplung vor teilhafterweise einen Teil einer der zweiseitigen Schalteinrichtungen.

Vorzugsweise kann ein Differenzial in axialer Richtung auf Höhe einer Dämpfungs einrichtung am Ende einer einer Getriebeeingangswelle angeordnet sein. Vorteilhaf terweise kann ein Zahnrad zur Anbindung des Differenzials axial außen auf einer Vorgelegewelle angeordnet sein. Die Anbindung kann vorzugsweise an der Seite des Verbrennungsmotors erfolgen.

Bevorzugt kann die Hybrid-Getriebeeinrichtung wenigstens eine, insbesondere ge nau eine, Vorgelegewelle aufweisen. Bei der Verwendung einer einzigen Vorgelege welle ist es dann so, dass eine einzige Anbindungsstelle an das Differential vorhan den ist. Dadurch kann Bauraum eingespart werden, was sowohl in radialer als auch in axialer Richtung der Fall ist. Bevorzugt können auf der Vorgelegewelle wenigstens zwei, insbesondere genau zwei, Schalteinrichtungen angeordnet sein. Weiterhin können vorteilhafterweise ge nau vier Losräder auf der Vorgelegewelle angeordnet sein. Die Schalteinrichtungen auf der Vorgelegewelle können vorteilhafterweise alle zweiseitig ausgebildet sein.

Die auf der Vorgelegewelle angeordneten Schalteinrichtungen können in axialer Richtung gegenüber einer oder mehreren Schalteinrichtungen auf einer der, insbe sondere der ersten, Getriebeeingangswelle versetzt angeordnet sein. Insbesondere können sie in axialer Richtung eine Schalteinrichtung auf der ersten Getriebeein gangswelle einschließen. Das heißt, dass sie nicht nur axial versetzt sind, sondern dass sich die eine Schalteinrichtung auf der Vorgelegewelle bei Betrachtung eines Radsatzschemas links der Schalteinrichtung auf der ersten Getriebeeingangswelle und die andere rechts davon befindet. Betrachtet man das Getriebe mit Blickrichtung längs zum Getriebe sitzt die eine Schalteinrichtung vor und die andere hinter der Schalteinrichtung auf der ersten Getriebeeingangswelle. Die eingeschlossene Schalteinrichtung ist vorteilhafterweise an einem Ende der zweiten Getriebeein gangswelle angeordnet.

Vorzugsweise können alle Schaltelemente der Schalteinrichtungen auf der Vorgele gewelle als Schaltkupplungen ausgestaltet sein.

Bevorzugt kann sich auf der Vorgelegewelle wenigstens ein, insbesondere genau ein, Festrad zur Bildung einer Vorwärtsgangstufe befinden. Daneben kann sich auf der Vorgelegewelle ein Festrad zur Herstellung einer Verbindung mit dem Differential befinden, dieses ist aber kein Festrad zur Bildung einer Vorwärtsgangstufe.

Vorteilhafterweise kann ein einziges Festrad zur Bildung einer Vorwärtsgangstufe auf der Vorgelegewelle angeordnet sein, und auf beiden Seiten des Festrades wenigs tens ein Losrad angeordnet sein. Bevorzugt befinden sich auf beiden Seiten des Festrades wenigstens zwei, insbesondere genau zwei, Losräder.

Weiterhin kann die Hybrid-Getriebeeinrichtung eine Steuerungseinrichtung aufwei sen. Diese ist dazu ausgebildet, das Getriebe wie beschrieben zu steuern. Beispielsweise kann ein Gangwechsel auf zwei unterschiedliche Arten durchgeführt werden:

Erstens kann die Antriebseinrichtung beim Synchronisieren unterstützen. Ein mögli cher verbrennungsmotorischer Gangwechsel vom ersten verbrennungsmotorischen Gang in den zweiten verbrennungsmotorischen Gang kann dann folgendermaßen vollzogen werden:

Anfangs sind die Verbindungskupplung und die Schaltkupplung der ersten Gangstufe geschlossen. In der weiter unten gezeigten Schaltmatrix ist die Verbindungskupplung als offen dargestellt, weil sie lastfrei ist. Für den beschriebenen Wechsel ist ein Schließen aber vorteilhaft.

Zur Entlastung der auszulegenden Schaltkupplung kann die Antriebseinrichtung das Moment des Verbrennungsmotors generatorisch ausgleichen, sodass der Verbren nungsmotor unter Last bleiben kann. Das Moment des Verbrennungsmotors kann dabei etwas abgesenkt werden, sodass die Antriebseinrichtung das erforderliche Moment auch aufbringen kann. Dann wird die Schaltkupplung der ersten Gangstufe geöffnet.

Die Synchronisation auf den neuen Gang erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die Antriebseinrichtung die dynamische Drehzahlregelung übernimmt und am Verbren nungsmotor das Moment konstant bleibt oder nur eine langsame Momentänderung erfolgt. Dann kann die Schaltkupplung der neuen Gangstufe geschlossen werden.

Die Verbindungskupplung bleibt geschlossen.

Dadurch erhält man kurze Schaltzeiten aufgrund kurzer Synchronisationsphasen. Auch wird die Batterie während der Schaltung geladen. Zur Abstützung der Zugkraft kann eine elektrische Achse eingesetzt werden, ansonsten kommt es während der Schaltung zu einer Zugkraftunterbrechung.

Um diese Zugkraftunterbrechung auch ohne elektrische Achse abzufangen kann ei ne Schaltung alternativ auch folgenermaßen vorgenommen werden: Während der Verbrennungsmotor den Gang wechselt, stützt die Antriebseinrichtung über einen der elektrischen Gänge die Zugkraft. Dann muss sich der Verbrennungs motor auf den neuen Gang aus eigener Kraft synchronisieren. Bei einem Wechsel vom ersten in den zweiten verbrennungsmotorischen Gang ist anfangs die Schalt kupplung der ersten Gangstufe geschlossen. Die Schaltkupplung der zweiten Gang stufe wird geschlossen, ist aber bei geöffneter Verbindungskupplung nicht im Dreh momentpfad des Verbrennungsmotors. Allerdings kann damit der elektrische Gang E2 verwendet werden.

Es erfolgt ein Lastabbau am Verbrennungsmotor, sodass die Schaltkupplung der ers ten Gangstufe entlastet wird. Gleichzeitig erfolgt ein Lastaufbau an der Antriebsein richtung, um die Zugkraft über E2 zu stützen.

Dann wird die Schaltkupplung der ersten Gangstufe geöffnet, und der Verbren nungsmotor regelt die Drehzahl so, dass die Verbindungskupplung synchron wird, dann wird die Verbindungskupplung geschlossen. Nach dem Schließen der Verbin dungskupplung ist die Momentaufteilung zwischen dem Verbrennungsmotor und der Antriebseinrichtung frei wählbar, der zweite verbrennungsmotorische Gang ist einge legt.

Dadurch wird ein guter Schaltkomfort erreicht auch ohne elektrisch angetriebene Hin terachse.

Insbesondere kann auch zwischen den beiden Schaltverfahren gewechselt werden. Bspw. kann die Steuerungseinrichtung die erste Alternative bei einem sportlichen Fahrmodus oder einem geringen Ladezustand der Batterie der Antriebseinrichtung verwenden.

Die zweite Alternative kann dagegen verwendet werden, wenn die Schaltung mit viel Zugkraft erfolgen soll. Dies ist bspw. in einem Komfort-Modus der Fall.

Zum Laden der Batterie und Fahrt mit einer elektrischen Achse kann vorgesehen werden, die Verbindungskupplung zu schließen, sodass der Verbrennungsmotor die Antriebseinrichtung als Generator zur Stromerzeugung antreiben kann. Daneben betrifft die Erfindung einen Hybrid -Antriebsstrang mit einer Hybrid- Getriebeeinrichtung und wenigstens einer elektrischen Achse, insbesondere Hinter achse. Der Hybrid-Antriebsstrang zeichnet sich dadurch aus, dass die Hybrid - Getriebeeinrichtung wie beschrieben ausgebildet ist. Dieser Aufbau ist bevorzugt mit einer einzigen Antriebseinrichtung in der Hybrid-Getriebeeinrichtung angeordnet. Ei ne elektrische Achse ist dabei eine Achse mit einem dieser zugeordneten Elektromo tor. Die Abgabe von Antriebsmoment durch den Elektromotor der elektrischen Achse erfolgt also im Kraftfluss erst hinter der Hybrid-Getriebeeinrichtung. Bevorzugt ist die elektrische Achse eine Montageeinheit. Die Montageeinheit kann auch ein eigenes Getriebe zur Übersetzung des Antriebsmomentes des Elektromotors der elektrischen Achse aufweisen. Dieses ist vorzugsweise als Gangwechselgetriebe ausgestaltet.

Bei der Verwendung einer elektrischen Achse kann diese das Antriebsmoment ab stützen.

Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer Hybrid-Getriebeeinrichtung. Das Kraftfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass die Hybrid-Getriebeeinrichtung wie beschrieben ausgebildet ist.

Vorteilhafterweise ist die Hybrid-Getriebeeinrichtung als Front-Quer- Getriebeeinrichtung im Kraftfahrzeug anordnet.

Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeug eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Hybrid-Getriebeeinrichtung auf. Die Steuerungseinrichtung kann also Teil der Hybrid- Getriebeeinrichtung sein, muss es aber nicht.

Vorzugsweise ist im Kraftfahrzeug eine Batterie angeordnet, die einen elektrischen Betrieb des Kraftfahrzeugs für wenigstens 15 Minuten ermöglicht. Alternativ kann für einen rein elektrischen Betrieb der Verbrennungsmotor mit einem der Elektromotoren als Generator Strom erzeugen, der direkt an den anderen Elektromotor geht. Weiterhin kann das Kraftfahrzeug einen Druckspeicher aufweisen. Dieser kann zum Betrieb einer Fluidkraftmaschine verwendet werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der fol genden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und Figuren. Dabei zeigen:

Figur 1 ein Kraftfahrzeug,

Figur 2 ein erstes Radsatzschema,

Figur 3 eine erste Schaltmatrix,

Figur 4 eine zweite Schaltmatrix,

Figur 5 ein zweites Radsatzschema, und

Figur 6 ein drittes Radsatzschema.

Figur 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Verbrennungsmotor 2 und einer Hybrid- Getriebeeinrichtung 3. Die Hybrid-Getriebeeinrichtung 3 umfasst wie weiter unten detaillierter beschrieben wird einen Elektromotor und Schaltelemente, sodass sie als Montageeinheit verbaut werden kann. Dies ist aber nicht zwingend, grundsätzlich kann der Radsatz auch ohne bereits angeschlossene Elektromotoren eine Montage einheit bilden. Zur Steuerung der Hybrid-Getriebeeinrichtung 3 ist eine Steuerungs einrichtung 4 vorhanden. Diese kann Teil der Hybrid-Getriebeeinrichtung 3 oder des Kraftfahrzeugs 1 sein.

Der Hybrid-Antriebsstrang 5 des Kraftfahrzeugs 1 kann neben dem Verbrennungs motor 2 und der Hybrid-Getriebeeinrichtung 3 auch wenigstens eine elektrische Ach se 6 aufweisen. Die elektrische Achse 6 ist bevorzugt die Hinterachse, wenn die Hyb rid-Getriebeeinrichtung 3 als Front-Quer-Getriebe angeordnet ist und die Vorderach se 7 antreibt und umgekehrt. Figur 2 zeigt die Hybrid-Getriebeeinrichtung 3 und insbesondere ihr Gangwechselge triebe 8 in Form eines Radsatzschemas. Im Folgenden wird die Hybrid- Getriebeeinrichtung 3 beginnend von dem Verbrennungsmotor 2 beschrieben. Die Kurbelwelle 9 ist über eine Dämpfungseinrichtung 10 mit der ersten Getriebeein gangswelle 12 verbunden. Die Dämpfungseinrichtung 10 kann einen Torsionsdämp fer und/oder einen Tilger, insbesondere drehzahladaptiven Tilger, und/oder eine Rutschkupplung umfassen. Eine zweite Getriebeeingangswelle 14 ist auf der ersten Getriebeeingangswelle 12 gelagert.

Auf der zweiten Getriebeeingangswelle 14 sind zwei Festräder 16 und 18 angeord net. Dabei ist das Festrad 16 das Festrad der vierten Gangstufe G4 und das Festrad 18 das Festrad der zweiten Gangstufe G2.

Die zweite Getriebeeingangswelle 14 weist zwei Enden auf, nämlich ein zur Außen seite der Hybrid-Getriebeeinrichtung 3 weisendes Ende 20 und ein zur Innenseite der Hybrid-Getriebeeinrichtung 3 weisendes Ende 22. Die erste Getriebeeingangswelle 12 weist ein motorseitiges Ende 21 und ein motorabgewandtes Ende 23 auf, wobei hier auf die Position im Vergleich zum Verbrennungsmotor 2 referenziert ist.

Die Kupplung K3 kann die Teilgetriebe 26 und 28 verbinden. Das Teilgetriebe 26 weist die ungeraden Gangstufen G1 , G3 und G5. Das Teilgetriebe 28 weist die gera den Gangstufen G2 und G4 auf.

Auf der ersten Getriebeeingangswelle 12 gelagert folgt in der Schalteinrichtung S1 eine Schaltkupplung E. Mittels der Schaltkupplung E kann ein Losrad 24 drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle 12 verbunden werden. Das Losrad 24 ist dabei das Losrad der fünften Gangstufe G5.

Auf der ersten Getriebeeingangswelle 12 folgen noch die Festräder 30 und 32, wobei das Festrad 30 das Festrad der ersten Gangstufe G1 und das Festrad 32 des Fest rades der dritten Gangstufe G3 darstellen. Die zweite Getriebeeingangswelle 14 ist somit schaltelementfrei und losradfrei aus gebildet. Auf der ersten Getriebeeingangswelle 12 ist eine Schalteinrichtung S1 an geordnet. Die Schalteinrichtung S1 umfasst die die Kupplung K3 und die Schaltkupp lung E und ist dementsprechend zweiseitig ausgebildet.

Die Drehachse der ersten Getriebeeingangswelle 12 und der zweiten Getriebeein gangswelle 14 ist dabei mit A1 bezeichnet.

Zur Verbindung mit einem Differential 34 und zur Bildung der Übersetzungs- oder Gangstufen weist die Hybrid-Getriebeeinrichtung 3 eine einzige Vorgelegewelle 36 auf. Auf der Vorgelegewelle 36 sind zwei Schalteinrichtungen S2 und S3 mit den Schaltkupplungen A, B, C und D zur Verbindung der Losräder 38, 40, 42 und 44 mit der Vorgelegwelle 36 angeordnet. Als einziges gangbildendes Festrad ist das Fest rad 46 zwischen den Losrädern 38 bis 44 auf der Vorgelegewelle 36 platziert. Die Zuordnung zu den Gangstufen ergibt sich anhand der Gangstufenzahlen G1 bis G5 unterhalb der auf der Vorgelegewelle 36 angeordneten Zahnräder. Das Festrad 48 ist kein gangbildendes Festrad, es verbindet die Vorgelegewelle 36 mit dem Differen tial 34 als sogenannte Abtriebskonstante. Anhand dieses Schemas kann man fol gendes zu den Vorwärts-Gangstufen feststellen:

Jeder Gangstufe G1 bis G5 ist ein Festrad und ein Losrad zugeordnet und zwar je weils ein einziges Festrad und ein einziges Losrad. Jedes Festrad und Losrad ist immer eindeutig einer einzigen Gangstufe zugeordnet, das heißt es gibt keine Win dungsgänge unter Verwendung eines Zahnrades für mehrere Gangstufen. Gleich wohl können die Gangstufen G2 und G4 als Koppelgänge angesehen werden, da die erste Getriebeeingangswelle 12 bei der Bildung der Gangstufen G2 und G4 zwi schengeschaltet ist.

Der Elektromotor EM2 ist wie gezeigt angebunden, und zwar an den axial äußeren Zahnrad 16. Dadurch ist es möglich, den Elektromotor EM2 ohne zusätzliches Zahn rad auf der Getriebeeingangswelle 14 anzubinden, wodurch Bauraum eingespart wird. Insbesondere kann durch die Anbindung des Elektromotors EM2 an dem axial äußersten Zahnrad 16 eine axial extrem kurz bauende Hybrid-Getriebeeinrichtung 3 geschaffen werden.

Der Elektromotor EM2 bzw. seine Längsachse ist parallel zur Getriebeeingangswelle 12 angeordnet.

Figur 3 zeigt eine erste Schaltmatrix zu der Hybrid-Getriebeeinrichtung 3 nach Figur 2, bei der erkennbar ist, dass fünf verbrennungsmotorische Gänge V1 bis V5 reali siert sind. Im Gegensatz zu einem klassischen Doppelkupplungsgetriebe, bei dem beim Schalten der Vorwärtsgänge Kupplungen im Wechsel geöffnet und geschlos sen werden, werden die geraden verbrennungsmotorischen Gänge V2, V4 dadurch erreicht, dass die Kupplung K3 geschlossen ist und die ungeraden verbrennungsmo torischen Gänge durch das Öffnen der Kupplung K3 erreicht wird. Ein Wechsel zwi schen den Teilgetrieben findet also vorzugsweise durch das Öffnen bzw. Schließen der Kupplung K3 statt. Im Gegensatz zu klassischen Doppelkupplungsgetrieben ist also der Einsatz der Kupplung abweichend realisiert. Wie bereits auch aus Figur 2 ersichtlich ist bei jedem der verbrennungsmotorischen Vorwärtsgänge genau eine der Schaltkupplungen A bis E geschlossen und im Kraftfluss.

Figur 4 zeigt eine zweite Schaltmatrix zu der Hybrid-Getriebeeinrichtung 3 nach Figur 2, bei der erkennbar ist, dass zwei elektromotorische (Vorwärts-)Gänge E2 und E4 realisiert sind. Hierfür werden dann lediglich die zweite Getriebeeingangswelle 14 und das Schaltelement S2 mit je einer der Kupplungen B oder D eingesetzt.

Figur 5 zeigt eine alternative Anordnung des Gangwechselgetriebes 8 der Hybrid- Getriebeeinrichtung 3. Gleiche Bezugszeichen beschreiben dabei gleiche Bauteile.

Im Vergleich zu Figur 2 sind aber nur die Losräder 42 und 44 samt der Schalteinrich tung S3 von der Vorgelegewelle 36 auf die erste Getriebeeingangswelle 12 verlegt worden und dementsprechend die Festräder 30 und 32 von der ersten Getriebeein gangswelle 12 auf die Vorgelegewelle 36. Die Figuren 3 und 4 sind somit auch für Figur 5 gültig. Figur 6 zeigt eine weitere alternative Anordnung des Gangwechselgetriebes 8 der Hybrid-Getriebeeinrichtung 3. Im Vergleich zu Figur 2 ist die Anordnung der Gangstu fen G1 bis G5 gespiegelt zur Ebene der Gangstufe G3, zusätzlich wurde die zweite Getriebeeingangswelle 14 in Verlängerung der ersten Getriebeeingangswelle 12 an geordnet. Bevorzugt kann unabhängig von den weiteren Merkmalen der Hybrid- Getriebeeinrichtung 3 kann also die zweite Getriebeeingangswelle 14 auf einer Ach se A1 mit der ersten Getriebeeingangswelle 12 angeordnet sein, aber axial versetzt. Auch hier sind die Figuren 3 und 4 weiter gültig.

Bezuqszeichen Kraftfahrzeug

Verbrennungsmotor

Hybrid-Getriebeeinrichtung

Steuerungseinrichtung

Hybrid-Antriebsstrang

elektrische Achse

Vorderachse

Gangwechselgetriebe

Kurbelwelle

Dämpfungseinrichtung

erste Getriebeeingangswelle

zweite Getriebeeingangswelle

Festrad

Festrad

Ende

Ende

Ende

Ende

Losrad

Teilgetriebe

Teilgetriebe

Festrad

Festrad

Differenzial

Vorgelegewelle

Losrad

Losrad

Losrad

Losrad

Festrad

Zahnrad 50 motorzugewandtes Ende

K3 Kupplung

51 Schalteinrichtung

52 Schalteinrichtung

53 Schalteinrichtung

A Schaltkupplung

B Schaltkupplung

C Schaltkupplung

D Schaltkupplung

E Schaltkupplung

EM2 Elektromotor

A1 Achse

A2 Achse

A3 Achse

A4 Achse