Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für einen Hybridantrieb mit einer Brenn kraftmaschine und einer elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug, ferner einen Hyb- ridantrieb mit einer solchen Getriebeanordnung sowie ein Verfahren zum Steuern ei nes Hybridantriebs.

Aus der WO 2016/120066 A1 ist ein Verfahren und zum Steuern eines verstellbaren Getriebes für den Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs bekannt. Der Hybrid-Antriebs- sträng umfasst einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine und eine Ge schwindigkeitsänderungsvorrichtung mit einem Planetengetriebe. Das Planetenge triebe umfasst ein Sonnenrad und ein Hohlrad, die jeweils über eine steuerbare Kupp lung mit der Motorwelle des Verbrennungsmotors koppelbar sind. Der Planetenträger des ersten Planetengetriebes ist mit dem Hohlrad eines auf einer parallelen Achse angeordneten zweiten Planetengetriebes antriebsverbunden. Das zweite Planetenge triebe umfasst ein zweites Sonnenrad, zweite Planetenräder und einen zweiten Plane tenträger, der mit einem Differentialgetriebe einer Fahrzeugachse antriebsverbunden ist. Die elektrische Maschine ist mit dem zweiten Sonnenrad antriebsverbunden. Es ist eine Kupplung vorgesehen, mit der das zweite Sonnenrad und das zweite Hohlrad miteinander verblockt werden können, um die Fahrzeugachse wahlweise allein mittels der elektrischen Maschine oder zusammen mit dem Verbrennungsmotor anzutreiben.

Aus der WO 2018/014983 A1 ist eine Getriebeanordnung für ein Hybridfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einer elektrischen Maschine bekannt, wobei über die Getriebeanordnung ein erstes Antriebsdrehmoment der Verbrennungskraft maschine und ein zweites Antriebsdrehmoment der elektrischen Maschine auf zumin dest eine Antriebswelle des Hybridfahrzeugs übertragbar ist. Die Getriebeanordnung weist ein erstes Planetengetriebe mit einem ersten Sonnenrad, ersten Hohlrad, ersten Planetenträger und ersten Planetenrädern auf. Das erste Hohlrad ist mit dem Verbren nungsmotor antriebsverbunden, das erste Sonnenrad ist mit der elektrischen Ma schine antriebsverbunden, und der erste Planetenträger ist mit einem zweiten Plane tenträger eines im Leistungspfad nachgelagerten zweiten Planetengetriebes antriebs verbunden. Das zweite Planetengetriebe hat zwei Sonnenräder, die mit auf dem zwei ten Planetenträger angeordneten Planetenrädern kämmen, von denen das eine Son nenrad über eine Kupplung an einem ortsfesten Bauteil abstützbar ist, und das andere Sonnenrad mit einem nachgelagerten Differentialgetriebe antriebsverbunden ist.

Aus der WO 2012/007031 A1 ist ein Elektroantrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor und einer Getriebeeinheit bekannt. Die Getriebeeinheit weist ein Plane tengetriebe und ein Differentialgetriebe auf, die koaxial zueinander angeordnet sind. Es ist eine Schaltkupplung vorgesehen, die in drei Schaltpositionen überführt werden kann, und zwar zwei unterschiedliche Schaltstufen sowie eine Leerlaufstellung.

Brennkraftmaschinen und elektrische Maschinen haben unterschiedliche Drehzahlbe reiche und unterschiedliche Effizienzbereiche. Dabei müssen die Antriebsanordnun gen imstande sein, bei unterschiedlichsten Fahrbedingungen - beispielsweise einer Radschlupf-Situation mit unterschiedlichen Haftverhältnissen an den Rädern bis hin zu Fahrzeughöchstgeschwindigkeit - einen passenden Betriebsmodus bereitzustel len. Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften besteht bei Hybrid-Fahrzeugen, die eine Brennkraftmaschine und eine elektrische Maschine zum gemeinsamen Antrieb einer Antriebsachse aufweisen, das Problem, dass die Antriebsanordnungen nicht für alle Fahrzustände einen effizienten Betriebsmodus ermöglichen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Getriebeanordnung für einen Hybridantrieb mit einer Brennkraftmaschine und einer elektrischen Maschine vorzuschlagen, die mehrere Betriebsmodi für einen möglichst effizienten Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht. Ferner soll eine Hybridantriebsanordnung mit einer solchen Getriebeanordnung sowie ein Verfahren zur Steuerung einer Hybridantriebsanord nung vorgeschlagen werden.

Als eine Lösung wird eine Getriebeanordnung für einen Hybridantrieb mit einer Brenn kraftmaschine und einer elektrische Maschine vorgeschlagen, umfassend: ein Stufen getriebe mit einem Stufengetriebe-Eingangsteil, das mit der Brennkraftmaschine ver bindbar ist, und mit einer Schaltkupplung, die ausgestaltet ist, um das Stufengetriebe- Eingangsteil und ein Stufengetriebe-Ausgangsteil wahlweise über eine erste Schalt stufe mit einem ersten Übersetzungsverhältnis oder über eine zweite Schaltstufe mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis zu verbinden, oder voneinander zu trennen; ein Untersetzungsgetriebe, das ein mit der elektrischen Maschine verbindbares Überset zungsgetriebe-Eingangsteil aufweist und ausgestaltet ist, um eine in das Überset zungsgetriebe-Eingangsteil eingeleitete Drehbewegung auf ein Übersetzungsge- triebe-Ausgangsteil ins Langsame zu übersetzen; ein Überlagerungsgetriebe mit ei nem ersten Eingangsteil, das mit dem Stufengetriebe-Ausgangsteil antriebsverbunden ist, einem zweiten Eingangsteil, das mit dem Überlagerungsgetriebe-Ausgangsteil an triebsverbunden ist, und einem Ausgangsteil, wobei das erste Eingangsteil, das zweite Eingangsteil und das Ausgangsteil untereinander eine ausgleichende Wirkung haben; eine Differentialgetriebeeinheit mit einem Differentialkorb, der mit dem Ausgangsteil des Überlagerungsgetriebes antriebsverbunden und koaxial zu diesem angeordnet ist, sowie einem ersten Differential-Ausgangsteil zum Antreiben einer ersten Antriebswelle und einem zweiten Differential-Ausgangsteil zum Antreiben einer zweiten Antriebs welle; eine steuerbare erste Kupplung, die zwischen zwei Teilen von dem ersten Ein gangsteil, dem zweiten Eingangsteil und dem Ausgangsteil des Überlagerungsgetrie bes wirksam angeordnet ist; und eine steuerbare zweite Kupplung, die im Leistungs pfad zwischen dem Ausgangsteil des Überlagerungsgetriebes und einer von der ers ten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle angeordnet ist.

Ein Vorteil der Getriebeanordnung ist, dass diese mehrere Betriebsmodi für einen möglichst effizienten Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht. Insbesondere können die in das Überlagerungsgetriebe von der Brennkraftmaschine und der elektrischen Ma schine eingeleiteten Leistungen aufsummiert werden, um gemeinsam das Differential getriebe beziehungsweise die zugehörige Antriebsachse anzutreiben. Dabei ist mittels der elektrischen Maschine in vorteilhafter Weise auch eine stufenlose Leistungsüber tragung in einem begrenzten Regelbereich möglich, so dass die Getriebeanordnung insgesamt als stufenloses Getriebe (CVT, continuously varible transmisstion) ver wendbar ist. Weiter ist es möglich, dass nur eine der beiden Antriebsquellen Leistung abgibt. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei Bedarf durch das Abkoppeln der vom Differen tial angetriebenen Antriebswellen und Nutzung des Überlagerungsgetriebes als Durchtrieb eine direkte antriebsmäßige Verbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine hergestellt werden. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass der Verbrennungsmotor die elektrische Maschine antreiben kann, so dass letztere - insbesondere wenn die Batterie leer ist - im Generatorbetrieb mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln und die Batterie wieder aufladen kann. Ein umgekehrter Betriebsmodus ermöglicht, dass die elektrische Maschine als Anlasser betrieben werden kann, um die Brennkraftmaschine anzutreiben. Um diese Funktionen zu erreichen, sind mehrere Ausführungen möglich, welche sich durch die Anordnung der zweiten Kupplung voneinander unterscheiden. Nach einer ersten Ausführung kann die zweite Kupplung im Leistungspfad zwischen dem Diffe rentialkorb und einer der Ausgangswellen beziehungsweise Seitenwellen angeordnet sein. Gemäß einer zweiten Ausführung kann die zweite Kupplung im Leistungspfad zwischen dem Ausgangsteil des Überlagerungsgetriebes und dem Differentialkorb an geordnet sein. Für beide Ausführungen gilt, dass die genannten Betriebsmodi zur Leis tungsübertragung zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotor, um den Verbren nungsmotor zu starten beziehungsweise elektrische Energie zu erzeugen, durch Öff nen der zweiten Kupplung und Schließen der ersten Kupplung bewerkstelligt werden. Nach einer dritten Ausführung kann die zweite Kupplung auch zwischen dem Differen tialkorb und einem ortsfesten Gehäuse angeordnet sein. In diesem Fall werden die genannten Betriebsmodi zur Leistungsübertragung zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotor, um den Verbrennungsmotor zu starten beziehungsweise elektrische Energie zu erzeugen, durch Schließen der zweiten Kupplung und Öffnen der ersten Kupplung erreicht. Hierdurch wird ein Freiheitsgrad des Überlagerungsgetriebes fi xiert, das heißt ein in das Überlagerungsgetriebe von der Brennkraftmaschine über das erste Getriebe beziehungsweise von der elektrischen Maschine über das zweite Getriebe in das Überlagerungsgetriebe eingeleitetes Drehmoment wird am drehfest gehaltenen Differentialkorb abgestützt und auf die jeweils andere Maschine übertra gen.

Einzelne Elemente der Getriebeanordnung sind jeweils mit anderen Elementen zur Übertragung von Drehmoment antriebsverbunden. Dabei soll mit der Formulierung drehend antreibbar oder antriebsverbunden jeweils die Möglichkeit mit umfasst sein, dass zwischen einem antreibenden Element und dem hiervon drehend angetriebenen Element noch ein oder mehrere weitere Elemente im Leistungspfad zwischengeschal tet sein können.

Die erste Getriebeeinheit ist als Stufengetriebe gestaltet, das auch als Mehrgangge triebe bezeichnet werden kann. Das Stufengetriebe überträgt eine vom Verbrennungs motor eingeleitete Drehbewegung mit verschiedenen Übersetzungen ins Langsame auf das Überlagerungsgetriebe. Dabei kann ein Gesamtübersetzungsverhältnis für den ersten Gang beispielsweise zwischen 2,25 und 6,25 und für den zweiten Gang zwischen 1 ,5 und 4 liegen. Für die Mehrgangfunktion ist eine Schaltkupplung vorge sehen, die das Stufengetriebe wahlweise in eine erste Schaltstellung überführen kann, in der Drehmoment von dem Getriebeeingangsteil auf das Getriebeausgangsteil mit einem ersten Übersetzungsverhältnis übertragen wird, und in eine zweite Schaltstel lung, in der Drehmoment vom Eingangsteil auf das Ausgangsteil mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis übertragen wird. In einer möglichen dritten Schaltstellung ist die Drehmomentübertragung unterbrochen.

In weiterer Konkretisierung kann das Stufengetriebe eine Eingangswelle mit einem ersten Antriebsrad und einem zweiten Antriebsrad aufweisen, die auf der Eingangs welle drehbar gelagert sind, wobei die steuerbare Schaltkupplung wahlweise das erste Antriebsrad oder das zweite Antriebsrad mit der Eingangswelle verbinden oder von dieser trennen kann; und eine zur Eingangswelle parallele Zwischenwelle mit einem ersten Zwischenrad, das mit dem ersten Antriebsrad in Eingriff ist, und einem zweiten Zwischenrad, das mit dem zweiten Antriebsrad in Eingriff ist.

Die Schaltkupplung kann beispielsweise folgende Komponenten aufweisen: ein Ein gangsteil, das mit der Eingangswelle drehfest verbunden ist, ein erstes Ausgangsteil, das mit dem ersten Antriebsrad drehtest verbunden ist, ein zweites Ausgangsteil, das mit dem zweiten Antriebsrad drehtest verbunden ist, und ein Koppelelement, welches das Eingangsteil optional mit dem ersten Ausgangsteil oder dem zweiten Ausgangsteil zur Übertragung eines Drehmoments koppeln oder entkoppeln kann. Das Koppelele ment kann in Form einer Schiebemuffe gestaltet sein, die auf dem Eingangsteil dreh test gehalten und gegenüber diesem mittels eines Aktuators axial verschiebbar ist. Die Schiebemuffe kann in einer Neutralposition (T0) gegenüber dem ersten und zweiten Ausgangsteil frei drehbar sein, in der ersten Schaltposition (T1 ) mit dem ersten Aus gangsteil und in der zweiten Schaltposition (T2) mit dem zweiten Ausgangsteil drehtest verbunden sein.

Zur Leistungsübertragung auf das Überlagerungsgetriebe kann eines der beiden Zwi schenräder der ersten Getriebestufe mit dem ersten Eingangsteil des Überlagerungs getriebes antriebsverbunden sein. Hierfür kann das Überlagerungsgetriebe-Eingangs teil ein Ringrad aufweisen beziehungsweise hiermit verbunden sein, mit dem das an treibende erste oder zweite Zwischenrad in Verzahnungseingriff ist.

Nach einer möglichen Ausführungsform können das erste Eingangsteil des Überlage rungsgetriebes und der Differentialkorb koaxial zueinander angeordnet und um eine Drehachse relativ zueinander drehbar gelagert sein. Dabei kann das erste Eingangsteil des Überlagerungsgetriebes insbesondere auf dem Differentialkorb drehbar gelagert sein. Der Differentialkorb kann zumindest teilweise radial innerhalb eines mit dem Ein gangsteil des Überlagerungsgetriebes verbundenen Gehäuseteils angeordnet sein.

Das Überlagerungsgetriebe kann als Planetengetriebe mit den Gliedern Hohlrad, Son nenrad, Planetenräder und Planetenträger gestaltet sein. Dabei kann das erste Ein gangsteil beispielsweise mit dem Hohlrad fest verbunden beziehungsweise als solches gestaltet sein, und das zweite Eingangsteil beispielsweise mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes fest verbunden beziehungsweise als solches gestaltet sein, wobei auch eine umgekehrte Zuordnung möglich ist. Das zweite Eingangsteil des Überlage rungsgetriebes kann nach einer Ausführungsform eine Hohlwelle umfassen, die mit einem zweiten Ausgangsteil der zweiten Getriebeeinheit drehfest verbunden sein kann. Die Hohlwelle kann koaxial zum Differentialkorb beziehungsweise einem Hülse nansatz des Differentialkorbs drehbar angeordnet sein. Eine mit einem der Differential- Ausgangsteile verbundene Zwischenwelle kann sich somit durch die Hohlwelle bezie hungsweise den Hülsenansatz hindurch erstrecken.

Die zweite Getriebeeinheit kann beispielsweise als Stirnradgetriebe oder Zugmittelge triebe gestaltet sein, beziehungsweise ein solches umfassen, wobei zwischen der von der elektrischen Maschine antreibbaren zweiten Getriebeeingangswelle und dem mit dem Überlagerungsgetriebe verbundenen zweiten Getriebeausgangsteil ein oder mehrere Stirnradstufen beziehungsweise ein Zugmittel zur Leistungsübertragung vom Schnellen ins Langsame vorgesehen sein können.

Eine von der ersten und/oder zweiten Getriebeeinheit in das Überlagerungsgetriebe eingeleitete Drehbewegung kann auf das im Leistungspfad nachgelagerte Differential getriebe übertragen werden. Hierfür ist insbesondere vorgesehen, dass das Aus gangsteil des Überlagerungsgetriebes fest mit dem Differentialkorb antriebsverbunden ist, so dass sie gemeinsam um eine Drehachse rotieren. Insbesondere können das Überlagerungsgetriebe-Ausgangsteil und der Differentialkorb einteilig gestaltet sein, ohne hierauf eingeschränkt zu sein. Die zweite Getriebeeinheit ist vorzugsweise mit festem Übersetzungsverhältnis gestaltet, wobei prinzipiell auch eine Ausführung als Mehrganggetriebe möglich ist.

Zum Aufheben eines Freiheitsgrades des Überlagerungsgetriebes ist die erste Kupp lung vorgesehen, die als Formschlusskupplung gestaltet sein kann. In Konkretisierung kann die erste Kupplung ein erstes Kupplungsteil aufweisen, das drehfest mit dem ersten Eingangsteil des Überlagerungsgetriebes verbunden ist, und ein zweites Kupp lungsteil, das drehfest mit dem Ausgangsteil des Überlagerungsgetriebes verbunden ist, wobei das erste Kupplungsteil und das zweite Kupplungsteil miteinander zur Über tragung von Drehmoment verbindbar oder voneinander trennbar sind. In geschlosse nem Zustand der ersten Kupplung sind die Räder des Überlagerungsgetriebes blockiert und drehen gemeinsam mit dem Differentialkorb um die Drehachse. In geöff netem Zustand der ersten Kupplung sind die Räder des Überlagerungsgetriebes relativ zueinander drehbar und haben untereinander eine ausgleichende Wirkung. Die zweite Kupplung, die insbesondere als Formschlusskupplung gestaltet sein kann, ist im Leistungspfad zwischen dem Ausgangsteil des Überlagerungsgetriebes und der Fahrzeugachse beziehungsweise dessen Seitenwellen angeordnet. Die zweite Kupp- lung ist ausgestaltet, um wahlweise Drehmoment zwischen dem Überlagerungsge triebe und der Antriebsachse zu übertragen oder die Antriebsachse von dem davor liegenden Antriebsstrang abzukoppeln. Nach einer möglichen Ausführungsform kann die zweite Kupplung ein erstes Kupplungsteil aufweisen, das drehfest mit einem Aus gangsteil des Differentialgetriebes verbunden ist, und ein zweites Kupplungsteil, das mit einer Zwischenwelle der Antriebsachse drehfest verbunden ist. Das erste und zweite Kupplungsteil sind wahlweise miteinander verbindbar, um Drehmoment auf die Antriebsachse zu übertragen, oder voneinander trennbar, so dass die Antriebsachse abgekoppelt ist. Eine solche Ausführung mit zwischen dem Differentialausgangsteil und Seitenwelle angeordneter Kupplung kann auch als Seitenwellenabschaltung be- zeichnet werden. Wie oben bereits beschrieben, kann die zweite Kupplung auch an anderer Stelle im Leistungspfad angeordnet sein.

Nach einer möglichen Ausführungsform kann die erste Kupplung und/oder zweite Kupplung eine Schaltmuffe aufweisen, um das jeweilige erste Kupplungsteil und das zweite Kupplungsteil miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. Die Schaltmuffe kann von einem Schaltelement eines Aktuators axial bewegt werden.

Die erste und die zweite Kupplung können von einer einzigen Aktuatoranordnung be tätigt werden, ohne hierauf eingeschränkt zu sein. Die Aktuatoranordnung kann eine Schaltstange aufweisen, die von einem Aktuatorantrieb ausgehend von einer mittleren Stellung in eine erste Axialstellung und eine entgegengesetzte zweite Axialstellung axial bewegbar ist. Auf der Schaltstange können ein erstes Schaltelement zum Betä tigen der ersten Kupplung und ein zweites Schaltelement zum Betätigen der zweiten Kupplung angeordnet sein. Eine mögliche Zuordnung der Schaltzustände kann wie folgt sein: in der mittleren Stellung der Schaltstange ist die erste Kupplung mittels des ersten Schaltelements geschlossen und die zweite Kupplung mittels des zweiten Schaltelements geschlossen; in der ersten Axialstellung der Schaltstange ist die erste Kupplung mittels des ersten Schaltelements geschlossen und die zweite Kupplung mittels des zweiten Schaltelements geöffnet; und in der zweiten Axialstellung der Schaltstange ist die erste Kupplung mittels des ersten Schaltelements geöffnet und die zweite Kupplung mittels des zweiten Schaltelements geschlossen. In weiterer Konkre tisierung kann die Aktuatoranordnung ein Federelement aufweisen, welches das erste Schaltelement gegen einen ersten Stangenanschlag und das zweite Schaltelement gegen einen zweiten Stangenanschlag in entgegengesetzte axiale Richtungen beauf schlagt. Ferner kann ein erster ortsfester Endanschlag vorgesehen sein, gegen den sich das erste Schaltelement axial abstützen kann, wenn die Schaltstange in eine vom Federelement auf das erste Schaltelement wirkende Kraftrichtung bewegt wird, und ein zweiter Endanschlag, gegen den sich das zweite Schaltelement axial abstützen kann, wenn die Schaltstange in eine vom Federelement auf das zweite Schaltelement wirkende Kraftrichtung bewegt wird. In der ersten Axialstellung der Schaltstange ist das erste Schaltelement gegen den ersten Endanschlag abgestützt, so dass die erste Kupplung geschlossen ist, und das zweite Schaltelement ist von dem zweiten Endan- schlag entfernt, so dass die zweite Kupplung geöffnet ist. In der Mittelposition der Schaltstange sind beide Schaltelemente gegen den jeweiligen Endanschlag axial ab gestützt beziehungsweise positioniert, so dass beide Kupplungen geschlossen sind. In der zweiten Axialstellung der Schaltstange ist das zweite Schaltelement gegen den zweiten Endanschlag abgestützt, so dass die zweite Kupplung geschlossen ist, und das erste Schaltelement ist von dem ersten Endanschlag entfernt, so dass die erste Kupplung geöffnet ist. Das Federelement kann auf der Schaltstange zwischen dem ersten Schaltelement und dem zweiten Schaltelement angeordnet sein und diese axial voneinander weg beaufschlagen. Das Federelement kann insbesondere in Form einer Schraubenfeder gestaltet sein.

Die oben genannte Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Flybridantriebsanordnung umfassend: eine Brennkraftmaschine; eine elektrische Maschine; eine Getriebeanord nung nach zumindest einer der oben genannten Ausführungsformen, wobei das Ein gangsteil der ersten Getriebeeinheit mit der Brennkraftmaschine antriebsverbunden ist, und das Eingangsteil der zweiten Getriebeeinheit mit der elektrischen Maschine antriebsverbunden ist; eine Speicheranordnung zum Speichern von elektrischer Ener gie; und eine Steuereinheit zum Steuern der elektrischen Maschine und der ersten und zweiten Kupplung. Eine solche Hybridantriebsanordnung kann als alleiniger Antrieb für ein Kraftfahrzeug zum Antreiben einer vorderen oder hinteren Antriebsachse verwen det werden. Alternativ kann die Hybridantriebsanordnung auch als einer von mehreren Antrieben für ein mehrachsgetriebenes Kraftfahrzeug verwendet werden. Als weitere Lösung der oben genannten Aufgabe wird eine Antriebsstranganordnung für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, umfassend: eine primäre Antriebsachse, die von einer primären elektrischen Maschine drehend antreibbar ist; eine sekundäre An triebsachse mit einer Hybridantriebsanordnung, die nach einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen gestaltet ist, wobei die primäre Antriebsachse und die sekundäre Antriebsachse mechanisch voneinander getrennt sind; eine Speicherano rdnung zum Speichern von elektrischer Energie, wobei die Speicheranordnung mit der primären elektrischen Maschine und mit der elektrischen Maschine der Hybridan triebsanordnung elektrisch verbunden ist; und eine Steuereinheit (ECU) zum Steuern der primären elektrischen Maschine und der Hybridantriebsanordnung.

Die Antriebsstranganordnung weist entsprechend dieselben Vorteile auf, wie die Hyb ridantriebsanordnung beziehungsweise Getriebeanordnung, so dass abkürzend auf obige Beschreibung verwiesen wird. Alle im Zusammenhang mit der Getriebeanord nung beziehungsweise Hybridantriebsanordnung beschriebenen Merkmale können in der Antriebsstranganordnung verwirklicht werden. Die elektrische Maschine wandelt Energie um und kann als Motor oder Generator arbeiten. Im Motorbetrieb wandelt die elektrische Maschine elektrische Energie in mechanische Energie um, so dass die An triebsachse des Kraftfahrzeugs beziehungsweise die Brennkraftmaschine angetrieben werden kann. Im Generatorbetrieb wandelt die elektrische Maschine mechanische Energie in elektrische Energie um, welche dann in der Batterie gespeichert werden kann. Insgesamt wird eine Hybridantriebsanordnung bereitgestellt, die diverse Be triebsmodi, insbesondere mit stufenloser Übersetzung ermöglicht.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern einer genannten Hybridanordnung kann folgende Schritte umfassen: Schließen der ersten Kupplung und Öffnen der zweiten Kupplung; Betreiben der elektrischen Maschine im Generatormodus, wobei die Brennkraftmaschine die elektrische Maschine bei geöffneter zweiter Kupplung an treibt, so dass die elektrische Maschine die von der Brennkraftmaschine eingeleitete mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt; und Speichern der elektri schen Energie in der Speicheranordnung beziehungsweise Zuführen an einen ande ren Verbraucher ("serieller Modus")

In diesem Betriebsmodus kann die Batterie mittels der Brennkraftmaschine aufgeladen werden, weswegen dieser Modus auch als Lademodus („Charge mode“) bezeichnet werden kann. Das Laden der Batterie kann bei stillstehendem Fahrzeug erfolgen. Durch die zusätzliche elektrische Energie wird folglich eine Reichweitenverlängerung („ränge extender“) für eine rein elektrische Fahrt erreicht. Hierfür kann die elektrische Energie zu einem späteren Zeitpunkt für eine emissionsfreie Fahrt mittels eines pri mären Elektroantriebs bei abgeschalteter Brennkraftmaschine verwendet werden („elektrischer Modus“) beziehungsweise für eine kurzfristige Leistungserhöhung mit tels des Hybridantriebs („boost“). Der Hauptantrieb kann durch einen leistungsstarken Elektroantrieb gebildet werden, der die primäre Antriebsachse antreibt. In diesem Fall können beide elektrische Maschinen nach Bedarf auf die elektrische Speicheranord nung zugreifen. Nach einem alternativen Betriebsmodus, der bei geschlossener erster Kupplung und geöffneter zweiter Kupplung durchgeführt werden kann, kann die elekt rische Maschine im Motormodus die Brennkraftmaschine kurzzeitig antreiben, um diese aus dem Stillstand zu starten („ICE Start“).

Nach einer weiteren Verfahrensführung der Hybridanordnung können die erste und zweite Kupplung geschlossen werden, und die elektrische Maschine kann im Motor modus betrieben werden, um elektrische Energie aus der Speicheranordnung in me chanische Energie umzuwandeln, so dass die elektrische Maschine und die Brenn kraftmaschine gemeinsam das Überlagerungsgetriebe beziehungsweise die hiermit antriebsverbundene Antriebsachse antreiben ("paralleler Modus").

Bei einer Ausführungsform mit Mehrganggetriebe sind insbesondere folgende Verfah rensführungen möglich: in der ersten Schaltposition des Stufengetriebes wird Drehmo ment von der Brennkraftmaschine mit einem ersten Übersetzungsverhältnis auf die Antriebsachse übertragen (erster Gang). In der zweiten Schaltposition überträgt das Stufengetriebe entsprechend Drehmoment mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis auf die Antriebsachse (zweiter Gang). Die elektrische Maschine kann in beiden Gän gen variabel gesteuert werden, so dass die beiden Antriebsquellen gemeinsam über lagert die Antriebsachse antreiben. Mittels der Kopplung von elektrischer Maschine und Brennkraftmaschine ist eine Lastpunktverschiebung der Brennkraftmaschine in Bereiche mit höherem Wirkungsgrad möglich („load point shifting“). Es ist auch mög lich, dass die elektrische Maschine oder die Brennkraftmaschine alleine das Überla gerungsgetriebe beziehungsweise die Antriebsachse antreibt. Zum alleinigen Antrieb mittels der elektrischen Maschine werden die erste und die zweite Kupplung geschlos sen und die Schaltkupplung geöffnet, und die elektrische Maschine im Motormodus betrieben.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnungsfigu ren erläutert. Hierin zeigt:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Getriebeanordnung beziehungsweise Hybridan ordnung für eine Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs im Längsschnitt,

Figur 2 die Getriebeanordnung aus Figur 1 in perspektivischer Darstellung mit weg geschnittenem Gehäuse,

Figur 3 eine Einzelheit der Getriebeanordnung aus Figur 1 in vergrößerter Darstel lung,

Figur 4 eine Übersicht von möglichen Betriebsmodi der Hybridantriebsanordnung aus Figur 1 ,

Figur 5 eine Hybridantriebsanordnung in einer leicht abgewandelten Ausführungs form in schematischer Darstellung,

Figur 6 eine Antriebsstranganordnung eines Kraftfahrzeugs mit einer Hybridan triebsanordnung nach Figur 5 schematisch.

Die Figuren 1 bis 4, welche nachstehend gemeinsam beschrieben werden, zeigen eine erfindungsgemäße Getriebeanordnung 2 beziehungsweise Hybridantriebsanordnung 1 zum Antreiben einer Fahrzeugachse. Die Hybridantriebsanordnung 1 umfasst eine Brennkraftmaschine 37, eine elektrische Maschine 30 und die Getriebeanordnung 2.

Die Getriebeanordnung 2 ist ausgestaltet, um ein erstes Antriebsmoment von der Brennkraftmaschine 37 und/oder ein zweites Antriebsmoment von der elektrischen Maschine 30 auf eine Antriebsachse des Fahrzeugs zu übertragen. Hierfür weist die Getriebeanordnung 2 eine der Brennkraftmaschine zugeordnete erste Getriebeeinheit 3, eine der elektrischen Maschine zugeordnete zweite Getriebeeinheit 4, ein Überla gerungsgetriebe 5 mit einem ersten Eingangsteil 50, das mit der ersten Getriebeeinheit 3 verbunden ist, einem zweiten Eingangsteil 51 , das mit der zweiten Getriebeeinheit 4 verbunden ist, und einem Ausgangsteil 8, das mit einem im Leistungspfad nachgela gerten Differentialgetriebe 9 verbunden ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein erstes Antriebsteil 10 der ersten Getriebeeinheit 3 auf einer ersten Drehachse A1 angeordnet, ein zweites Antriebsteil 20 der zweiten Getriebeeinheit 4 auf einer zweiten Drehachse A2 angeordnet, und das Überlagerungsgetriebe 5 auf einer dritten Dreh achse A3. Die Drehachsen A1 , A2, A3 verlaufen parallel zueinander, wobei auch an dere Konstruktionen beziehungsweise Anordnungen möglich sind. Es ist eine steuer bare erste Kupplung 62 vorgesehen, um zwei der drei Glieder (50, 51 , 8) des Überla gerungsgetriebes 5 wahlweise miteinander zu koppeln oder voneinander zu trennen. Eine steuerbare zweite Kupplung 67 ist im Leistungspfad zwischen dem Ausgangsteil 8 des Überlagerungsgetriebes 5 und zumindest einer der Seitenwellen der Fahrzeug achse angeordnet.

Die erste Getriebeeinheit 3 ist bei der vorliegenden Ausführungsform als Stufenge triebe gestaltet, ohne darauf eingeschränkt zu sein. Das Stufengetriebe 3 ermöglicht eine Leistungsübertragung vom Verbrennungsmotor auf das Überlagerungsgetriebe mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen beziehungsweise eine Unterbre chung der Leistungsübertragung. Zum Schalten ist eine steuerbare Schaltkupplung 12 vorgesehen, die auch als Schalteinheit bezeichnet werden kann.

Insbesondere umfasst das Stufengetriebe 3 ein erstes Antriebsrad 14 und ein zweites Antriebsrad 15, die auf der Eingangswelle 10 drehbar gelagert sind, sowie eine zur Eingangswelle 10 parallele Zwischenwelle 16 mit einem ersten Zwischenrad 17, das mit dem ersten Antriebsrad 14 in Eingriff ist, und einem zweiten Zwischenrad 18, das mit dem zweiten Antriebsrad 15 in Eingriff ist. Die Schaltkupplung 12 ist axial zwischen dem ersten und zweiten Antriebrad 14, 15 angeordnet ist und ausgestaltet ist, um wahlweise das erste Antriebsrad 14 oder das zweite Antriebsrad 15 mit der Eingangs welle 10 zu verbinden oder von dieser zu trennen. Die Eingangswelle 10 kann insbe sondere koaxial zur Ausgangswelle der Brennkraftmaschine angeordnet und mit die ser permanent drehstarr verbunden sein. Die Eingangswelle 10 ist mittels Lagermitteln 13, 13‘ in einem ortsfesten Gehäuse 20 um die erste Drehachse A1 drehbar gelagert. Die Eingangswelle 10 kann mit einer Längsbohrung und mehreren Querbohrungen zur Schmiermittelversorgung der Lagerabschnitte für das erste Antriebsrad 14 und das zweite Antriebrad 15 versehen sein. Axial zwischen dem ersten Antriebsrad 14 und zweiten Antriebsrad 15 ist ein Eingangsteil 11 vorgesehen, das drehfest und axial fest mit der Eingangswelle 10 verbunden ist.

Die Schaltkupplung 12 ist von einem Aktuator 22 steuerbar. Je nach Schaltstellung (T0, T1 , T2) der Kupplung 12 lassen sich mehrere Schaltstufen realisieren. Eine erste Schaltstufe ist durch das erste Räderpaar, das heißt erstes Antriebsrad 14 und erstes Zwischenrad 17, gebildet, so dass Drehmoment von der Eingangswelle 10 auf das erste Eingangsteil 50 des Überlagerungsgetriebes 5 mit einem ersten Übersetzungs verhältnis i1 übertragen wird (erster Gang). Eine zweite Schaltstufe ist durch das zweite Räderpaar, das heißt zweites Antriebsrad 15 und zweites Zwischenrad 18, ge bildet, mit der Drehmoment mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis i2 auf das Über lagerungsgetriebe 5 übertragbar ist (zweiter Gang). In einer neutralen Position (T0) sind beide Antriebsräder 14, 15 von dem Eingangsteil 11 beziehungsweise der Ein gangswelle 10 abgekoppelt.

Die Schaltkupplung 12 umfasst neben dem Eingangsteil 11 insbesondere ein erstes Ausgangsteil 24, das mit dem ersten Antriebsrad 14 drehfest verbunden ist, ein zwei tes Ausgangsteil 25, das mit dem zweiten Antriebsrad 15 drehfest verbunden ist, und ein Koppelelement 23, welches das Eingangsteil 11 optional mit dem ersten Aus gangsteil 14 oder dem zweiten Ausgangsteil 15 zur Übertragung eines Drehmoments koppeln kann. Das Koppelelement 23 ist hier in Form einer Schiebemuffe gestaltet, die auf dem Eingangsteil 11 drehtest gehalten und gegenüber diesem mittels des Aktua tors 22 axial verschiebbar ist. Die Schiebemuffe ist in einer Neutralposition (TO) ge genüber dem ersten und zweiten Ausgangsteil 24, 25 frei drehbar, in der ersten Schalt position (T1 ) mit dem ersten Ausgangsteil 24 und in der zweiten Schaltposition (T2) mit dem zweiten Ausgangsteil 25 drehfest verbunden.

Die Betätigung der Schiebemuffe erfolgt über den Aktuator 22, der insbesondere einen elektromotorischen Drehantrieb 26 und eine Wandlereinheit 27 umfassen kann, wel che eine Drehbewegung in eine Linearbewegung umwandelt. Die Wandlereinheit 27 weist vorliegend einen Spindeltrieb auf mit einer drehend antreibbaren Spindel und einer Spindelhülse, die bei Drehung der Spindel axial bewegt wird. An der Spindel hülse ist eine Schaltgabel 28 befestigt, die mit zwei Gleitsteinen in eine Ringnut der Schiebemuffe 23 eingreift. Der Aktuator 22 ist von einer elektronischen Regeleinheit 29 ansteuerbar und kann von dieser bedarfsweise, in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Kraftfahrzeugs angesteuert werden. Es versteht sich, dass auch andere elektro mechanische Aktuatoren verwendet werden können, oder auch elektromagnetische, hydraulische oder pneumatische Aktuatoren.

Die beiden Zwischenräder 17, 18 sind drehfest mit der Zwischenwelle 16 verbunden. Die Verbindung kann durch Formschluss, beispielsweise mittels einer Keilwellenver bindung, und/oder Stoffschluss wie einer Schweißverbindung realisiert werden, wobei auch eine einteilige Ausgestaltung zumindest eines der Räder mit der Welle möglich ist. Die Zwischenwelle 16 ist in dem Gehäuse 20 mittels Lagermitteln 19, 19‘ um die Drehachse A4 drehbar gelagert ist, die parallel zur Drehachse A1 der Eingangswelle 10 verläuft.

Die Zwischenwelle 16 ist ferner parallel zur Drehachse A3 des Überlagerungsgetriebes 5 beziehungsweise des Differentialgetriebes 9 angeordnet. Zur Leistungsübertragung ist das zweite Zwischenrad 18 mit einem Ringrad 31 zum Antreiben des ersten Ein gangsteils 50 des Überlagerungsgetriebes 5 in Eingriff. Das zweite Zwischenrad 18 kämmt mit dem zweiten Antriebsrad 15 und mit dem Ringrad 31. Hierdurch ist eine Doppelfunktion gegeben, was hinsichtlich Teilezahl und Baugröße günstig ist. Insbe sondere kann das Stufengetriebe 3 mit nur fünf drehmomentübertragenden Rädern konstruiert werden, nämlich erstes Antriebsrad 14, zweites Antriebsrad 15, erstes Zwi schenrad 17, zweites Zwischenrad 18 und Ringrad 31. Das Ringrad 31 ist fest mit einem Trägerelement 6 des Überlagerungsgetriebes 5 verbunden, das in dem ortsfes ten Gehäuse 20 um die Drehachse A3 drehbar gelagert ist. Die genannten Räder des Stufengetriebes 3 können beispielsweise als Stirnräder mit Schrägverzahnung gestal tet sein. Die konkrete Ausgestaltung der Räder beziehungsweise Zähnezahlen richtet sich nach den technischen Anforderungen und Bauraumverhältnissen. Dabei kann ein Gesamtübersetzungsverhältnis für den ersten Gang beispielsweise zwischen 2,25 und 6,25 und für den zweiten Gang beispielsweise zwischen 1 ,5 und 4 liegen.

Die zweite Getriebeeinheit 4 ist mit einer elektrischen Maschine 30 antriebsverbunden. Die elektrische Maschine 30 weist insbesondere einen Stator 31 und einen hierzu drehbaren Rotor 32 auf, der bei Bestromen der Maschine eine Motorwelle 33 drehend antreibt. Die Motorwelle 33 kann mittels Lagermitteln 34, 34‘ in einem Motorgehäuse 35 um die Drehachse A2 drehbar gelagert sein. Die Drehbewegung der Motorwelle 33 wird auf das Antriebsteil 40 der zweiten Getriebeeinheit 4 übertragen. Die elektrische Maschine 30 wird von einer Batterie 36 mit elektrischem Strom versorgt, wobei die Batterie im Generatorbetrieb von der elektrischen Maschine 30 aufgeladen werden kann. Die Steuerung der elektrischen Maschine 30 und/oder der Brennkraftmaschine 37 kann mittels einer Leistungselektronik erfolgen, wie einem Pulswechselrichter, mit integrierter elektronischer Regeleinheit (ECU) 29.

Die zweite Getriebeeinheit 4 ist bei der vorliegenden Ausführungsform ebenfalls als Stirnradgetriebe gestaltet, wobei auch andere Ausführungen wie ein Zahnriementrieb möglich sind. Die Getriebeeinheit 4 ist ausgestaltet, um die von der elektrischen Ma schine 30 auf das zweite Antriebsteil 40 eingeleitete Drehbewegung vom Schnellen ins Langsame zu übersetzen. Das Stirnradgetriebe 4 weist eine erste Übersetzungs stufe mit einem ersten Antriebsrad 41 und einem mit einer Zwischenwelle 42 drehfest verbundenem Zwischenrad 43 auf, die miteinander in Verzahnungseingriff sind. Erstes Antriebsrad 41 und erstes Zwischenrad 43 bilden einen ersten Rädersatz mit einem ersten Übersetzungsverhältnis. Die zweite Übersetzungsstufe umfasst ein mit der Zwi schenwelle 42 verbundenes zweites Zwischenrad 44 und ein hiermit kämmendes zweites Antriebsrad 45, das fest mit der Hohlwelle 7 verbunden ist. Zweites Zwischen rad 44 und zweites Antriebsrad 45 bilden einen zweiten Rädersatz mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis. Das Übersetzungsverhältnis der zweiten Getriebeeinheit 4 kann beispielsweise zwischen 7,0 und 10,0 liegen.

Das zweite Antriebsteil 40 der zweiten Getriebeeinheit ist in Form einer Antriebswelle gestaltet, die mittels Lagermitteln 46, 46‘ um die Drehachse A2 im Gehäuse 20 drehbar gelagert ist. Die Zwischenwelle 42 ist zugehörige Lagermittel 47, 47‘ auf einer paralle len Drehachse A5 im Gehäuse 20 drehbar gelagert, wobei auch eine andere Anord nung denkbar ist. Die Hohlwelle 7 beziehungsweise das hiermit verbundene zweite Eingangsteil 51 ist koaxial zum Ausgangsteil 8 des Überlagerungsgetriebes 5 bezie hungsweise dem hiermit verbundenen Differentialkorb angeordnet und mittels Lager mitteln 48 auf einem Hülsenabschnitt 49 des Ausgangsteils 8 drehbar gelagert.

Das Überlagerungsgetriebe 5 ist vorliegend als Planetengetriebe gestaltet, mit einem Hohlrad 50, einem koaxial zum Hohlrad angeordneten Sonnenrad 51 , mehreren Pla netenrädern 52, die mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad in Eingriff sind, sowie einen Planetenträger 53 auf, an dem die Planetenräder drehbar gelagert sind. Das Hohlrad 50 ist mit dem Ringrad 21 beziehungsweise dem Trägerelement 6 fest verbunden, beispielsweise mittels einer Schweißverbindung. Das Trägerelement 6 ist mittels La germitteln 55, 55‘ auf dem Planetenträger 53 beziehungsweise dem Ausgangsteil 8 des Überlagerungsgetriebes 5 um die Drehachse A3 drehbar gelagert ist. Das Son nenrad 51 bildet das zweite Eingangsteil des Überlagerungsgetriebes 5. Der Plane tenträger 53 bildet das Ausgangsteil 8 des Überlagerungsgetriebes 5, das fest mit dem Differentialkorb 54 des Differentialgetriebes 9 verbunden, insbesondere einteilig mit diesem gestaltet ist.

Das den Planetenträger 53 und Differentialkorb 54 umfassende Trägerelement hat ra dial innenliegend zu den Planetenrädern 52 einen sich in axiale Richtung erstrecken den Hülsenabschnitt 49, der mittels eines Lagers 56 im Gehäuse 20 um die Drehachse A3 drehbar gelagert ist. An der axial entgegengesetzten Seite hat das Trägerelement einen hülsenförmigen Abschnitt 57, der in dem Gehäuse 20 mittels eines weiteren La gers 56‘ um die Drehachse A3 drehbar gelagert ist. Das Differentialgetriebe 9 ist dazu vorgesehen, ein von dem Uberlagerungsgetriebe 5 in den Differentialkorb 54 eingeleitetes Antriebsmoment gleichmäßig auf die rechte und die linke Seitenwelle des Kraftfahrzeugs zu übertragen. Das Differentialgetriebe 9 umfasst mehrere Differentialräder 58, die gemeinsam mit dem Differentialkorb 54 um die Drehachse A3 umlaufen, sowie zwei Seitenwellenräder, die mit den Differentialrä dern 58 in Verzahnungseingriff sind und als Ausgangsteile 59, 59‘ dienen. Die Seiten wellenräder sind über Zwischenwellen 60, 61 mit einer jeweiligen Seitenwelle 94, 94‘ (Figur 6) zur Drehmomentübertragung zu verbinden. Eine mit dem Ausgangsteil 59‘ drehfest verbundene Zwischenwelle 60 erstreckt sich durch den Hülsenabschnitt 57. Eine mit dem gegenüberliegenden Ausgangsteil 59 zu verbindende Zwischenwelle 61 erstreckt sich durch den Hülsenabschnitt 49 hindurch.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die steuerbare erste Kupplung 62 zwischen dem Trägerelement 6 und dem Ausgangsteil 8 vorgesehen, ohne hierauf einge schränkt zu sein. Durch Kopplung des Trägerelements 6 mit dem Ausgangsteil 8 wird ein Rotationsfreiheitsgrad des Überlagerungsgetriebes 5 begrenzt, das heißt eine re lative Drehbewegung aufgehoben. In geschlossenem Zustand der Kupplung 62 sind die Teile 50, 51 , 8 des Überlagerungsgetriebes 5 miteinander verblockt und drehen gemeinsam um die gemeinsame Drehachse A3. Die Kupplungsanordnung 62 umfasst eine Formschlusskupplung mit einem ersten Kupplungsteil 63, das mit dem drehbaren Trägerelement 6 des Überlagerungsgetriebes 5 fest verbunden ist, und ein zweites Kupplungsteil 64, das drehfest mit dem Ausgangsteil 8 beziehungsweise Differential korb 54 verbunden ist, sowie ein Koppelelement 65, um die beiden Kupplungsteile 63, 64 wahlweise miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. Das Koppelele ment 65 ist in Form einer Schiebemuffe gestaltet, die mit dem zweiten Kupplungsteil 64 drehfest und axial beweglich verbunden ist. In der Offenstellung der Kupplung 62 sind die Glieder (50, 51 , 8) des Überlagerungsgetriebes 5 gegeneinander frei drehbar, während sie in der Schließstellung der Kupplung miteinander verblockt sind und ge meinsam um die Drehachse A3 rotieren.

Die zweite Kupplung 67 ist vorliegend im Leistungspfad zwischen dem Ausgangsteil 8 des Überlagerungsgetriebes 5 und der Fahrzeugachse beziehungsweise dessen Sei tenwellen 94, 94‘ angeordnet. Die zweite Kupplung 67, die insbesondere als Form schlusskupplung gestaltet ist, ist vorgesehen, um wahlweise Drehmoment zwischen dem Überlagerungsgetriebe 5 und der Antriebsachse zu übertragen oder die An triebsachse vom davor liegenden Antriebsstrang abzukoppeln. Die zweite Kupplung 67 umfasst insbesondere ein erstes Kupplungsteil 68, das drehtest mit der Zwischen welle 60 verbunden ist, ein zweites Kupplungsteil 69, das mit einem Wellenteil 70 der Antriebsachse drehtest verbunden ist, sowie ein Koppelelement 72. Das erste und zweite Kupplungsteil 68, 69 sind mittels des Koppelelements 72 wahlweise miteinan der verbindbar, um Drehmoment auf die Antriebsachse zu übertragen, oder voneinan der trennbar, so dass die Antriebsachse vom davor liegenden Leistungspfad abgekop pelt ist. Das Koppelelement 72 ist in Form einer Schiebemuffe gestaltet, die drehtest und axial beweglich mit dem ersten Kupplungsteil 68 verbunden ist. Das erste Kupp lungsteil 68 ist radial außen an einem Flanschabschnitt 71 der Zwischenwelle 60 aus gebildet. Das Wellenteil 70 ist mittels eines Lagers 66 im ortsfesten Gehäuse 20 dreh bar gelagert und dient zur Drehmomentübertragung auf die zugehörige Seitenwelle.

Die erste und die zweite Kupplung 62, 67 sind vorliegend von einer einzigen Aktua toranordnung 73 betätigbar, wobei es sich versteht, dass auch eine Ausführung mit separaten Aktuatoren möglich ist. Die Aktuatoranordnung 73, welche insbesondere in Figur 2 erkennbar ist, weist eine Schaltstange 74 auf, die von einem Aktuatorantrieb 75 ausgehend von einer mittleren Stellung PO in eine erste Axialstellung P1 und eine entgegengesetzte zweite Axialstellung P2 axial bewegbar ist. Auf der Schaltstange 74 sind ein erstes Schaltelement 76 zum Betätigen der ersten Kupplung 62 und ein zwei tes Schaltelement 77 zum Betätigen der zweiten Kupplung 67 angeordnet. Ein Fe derelement 78 ist auf der Schaltstange 74 axial zwischen den beiden Schaltelementen 76, 77 angeordnet, welches die beiden Schaltelemente 76, 77 in entgegengesetzte Richtungen voneinander weg beaufschlagt. Dabei ist je Schaltelement 76, 77 ein zu gehöriger Anschlag 79, 79‘ auf der Schaltstange 74 vorgesehen, gegen den sich das jeweilige Schaltelement 76, 77 axial abstützen kann. Weiter kann ein erster Gehäuse anschlag 80 vorgesehen sein, gegen den sich das erste Schaltelement 76 axial ab stützen kann, wenn die Schaltstange 74 in die erste Richtung R1 bewegt wird, und ein zweiter Gehäuseanschlag 80‘, gegen den sich das zweite Schaltelement 77 axial ab stützen kann, wenn die Schaltstange 74 in die entgegengesetzte zweite Richtung R2 bewegt wird.

Mit der Aktuatoranordnung 73 können folgende Schaltstellungen realisiert werden: in der ersten Axialstellung P1 der Schaltstange 74 ist das erste Schaltelement 76 gegen den ersten Endanschlag 80 abgestützt, wobei die erste Kupplung 62 mittels des ersten Schaltelements 76 geschlossen ist; und das zweite Schaltelement 77 ist von dem zwei ten Endanschlag 80‘ entfernt, wobei die zweite Kupplung 67 mittels des zweiten Schaltelements 77 geöffnet ist. In der Mittelposition PO der Schaltstange 74, die in Figur 2 gezeigt ist, sind beide Schaltelemente 76, 77 gegen den jeweiligen Endan schlag 80, 80‘ axial abgestützt beziehungsweise positioniert, so dass beide Kupplun gen 62, 67 geschlossen sind. In der zweiten Axialstellung P2 der Schaltstange 74 ist das zweite Schaltelement 77 gegen den zweiten Endanschlag 80‘ abgestützt, wobei die zweite Kupplung 67 geschlossen ist; und das erste Schaltelement 76 ist von dem ersten Endanschlag 80 entfernt, wobei die erste Kupplung 62 geöffnet ist.

Die beschriebenen Getriebeanordnungen 2 beziehungsweise Hybridantrieb 1 mit Brennkraftmaschine 30 und elektrischer Maschine 37 bietet in vorteilhafter weise ins besondere die technischen Eigenschaften eines stufenlos variablen Getriebes (Conti- nuously Variable Transmission, CVT), eines Parallelantriebs mittels beider Antriebs quellen, das heißt Brennkraftmaschine und elektrischer Maschine, eines Rückwärts antriebs, eines Schleppstarts der Brennkraftmaschine, einer lastfreien Schaltbarkeit, einer Auflademöglichkeit der Batterie mittels der Brennkraftmaschine bei Stillstand des Fahrzeugs sowie eine Startfunktion der Brennkraftmaschine mittels der elektrischen Maschine bei Stillstand der Kraftfahrzeugs. Insgesamt vereint die Getriebeanordnung damit eine Reihe von Betriebsmodi bei gleichzeitig einfachem und kompaktem Aufbau.

In Figur 4 ist eine Schalttabelle für die unterschiedlichen Schalt- und Betriebszustände gezeigt. Die Schaltkupplung 12, in Figur 4 als S1 bezeichnet, kann in drei Schaltposi tionen T1 , TO oder T2 überführt werden. Bei geschlossener erster Kupplung 62, in Figur 4 als C1 , und geschlossener zweiter Kupplung 67, in Figur 4 als C2 bezeichnet, können verschiedene Antriebszustände realisiert werden. In Schaltposition T 1 oder T2 kann, bei abgeschalteter elektrischer Maschine 30, ein Antrieb rein mittels der Brenn kraftmaschine 37 im ersten oder im zweiten Gang erfolgen (Zeilen „ICE 1“ und „ICE 2“). In Schaltposition T0 kann ein Antrieb rein mittels der elektrischen Maschine erfol gen (Zeile „EV1 “). Bei angeschalteter elektrischer Maschine 30 ist ein paralleler Antrieb der Antriebsachse mittels beider Maschinen 30, 37 möglich (Zeilen „PM 1“, „PM 2“, Parallelmodus). Von der elektrischen Maschine 30 wird Drehmoment über die An triebsteile 40, 41 , 43, 42, 43, 45, 7 auf das Sonnenrad 51 eingeleitet. Von der Brenn kraftmaschine 37 wird im ersten Gang Drehmoment über die Antriebsteile 10, 14, 17, 16, 31 auf das Hohlrad 50 eingeleitet und im zweiten Gang über die Antriebsteile 10, 15, 18, 31. In diesem Modus mit parallelem Antrieb kann die Drehzahl der elektrischen Maschine 30 stufenlos variabel eingestellt werden, so dass sich insgesamt ein stufen los variabler Parallelantrieb mit zwei Gängen ergibt (Zeilen „eCVT1“ und „eCVT2“).

Die Zeile M1 zeigt einen Schaltzustand für eine Lastpunktschaltung (load point shifting) im ersten Gang (Index 1 ) beziehungsweise zweiten Gang (Index 2). Ferner kann die Anordnung bei stillstehendem Fahrzeug bei geöffneter zweiter Kupplung C2 und ge schlossener erster Kupplung C1 und in der zweiten Schaltposition T2 der Schaltkupp lung S1 Strom erzeugen (Generatormodus), beziehungsweise eine mit der elektri schen Maschine 30 verbundene Batterie 36 laden (Zeile „M2“). Umgekehrt, kann die Brennkraftmaschine 37 von der elektrischen Maschine 30 im Motormodus bei ge schlossener erster Kupplung C1 und geöffneter zweite Kupplung C2 in der Schaltpo sition T2 der Schaltkupplung 21 gestartet werden (Zeile „M3“).

Ferner kann die Hybridantriebsanordnung 1 - in Verbindung mit einer weiteren elektri schen Antriebsachse - in einem seriellen Modus betrieben werden, wobei die Anord nung 1 bei geschlossener erster Kupplung 62 und geöffneter zweiter Kupplung 67 und anliegender erster beziehungsweise zweiter Schaltposition T1 , T2 der Schaltkupplung 12 elektrische Energie erzeugen, welche dann zum Antreiben der anderen An triebsachse mittels eines weiteren Elektromotors verwendet werden kann (Zeile „M4“). Dabei kann die Leistung der elektrischen Maschine 30 in Abhängigkeit der Schaltpo sition zur Leistungsübertragung mittels der Brennkraftmaschine stufenlos variabel ein gestellt werden. Figur 5 zeigt eine erfindungsgemäße Hybridanordnung 1 mit einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 2 in weiteren Ausführungsform. Diese entspricht hinsichtlich Auf bau und Funktionsweise weitestgehend der Ausführung gemäß den Figuren 1 bis 4, so dass hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genom men wird. Dabei sind gleiche beziehungsweise einander entsprechende Einzelheiten mit gleichen Bezugsziffern versehen wie in den Figuren 1 bis 4.

Ein Unterschied ist, dass die zweite Kupplung 67 bei der vorliegenden Ausführungs form im Leistungspfad vor dem Differentialgetriebe 9, und zwar zwischen dem Aus gangsteil 8 des Überlagerungsgetriebes 5 und dem Differentialkorb 54 angeordnet ist (anstelle hinter dem Differentialgetriebe zwischen Seitenwellenrad und zugehöriger Seitenwelle, wie in Figur 1 ). Ein weiterer Unterschied ist, dass das Ringrad 21 mit dem ersten Zwischenrad 17 in Eingriff ist (anstelle des zweiten Zwischenrads, wie in Figur 1). Alle übrigen Einzelheiten können analog zur Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 4 gestaltet sein, so dass abkürzend auf obige Beschreibung Bezug verwiesen wird.

Figur 6 zeigt eine erfindungsgemäße Antriebsstranganordnung 81 mit einer erfin dungsgemäßen Hybridantriebsanordnung 1 gemäß Figur 5 in schematischer Darstel lung, wobei es sich versteht, dass ebenso eine Hybridantriebsanordnung gemäß den Figuren 1 bis 4 verwendet werden kann. Die Antriebsstranganordnung 81 umfasst ei nen ersten Antriebsstrang 82 für eine erste Antriebsachse 83 und einen zweiten An triebsstrang 84 für eine zweite Antriebsachse 85.

Der erste Antriebsstrang 82 umfasst eine erste Antriebseinheit 86 mit einer elektri schen Maschine 87 und einer nachgelagerten Getriebeanordnung 88, mit der das Mo tormoment in ein Antriebsmoment beziehungsweise die Motordrehzahl in eine An triebsdrehzahl umgewandelt wird. Der zweite Antriebsstrang 84 umfasst die Hybridan triebsanordnung 1 , die konstruktiv gemäß Figur 5 beziehungsweise Figur 1 gestaltet sein kann. Es ist ferner eine Speicheranordnung 36 zum Speichern von elektrischer Energie vorgesehen, die sowohl mit der ersten elektrischen Maschine 87 als auch mit der elektrischen Maschine 30 der Hybridantriebsanordnung 1 elektrisch verbunden ist, sowie eine Steuereinheit 29 zum Steuern der ersten Antriebseinheit 87 und/oder der zweiten Antriebseinheit 1 beziehungsweise dessen Maschinen 30, 37.

Es ist erkennbar, dass die erste Antriebsachse 83 die Hinterachse und die zweite An triebsachse 85 die Vorderachse des Kraftfahrzeugs bildet, wobei auch eine umge kehrte Anordnung möglich ist. Die beiden Antriebsstränge 82, 84 sind mechanisch voneinander getrennt, das heißt, es ist keine mechanische Kraftübertragung zwischen den beiden Antriebssträngen vorgesehen. Die erste Antriebseinheit 87 dient zum al leinigen mechanischen Antrieb der ersten Antriebsachse 83, während die Hybridan triebsanordnung 1 zum alleinigen mechanischen Antrieb der zweiten Antriebsachse 85 dient.

Die Getriebeanordnung 88 der primären Antriebsachse 83 umfasst ein Untersetzungs getriebe 89 zur Übersetzung der vom Elektromotor 87 eingeleiteten Drehbewegung ins Langsame sowie ein nachgelagertes Differentialgetriebe 90. Von dem Differential getriebe 90 wird das eingeleitete Drehmoment auf die beiden Seitenwellenräder 91 , 91 ‘ aufgeteilt und auf die hiermit antriebsverbundenen Seitenwellen 92, 92‘ übertragen. An den Enden der Seitenwellen 92, 92‘ befinden sich Gleichlaufdrehgelenke, welche eine Drehmomentübertragung auf die Fahrzeugräder 93, 93‘ unter Winkelbewegungen ermöglichen.

Die zweite Antriebsachse 85 ist ähnlich aufgebaut. Von dem Differentialgetriebe 9 wird das bei geschlossener Kupplung 67 eingeleitete Drehmoment auf die beiden Seiten wellenräder 59, 59‘ übertragen. In die Wellenverzahnungen der Seitenwellenräder sind entsprechende Zwischenwellen 60, 61 zur Drehmomentübertragung drehfest einge steckt. Die Zwischenwellen 60, 61 sind über zugehörigen Seitenwellen 94, 94‘ mit Gleichlaufgelenken zur Drehmomentübertragung auf die Räder 95, 95‘ der zweiten Antriebsachse 85 verbunden.

Die Antriebsstranganordnung 81 mit primärerer Antriebsanordnung 86 und sekundärer Hybridantriebsanordnung 1 erlaubt in vorteilhafter Weise mehrere Betriebsmodi. Beispielsweise kann die Hybridantriebsanordnung 1 in einem parallelen Modus betrie ben werden, in welchem beide Maschinen 30, 37 bei geschlossener zweiter Kupplung 67 gemeinsam die sekundäre Antriebsachse 85 antreiben, und zwar wahlweise im ersten oder im zweiten Gang. Ferner können die Antriebsanordnungen 1 , 86 in einem seriellen Modus betrieben werden, wobei die Hybridantriebsanordnung 1 bei geöffne ter Kupplung 67 elektrische Energie erzeugt, welche dann zum Antreiben der primären Antriebsachse 83 mittels des primären Elektromotors 87 verwendet wird.

Bezugszeichenliste

2 Getriebeanordnung

3 erste Getriebeeinheit

4 zweite Getriebeeinheit

5 Überlagerungsgetriebe

6 Trägerelement

7 Hohlwelle

8 Ausgangsteil

9 Differentialgetriebe

10 erstes Antriebsteil 11 Eingangsteil 12 Schaltkupplung

13 Lagermittel (10)

14 erstes Antriebsrad

15 zweites Antriebsrad

16 Zwischenwelle

17 erstes Zwischenrad

18 zweites Zwischenrad

19, 19‘ Lagermittel (16) 20 Gehäuse 21 Ringrad 22 Aktuator

23 Koppelelement

24 erstes Ausgangsteil

25 zweites Ausgangsteil

26 Aktuatorantrieb

27 Wandlereinheit

28 Schaltgabel

29 Steuereinheit

30 elektrische Maschine

31 Stator

32 Rotor Motorwelle , 34‘ Lagermittel

Motorgehäuse

Batterie

Brennkraftmaschine zweites Antriebsteil (4) erstes Antriebsrad

Zwischenwelle erstes Zwischenrad zweites Zwischenrad zweites Antriebsrad , 46‘ Lagermittel , 47‘ Lagermittel

Lagermittel

Hülsenabschnitt erstes Eingangsteil / Hohlrad zweites Eingangsteil / Sonnenrad

Planetenräder

Ausgangsteil / Planetenträger

Differentialkorb , 55‘ Lagermittel , 56‘ Lagermittel

Hülsenabschnitt

Differentialrad , 59‘ Ausgangsteil / Seitenwellenrad, 61 Zwischenwelle erste Kupplung erstes Kupplungsteil zweites Kupplungsteil

Koppelelement

Lager zweite Kupplung erstes Kupplungsteil 69 zweites Kupplungsteil

70 Wellenteil

71 Flanschabschnitt

72 Koppelelement

73 Aktuatoranordnung

74 Schaltstange

75 Aktuatorantrieb

76 erstes Schaltelement

77 zweites Schaltelement

78 Federelement

79, 79‘ Stangenanschlag

80, 80‘ Gehäuseanschlag 81 Antriebsstranganordnung

82 erster Antriebsstrang

83 erste Antriebsachse

84 zweiter Antriebsstrang

85 zweite Antriebsachse

86 erste Antriebseinheit

87 elektrische Maschine

88 Getriebeanordnung

89 Untersetzungsgetriebe

90 Differentialgetriebe

91 , 91 ‘ Seitenwellenräder

92, 92‘ Seitenwellen

93, 93‘ Räder

94, 94‘ Seitenwellen

95, 95‘ Räder

A1 -A5 Drehachse PO, P1 , P2 Schaltposition T0, T1 , T2 Schaltposition