Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit, die als eine hybride Getriebeeinheit reali siert ist und für den Einsatz in einem hybriden Kraftfahrzeug, wie einem Pkw, Lkw,

Bus oder sonstigen Nutzfahrzeug, ausgebildet ist. Die Getriebeeinheit ist auch als Hybridgetriebe bezeichnet und betrifft eine Einrichtung, die sowohl ein Getriebe als auch eine elektrische Maschine aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit dieser Getriebeeinheit. Auch betrifft die Erfin dung das Kraftfahrzeug.

Aus dem Stand der Technik sind so genannte P2-Parallelhybride sowie seriell, seriell parallel oder leistungsverzweigte (power-split) Hybride bekannt. Bei P2-Parallelhybri- den befindet sich eine elektrische Maschine zwischen einer Verbrennungskraftma schine und einem Getriebe, hauptsächlich unter dem Realisieren von sieben bis acht Gängen. Die Verbrennungskraftmaschine kann vom restlichen Antriebsstrang mit Hilfe einer Kupplung abgekoppelt sein. Der Betrieb des Kraftfahrzeuges kann im reinen Elektromodus erfolgen, wobei die elektrische Maschine das Drehmoment an das Ge triebe und nicht an die Verbrennungskraftmaschine abgibt. Hierdurch können bereits bestehende Getriebe mit einer elektrischen Maschine und einer Trennkupplung ver wendet werden; es entfällt die Notwendigkeit, ein spezifisches hybrides Getriebesys tem zu entwickeln, was bei Anwendungen mit geringer Produktionsmenge aufwändig und folglich kostspielig sein kann. Bei einem seriellen Hybriden wird ein von der Ver brennungskraftmaschine angetriebener Generator zur Stromerzeugung eingesetzt, der zum Antrieb einer weiteren elektrischen Maschine verwendet wird, wobei die elektrische Maschine dann wiederum das Fahrzeug antreibt. Überträgt die Verbren nungskraftmaschine zumindest einen Teil ihrer Leistung zusätzlich mechanisch auf die Räder des Kraftfahrzeuges, wird von einem Seriell-parallel-Hybriden gesprochen.

Seitens der P2-Parallelhybride einerseits besteht der Nachteil, dass diese zur Reali sierung von Kraftfahrzeugen mit großen Antriebsleistungen relativ großbauend umge- setzt sind und somit deutlich mehr Bauraum in Anspruch nehmen. Andererseits be steht der Nachteil der seriellen, seriell-parallel oder leistungsverzweigten Hybride da rin, dass deren Aufbau häufig relativ aufwändig ist.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine hybride Getriebeeinheit zur Verfügung zu stellen, die einen deutlich vereinfachten Aufbau aufweist, jedoch auch für das Umsetzen größerer Antriebsleistungen möglichst kompakt ausgebildet ist.

Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist eine Getriebeeinheit für ein hybrides Kraftfahrzeug beansprucht. Die Getriebeein heit weist eine mit einer Verbrennungskraftmaschine verbindbare, ein erstes Zahnrad drehfest aufnehmende, erste Triebwelle, eine mit einem Differential verbindbare, ein zweites Zahnrad drehfest aufnehmende, zweite Triebwelle, eine mit einem Zahnrad gekoppelte elektrische Maschine sowie eine Schiebemuffe auf, welche Schiebemuffe derart auf die Zahnräder abgestimmt angeordnet ist, dass die erste Triebwelle in einer (ersten) Schaltstellung der Schiebemuffe durch direkte Verbindung des ersten Zahnra des mit dem zweiten Zahnrad mit der zweiten Triebwelle verbunden ist und die elektri sche Maschine in drei weiteren Schaltstellungen (zweite bis vierte Schaltstellungen) der Schiebemuffe, durch direkte Verbindung des dritten Zahnrades mit dem ersten Zahnrad und/oder mit dem zweiten Zahnrad, mit der ersten Triebwelle und/oder mit der zweiten Triebwelle verbunden ist.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung der Getriebeeinheit wird ein radial beson ders kompakter Aufbau realisiert. Auch ist der Aufbau einfach gehalten, indem durch die vorhandene Schiebemuffe möglichst viele Schaltstellungen gewählt werden kön nen.

Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert. Ist die Schiebemuffe zum Umsetzen von nicht mehr als vier unterschiedlichen Schalt stellungen ausgebildet, ist die Getriebeeinheit einerseits zum Umsetzen aller notwen digen Antriebszustände des Kraftfahrzeuges vorbereitet, andererseits in ihrem Aufbau möglichst einfach gehalten. Die einzelnen Schaltstellungen werden durch unterschied liche Verschiebepositionen / axiale Positionen der Schiebemuffe entlang einer Dreh achse, um die die erste und zweite Triebwelle drehbar gelagert sind, umgesetzt.

Für eine besonders praxistaugliche Funktion der Getriebeeinheit ist es von Vorteil, wenn die Schiebemuffe derart ausgebildet ist, dass die elektrische Maschine in einer ersten Schaltstellung der Schiebemuffe, in der die erste Triebwelle durch direkte Ver bindung des ersten Zahnrades mit dem zweiten Zahnrad mittels der Schiebemuffe mit der zweiten Triebwelle verbunden ist, von der ersten Triebwelle sowie der zweiten Triebwelle abgetrennt / entkoppelt ist.

In diesem Zusammenhang ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Schiebemuffe derart ausgebildet ist, dass sie in ihrer zweiten Schaltstellung die erste Triebwelle durch di rekte Verbindung des ersten Zahnrades mit dem dritten Zahnrad mit der elektrischen Maschine koppelt, wobei die zweite Triebwelle von der ersten Triebwelle sowie von der elektrischen Maschine abgetrennt / entkoppelt ist.

Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn die Schiebemuffe derart ausgebildet ist, dass sie in ihrer dritten Schaltstellung die zweite Triebwelle, durch direkte Verbindung des zweiten Zahnrades mit dem dritten Zahnrad, mit der elektrischen Maschine koppelt, wobei die erste Triebwelle von der zweiten Triebwelle sowie von der elektrischen Ma schine abgetrennt / entkoppelt ist.

Die Schiebemuffe ist zudem vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass sie in ihrer vierten Schaltstellung sowohl die erste Triebwelle mit der zweiten Triebwelle durch di rekte Verbindung des ersten Zahnrades mit dem zweiten Zahnrad koppelt, also auch die erste Triebwelle und die zweite Triebwelle jeweils durch direkte Verbindung des ersten Zahnrades mit dem dritten Zahnrad und des zweiten Zahnrades mit dem dritten Zahnrad mit der elektrischen Maschine koppelt. Für eine radial besonders kompakte Bauweise hat es sich zudem als vorteilhaft her ausgestellt, wenn das zweite Zahnrad in einer axialen Richtung einer Drehachse der zweiten Triebwelle gesehen zwischen dem ersten Zahnrad und dem dritten Zahnrad angeordnet ist. In diesem Zusammenhang ist es des Weiteren zweckmäßig, wenn das dritte Zahnrad hohl ausgebildet ist und von der zweiten Triebwelle axial durchdrungen ist.

Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit ei ner erfindungsgemäßen Getriebeeinheit nach zumindest einer der zuvor beschriebe nen Ausführungen und einer mit der Getriebeeinheit verbundenen Antriebsachse (Vor derachse oder Hinterachse des Kraftfahrzeuges).

Für einen seriell-parallelen Betrieb ist es auch von Vorteil, wenn die zweite Triebwelle mit einer ersten Antriebsachse (vorzugsweise einer Vorderachse) gekoppelt ist und ein zusätzliches elektrisches Antriebsaggregat, das durch einen Generatorbetrieb der elektrischen Maschine mit Antriebsleistung versorgbar ist, mit einer zweiten An triebsachse (vorzugsweise einer Hinterachse) gekoppelt ist.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftma schine und einem Antriebsstrang nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Aus führungen, wobei die erste Triebwelle der Getriebeeinheit an eine Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine angeschlossen oder anschließbar ist.

In anderen Worten ausgedrückt, ist somit ein dediziertes Hybridgetriebe (Getriebeein heit) mit einer Schiebemuffe und mit vier Schaltstellungen realisiert. In einem Kraft fahrzeug mit hybridischem Antriebsstrang sind eine Verbrennungskraftmaschine, eine elektrische Maschine sowie eine (vollständig) integrierte Schiebemuffe mit vier Schalt stellungen eingesetzt. Die Verbrennungskraftmaschine kann nur über einen Gang mit einem Rad / einer Antriebsachse verbunden werden. Auch die elektrische Maschine kann nur noch über einen Gang mit dem Rad mit der Antriebsachse oder alternativ mit der Verbrennungskraftmaschine verbunden werden. Die Schiebemuffe führt die Schal- tung der Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Maschine durch. Die elekt rische Maschine ist mit dem Antriebsstrang in einer so genannten P4-Anordnung (E-

Achse) gekoppelt, um dadurch einen seriellen Betrieb fahren zu können.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen hybri den Getriebeeinheit gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, wobei eine Schiebemuffe sowie mehrere mit der Schiebemuffe zusammenwir kende Zahnräder der Getriebeeinheit gut zu erkennen sind,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein schematisch dargestelltes Kraftfahrzeug, das die

Getriebeeinheit nach Fig. 1 aufweist,

Fig. 3 eine Längsschnittdarstellung der Getriebeeinheit, ähnlich zu Fig. 1 , wobei die Schiebemuffe in einer ersten Schaltstellung angeordnet ist, in der eine erste Triebwelle mit einer zweiten Triebwelle verbunden ist,

Fig. 4 eine Längsschnittdarstellung der Getriebeeinheit, ähnlich zu Fig. 1 , wobei die Schiebemuffe in einer zweiten Schaltstellung angeordnet ist, in der die erste Triebwelle mit einer elektrischen Maschine gekoppelt ist,

Fig. 5 eine Längsschnittdarstellung der Getriebeeinheit, ähnlich zu Fig. 1 , wobei die Schiebemuffe in einer dritten Schaltstellung angeordnet ist, in der die zweite Triebwelle mit der elektrischen Maschine gekoppelt ist, sowie

Fig. 6 eine Längsschnittdarstellung der Getriebeeinheit, ähnlich zu Fig. 1 , wobei in einer vierten Schaltstellung der Schiebemuffe sowohl die erste Triebwelle als auch die zweite Triebwelle mit der elektrischen Maschine gekoppelt sind. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen ver sehen.

Mit Fig. 1 ist ein Teil eines Antriebsstranges 15 eines hybriden Kraftfahrzeuges 2 sei tens einer erfindungsgemäßen Getriebeeinheit 1 gut zu erkennen. Die in dem An triebsstrang 15 eingesetzte Getriebeeinheit 1 ist als Flybridgetriebe realisiert. Eine be vorzugte Position der Getriebeeinheit 1 in Bezug auf ein Kraftfahrzeug 2 ist auch in Verbindung mit Fig. 2 zu erkennen. Die Getriebeeinheit 1 ist demnach bevorzugt an einer ersten Antriebsachse 14a, unter Umsetzung einer elektrischen Achse, einge setzt. Die Getriebeeinheit 1 ist mittels einer einen Ausgang der Getriebeeinheit 1 bil denden (zweiten) Triebwelle 8, wie nachfolgend näher beschrieben, mit einem Diffe rential 6 und von dort mit Teilwellen der ersten Antriebsachse 14a gekoppelt. Die erste Antriebsachse 14a ist als eine Vorderachse umgesetzt.

Wie des Weiteren in Fig. 1 zu erkennen, ist ein Eingang der Getriebeeinheit 1 durch eine erste Triebwelle 5 gebildet. Die erste Triebwelle 5 ist in dieser Darstellung mit ei ner Ausgangswelle 16 einer Verbrennungskraftmaschine 3, wie einem Diesel- oder Ottomotor, drehfest verbunden. Ein Drehschwingungsdämpfer 17 sitzt zusätzlich zwi schen der Ausgangswelle 16 und der ersten Triebwelle 5. Wahlweise ist die erste Triebwelle 5 über eine hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellte Kupp lung von der Ausgangswelle 16 abkoppelbar. In dieser Ausführung besteht jedoch eine permanente Drehverbindung zwischen der Ausgangswelle 16 und der ersten Triebwelle 5. Ein Abkoppeln der Verbrennungskraftmaschine 3 von den restlichen Be standteilen des Antriebsstrangs 15 erfolgt über eine nachfolgend beschriebene Schie bemuffe 1 1 .

Koaxial zu der einen Eingang der Getriebeeinheit 1 bildenden ersten Triebwelle 5 ist die den Ausgang der Getriebeeinheit 1 bildende zweite Triebwelle 8 angeordnet. Die erste Triebwelle 5 und die zweite Triebwelle 8 sind folglich entlang (in einer axialen Richtung) einer gemeinsamen Drehachse 12 versetzt / nebeneinander angeordnet.

Die zweite Triebwelle 8 geht auf das Differential 6 über. Gemäß der Ausbildung als Hybridgetriebe weist die Getriebeeinheit 1 zusätzlich eine elektrische Maschine 10 auf. Diese elektrische Maschine 10 ist mit ihrem Rotor 20 / einer Rotordrehachse 19, um die der Rotor 20 drehbar gelagert ist, parallel, d. h. ra dial versetzt, zu der zentralen Drehachse 12 angeordnet. Neben dem Rotor 20 weist die elektrische Maschine 10 auf typische Weise einen Stator 21 auf, der in einem hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Getriebegehäuse fest angeord net ist. Eine mit dem Rotor 20 drehfest verbundene, um die Rotordrehachse 19 dreh bare Rotorwelle 22 ist über eine zusätzliche Zahnradstufe 23 / Übersetzungsstufe mit einer Hohlwelle 24, die radial außerhalb der zweiten Triebwelle 8 angeordnet ist, dreh fest gekoppelt. Die Rotorwelle 22 ist dabei permanent über die Zahnradstufe 23 mit der Hohlwelle 24 drehfest gekoppelt.

Wie des Weiteren zu erkennen ist, weist die erste Triebwelle 5 ein festes erstes Zahn rad 4 auf. Das erste Zahnrad 4 ist somit permanent drehfest mit der ersten Triebwelle 5 verbunden. Die zweite Triebwelle 8 weist ein festes zweites Zahnrad 7 auf. Das zweite Zahnrad 7 ist somit permanent drehfest mit der zweiten Triebwelle 8 verbun den. Die Hohlwelle 24 weist ein festes drittes Zahnrad 9 vorgesehen. Dieses dritte Zahnrad 9 ist permanent drehfest mit der Hohlwelle 24 verbunden. Ein axial zu dem dritten Zahnrad 9 versetztes, ebenfalls fest mit der Hohlwelle 24 verbundenes viertes Zahnrad 18 ist über die Zahnradstufe 23, sprich ein Zwischenzahnrad 28, mit der Ro torwelle 22 permanent gekoppelt. Es ist zu erkennen, dass das zweite Zahnrad 7 in einer axialen Richtung gesehen zwischen dem ersten Zahnrad 4 und dem dritten Zahnrad 9 angeordnet ist.

Erfindungsgemäß ist eine einzige Schiebemuffe 1 1 vorhanden, die zum Umsetzen von vier verschiedenen Schaltstellungen ausgebildet ist. Diese unterschiedlichen Schaltstellungen sind in den Fign. 3 bis 6 detailliert mit den entsprechenden Drehmo mentübertragungspfaden veranschaulicht. In einer ersten Schaltstellung gemäß Fig. 3 ist die Schiebemuffe 1 1 derart verschoben, dass sie die erste Triebwelle 5 mit der zweiten Triebwelle 8 direkt verbindet. Das erste Zahnrad 4 befindet sich mit einem ersten Verzahnungsbereich 25 der (einteilig ausgebildeten) Schiebemuffe 1 1 in Zahn eingriff und der erste Verzahnungsbereich 25 befindet sich weiter mit dem zweiten Zahnrad 7 in Zahneingriff. Die Schiebemuffe 1 1 ist in dieser ersten Schaltstellung be- abstandet zu / außer Zahneingriff mit dem dritten Zahnrad 9 angeordnet, sodass das dritte Zahnrad 9 sowohl von der ersten Triebwelle 5 als auch von der zweiten Trieb welle 8 abgetrennt / entkoppelt ist. Folglich ist auch die elektrische Maschine 10 in die ser ersten Schaltstellung vollständig von den beiden Triebwellen 5, 8 entkoppelt. Die erste Schaltstellung ist insbesondere in einem Antriebszustand des Kraftfahrzeuges 2, in dem eine Antriebsleistung ausschließlich durch die Verbrennungskraftmaschine 3 erzeugt wird (rein verbrennungskraftmotorischer Betrieb), geschaltet.

In einer zweiten Schaltstellung, die in Fig. 4 veranschaulicht ist, ist die Schiebemuffe 1 1 derart gegenüber der ersten Schaltstellung verschoben, dass sie die erste Trieb welle 5 mit der elektrischen Maschine 10 koppelt. Gleichzeitig ist die zweite Triebwelle 8 von der ersten Triebwelle 5 und der elektrischen Maschine 10 entkoppelt. Die Schie bemuffe 1 1 befindet sich in der zweiten Schaltstellung mit ihrem ersten Verzahnungs bereich 25 ausschließlich mit dem dritten Zahnrad 9 in Zahneingriff. Mit einem axial beabstandet zu dem ersten Verzahnungsbereich 25 ausgebildeten zweiten Verzah nungsbereich 26 befindet sich die Schiebemuffe 1 1 mit dem ersten Zahnrad 4 in Zahneingriff. Dadurch ist die erste Triebwelle 5 über das erste Zahnrad 4, die Schie bemuffe 1 1 und das dritte Zahnrad 9 mit der elektrischen Maschine 10 gekoppelt. Die Schiebemuffe 1 1 weist in axialer Richtung zwischen den beiden Verzahnungsberei chen 25, 26 einen Überbrückungsbereich 27 auf, der ermöglicht, dass das axial zwi schen dem ersten Zahnrad 4 und dem dritten Zahnrad 9 befindliche zweite Zahnrad 7 in der zweiten Schaltstellung außer Zahneingriff mit der Schiebemuffe 1 1 ist. Die zweite Schaltstellung wird bevorzugt für einen Motorstart der Verbrennungskraftma schine 3 durch die elektrische Maschine 10 sowie zum Laden (Standladen / Genera torbetrieb) der elektrischen Maschine 10 über die Verbrennungskraftmaschine 3 ge schaltet.

Mit Fig. 5 ist eine dritte Schaltstellung veranschaulicht. In dieser dritten Schaltstellung ist die Schiebemuffe 1 1 derart angeordnet, dass sie die zweite Triebwelle 8 mit der elektrischen Maschine 10 koppelt. Das zweite Zahnrad 7 befindet sich dabei in Zahn eingriff mit dem ersten Verzahnungsbereich 25 und der erste Verzahnungsbereich 25 befindet sich mit dem dritten Zahnrad 9 im Zahneingriff. Zugleich ist der Überbrü ckungsbereich 27 in axialer Richtung oberhalb des ersten Zahnrads 4 angeordnet, das heißt das erste Zahnrad 4 ist außer Zahneingriff zu der Schiebemuffe 1 1 angeord net. Damit ist die erste Triebwelle 5 sowohl von der zweiten Triebwelle 8 als auch von der elektrischen Maschine 10 entkoppelt. Diese dritte Schaltstellung ist in einem rein elektrischen Antriebszustand sowie in einem Rekuperationszustand des Kraftfahrzeu ges 2 realisiert.

In Fig. 6 ist die Schiebemuffe 1 1 des Weiteren in einer vierten Schaltstellung angeord net. In dieser vierten Schaltstellung verbindet die Schiebemuffe 1 1 die erste Trieb welle 5 mit der zweiten Triebwelle 8 sowie mit der elektrischen Maschine 10 bzw. die zweite Triebwelle 8 mit der ersten Triebwelle 5 sowie mit der elektrischen Maschine 10. Wie in Fig. 6 zu erkennen, ist die Schiebemuffe 1 1 in dieser vierten Schaltstellung derart angeordnet, dass das erste zweite und dritte Zahnrad 4, 7, 9 über den gemein samen Verzahnungsbereich 25 miteinander drehfest gekoppelt sind. Sowohl das erste Zahnrad 4 als auch das zweite Zahnrad 7 sowie das dritte Zahnrad 9 befinden sich je weils in Zahneingriff mit dem ersten Verzahnungsbereich 25. Dadurch sind wiederum unterschiedliche Betriebszustände des Kraftfahrzeuges 2, bspw. ein hybrider Betriebs zustand oder ein Boostbetrieb oder ein Generatorbetrieb realisierbar.

Zurückkommend auf Fig. 2 sei des Weiteren darauf hingewiesen, dass in weiteren Ausführungen in dem Antriebsstrang 15 noch ein weiteres elektrisches Antriebsaggre gat 13, das in Fig. 2 mit gestrichelten Linien veranschaulicht ist, eingesetzt ist. Dieses elektrische Antriebsaggregat 13 dient vorzugsweise in einem Generatorbetrieb der elektrischen Maschine 10 als Antriebsmaschine. Das elektrische Antriebsaggregat 13 ist an einer zweiten Antriebsachse 14b des Kraftfahrzeuges 2 angeordnet, welche zweite Antriebsachse 14b hier als Hinterachse umgesetzt ist. Dadurch lässt sich auch ein hybridisiertes Allradfahrzeug effizient umsetzen. Bezuqszeichenliste Getriebeeinheit

Kraftfahrzeug

Verbrennungskraftmaschine

erstes Zahnrad

erste Triebwelle

Differential

zweites Zahnrad

zweite Triebwelle

drittes Zahnrad

elektrische Maschine

Schiebemuffe

Drehachse

elektrisches Antriebsaggregat

a erste Antriebsachse

b zweite Antriebsachse

Antriebsstrang

Ausgangswelle

Drehschwingungsdämpfer

viertes Zahnrad

Rotordrehachse

Rotor

Stator

Rotorwelle

Zahnradstufe

Hohlwelle

erster Verzahnungsbereich

zweiter Verzahnungsbereich

Überbrückungsbereich

Zwischenzahnrad