DE102020131917B4

DE102020131917B4 - Hybridantriebsstrang für ein hybridgetriebenes Fahrzeug

Info

Publication number: DE102020131917B4
Application number: DE102020131917.7A
Authority: DE
Inventors: Tassilo Scholle
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2024-10-17
Anticipated expiration: 2040-12-03
Also published as: DE102020131917A1

Abstract

Hybridantriebsstrang für ein hybridgetriebenes Fahrzeug, mit einer Elektromaschine (5) und einer Brennkraftmaschine (1), deren Kraftabgabewelle (10) über zwei lastschaltbare Trennkupplungen (K1, K2) einer Doppelkupplung alternierend entweder auf eine erste Antriebswelle (9) oder auf eine zweite Antriebswelle (7) eines Doppelkupplungsgetriebes (3) abtreibt, wobei mittels der Antriebswellen (7, 9) entweder ein erstes Teilgetriebe (I) oder ein zweites Teilgetriebe (II) aktivierbar ist, und wobei auf den beiden Antriebswellen (7, 9) sowie einer dazu achsparallelen Abtriebswelle (13) in genau vier Radebenen (R1 bis R4) Fest- und Loszahnräder angeordnet sind, die unter Bildung von verbrennungsmotorischen Gängen (1, 2, 3, 4, 5, 6) zu Zahnradsätzen zusammengefasst sind, in denen die Loszahnräder mittels Schaltelementen (SE1, SE2, SE3) mit der Abtriebswelle (13) kuppelbar sind, wobei von den vier Radebenen (R1 bis R4) eine elektromaschinenseitige Radebene (R4) mit der Elektromaschine (5) zusammenwirkt, und wobei der Hybridantriebsstrang ein elektromaschinenseitiges Schaltelement (SE3) aufweist, das in einer ersten Schaltstellung (E) die Elektromaschine (5) mit der elektromaschinenseitigen Radebene (R4) trieblich verbindet, und in einer zweiten Schaltstellung (N3) die Elektromaschine (5) von der elektromaschinenseitigen Radebene (R4) entkoppelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (5) koaxial zur Abtriebswelle (13) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hybridantriebsstrang für ein hybridgetriebenes Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein beispielhafter Hybridantriebsstrang weist eine Elektromaschine, eine Brennkraftmaschine sowie ein Doppelkupplungsgetriebe auf, bei dem eine Kraftabgabewelle der Brennkraftmaschine über zwei lastschaltbare Trennkupplungen einer Doppelkupplung alternierend entweder auf eine erste Antriebswelle oder auf eine zweite Antriebswelle des Doppelkupplungsgetriebes abtreiben. Mit Hilfe der Antriebswellen kann jeweils ein erstes Teilgetriebe oder ein zweites Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes aktiviert werden. Auf den beiden Antriebswellen und einer dazu achsparallelen gemeinsamen Abtriebswelle sind in genau vier Radebenen Fest- und Loszahnräder angeordnet. Diese sind unter Bildung von Gangstufen zu Zahnradsätzen zusammengefasst, in denen die Loszahnräder mittels Schaltelementen mit den jeweiligen Wellen koppelbar sind. Es kann zudem eine antriebsnahe Elektromaschinen-Anbindung bereitgestellt sein, bei der die Elektromaschine über ein Vorgelege auf eine der beiden Antriebswellen abtreibt. Alternativ kann eine abtriebsnahe Elektromaschinen-Anbindung bereitgestellt sein, bei der die Elektromaschine über ein Vorgelege auf die Abtriebswelle abtreibt.
Aus der DE 10 2014 223 339 A1 und aus der DE 10 2014 223 340 A1 ist jeweils eine Drehmomentübertragungsvorrichtung bekannt. Aus der WO 2016 / 075 334 A1 , aus der WO 2016 / 075 335 A1 , aus der WO 2016 / 075 336 A1 und aus WO 2016 / 075 337 A1 sind weitere Drehmomentübertragungsvorrichtungen bekannt. Aus der DE 10 2016 221 060 A1 ist ein Hybridantriebsstrang bekannt. Aus der DE 10 2016 221 097 A1 ist eine Drehmomentübertragungsvorrichtung für Hybridantriebe bekannt. Die GB 2 506 601 A offenbart einen gattungsgemäßen Hybridantriebsstrang. Aus der DE 10 2016 207 221 A1 ist ein Doppelkupplungsgetriebe in Vorgelegebauweise bekannt. Die DE 10 2016 221 061 A1 offenbart einen Hybridantriebsstrang für ein hybridgetriebenes Kraftfahrzeug. Aus der DE 10 2012 009 484 B3 ist ein Doppelkupplungsgetriebe bekannt. Die CN 2 07 607 346 U offenbart ein Antriebssystem mit mehreren Betriebsarten und einem Doppelkupplungsumwerfer. Aus der DE 10 2016 220 701 A1 ist ein Doppelkupplungsgetriebe bekannt. Die DE 10 2017 219 714 A1 offenbart einen Hybridantrieb für einen Twinster-Antrieb.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Hybridantriebsstrang für ein hybridgetriebenes Fahrzeug bereitzustellen, der bei einer im Vergleich zum Stand der Technik bauteilreduzierten, konstruktiv einfachen sowie baulich günstigen Getriebestruktur eine größere Anzahl von Freiheitsgraden in der Funktionalität (das heißt Schaltstrategie) und in der Auslegung der Gangstufen aufweist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Das erfindungsgemäße Getriebe kann mit genau sechs Gangstufen-Radebenen sowie mit einer antriebsseitigen oder abtriebsseitigen Elektromaschinen-Anbindung eine Getriebefunktionalität realisieren, die im Stand der Technik nur mit einem Doppelkupplungsgetriebe erzielbar ist, das eine wesentlich größere Anzahl von Radebenen aufweist. Ein solches herkömmliches Doppelkupplungsgetriebe ist daher wesentlich komplexer aufgebaut und weist eine große axiale Baulänge auf. Demgegenüber weist das erfindungsgemäße Getriebe einen geringen Bauraumbedarf sowie einen geringen getriebetechnischen Bauteilaufwand auf.
Die Erfindung betrifft daher einen Hybridantriebsstrang, der axial kurzbauend sowie mit einer geringstmöglichen Anzahl von Schaltelementen ausgeführt ist. Von daher ist der Hybridantriebsstrang sowohl für einen Längseinbau als auch für einen Quereinbau im Fahrzeug geeignet.
Insgesamt können bei möglichst geringem getriebetechnischem Aufwand die sechs verbrennungsmotorischen Vorwärtsgänge sowie drei zusätzliche elektromotorische Vorwärtsgänge mittels nur genau dreier Schaltelementen schaltbar sein. Im erfindungsgemäßen Getriebe können vier verbrennungsmotorische Vorwärtsgänge als Direkt-Vorwärtsgänge realisiert sein, die jeweils nur eine der vier Gangstufen-Radebenen nutzen. Zwei weitere verbrennungsmotorische Gänge können als Windungs-Vorwärtsgange realisiert sein, die jeweils mehrere Radebenen im Getriebe in Kombination nutzen. Auf diese Weise sind die sechs verbrennungsmotorischen Vorwärtsgänge durch Mehrfachnutzung sämtlicher Gangstufen-Radebenen darstellbar.
Gemäß dem Anspruch 1 ist wirkt von den vier Radebenen eine elektromaschinenseitige Radebene R4 mit der Elektromaschine zusammen. Der Hybridantriebsstrang weist ein elektromaschinenseitiges Schaltelement SE3 auf, das in einer ersten Schaltstellung die Elektromaschine mit der elektromaschinenseitigen Radebene R4 trieblich verbindet, und in einer zweiten Schaltstellung die Elektromaschine von der elektromaschinenseitigen Radebene R4 entkoppelt. In der zweiten Schaltstellung des elektromaschinenseitigen Schaltelements SE3 ist daher die Elektromaschine trieblich abgekoppelt.
In einer technischen Umsetzung kann das abtriebsseitige Zahnrad der elektromaschinenseitigen Radebene als Loszahnrad auf der Abtriebswelle drehgelagert sein. Das antriebsseitige Zahnrad der elektromaschinenseitigen Radebene kann dagegen als Festzahnrad auf der Antriebswelle angeordnet sein. In diesem Fall kann in der ersten Schaltstellung des elektromaschinenseitigen Schaltelements SE3 eine antriebsseitige Elektromaschinen-Anbindung bereitgestellt ist, bei der das abtriebsseitige Loszahnrad der elektromaschinenseitigen Radebene R4 drehfest an die Elektromaschinen-Welle angebunden ist.
Für eine kompakte Getriebestruktur ist die Elektromaschine erfindungsgemäß koaxial zur Abtriebswelle angeordnet. In diesem Fall kann die Elektromaschinen-Welle eine Hohlwelle sein, die auf der Abtriebswelle koaxial drehgelagert ist.
In einer dritten Schaltstellung des elektromaschinenseitigen Schaltelements SE3 kann das abtriebsseitige Loszahnrad der elektromaschinenseitigen Radebene R4 drehfest mit der Abtriebswelle verbunden sein. In einer vierten Schaltstellung des elektromaschinenseitigen Schaltelements SE3 kann eine abtriebsseitige Elektromaschinen-Anbindung bereitgestellt sein, bei der die Abtriebswelle drehfest an die Elektromaschinen-Welle angebunden ist.
Bei einer antriebsseitigen Elektromaschinen-Anbindung treibt die Elektromaschine über die (als Vorgelege zur Drehmomentwandlung wirkende) elektromaschinenseitige Radebene auf eine der Antriebswellen ab. Die antriebsseitige Elektromaschinen-Anbindung weist die folgenden Vorteile auf: So ist mit der antriebsseitigen Elektromaschinen-Anbindung ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb ermöglicht (zum Beispiel unter Anderem Parkpilot, Staupilot, elektrisches Kriechen). Zudem ist ein Boost-Betrieb im niedrigen oder hohen Drehmomentbereich gewährleistet. Ferner ist eine optimale Übersetzung für die Darstellung der elektrischen Fahrfunktionen ermöglicht. Außerdem sind zum Beispiel ein Segel-Betrieb sowie ggf. ein Brennkraftmaschinen-Start oder ein Brennkraftmaschinen-Zustart sowie ein Kaltstart ermöglicht. Mit der antriebsseitigen Elektromaschinen-Anbindung kann zudem eine Unterstützung bei der Synchronisierung im Doppelkupplungsgetriebe erfolgen.
Das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe kann in einer bauraumgünstigen Ausführungsvariante insgesamt genau vier Radebenen aufweisen, mit denen sechs verbrennungsmotorische Gänge darstellbar sind, und zwar vier Direkt-Vorwärtsgänge, die jeweils nur eine der vier Radebenen nutzen, und zwei Windungs-Vorwärtsgänge, die mehrere Radebenen in Kombination nutzen. Die vier Radebenen können in Axialrichtung in einer Reihenfolge hintereinander zwischen der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine angeordnet sein. Von daher kann die erste Radebene auf der, der Brennkraftmaschine zugewandten Getriebeseite und die vierte Radebene (als elektromaschinenseitige Radebene) auf der, der Elektromaschine zugewandten Getriebeseite positioniert sein.
In einer konkreten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes kann die erste Antriebswelle eine Hohlwelle sein, die radial außen auf der zweiten Antriebswelle koaxial drehgelagert ist. Das der ersten Antriebswelle zugeordnete erste Teilgetriebe kann in Axialrichtung der Doppelkupplung zugewandt sein. Demgegenüber kann das der zweiten Antriebswelle zugeordnete zweite Teilgetriebe unter Zwischenlage des ersten Teilgetriebes von der Doppelkupplung axial beabstandet sein. Sämtliche geraden verbrennungsmotorischen Gänge können dem einen Teilgetriebe zugeordnet sein, während sämtliche ungeraden verbrennungsmotorischen Gänge dem anderen Teilgetriebe zugeordnet sein können. Das erste Teilgetriebe kann genau zwei Radebenen aufweisen. Ebenso kann das zweite Teilgetriebe genau zwei Radebene aufweisen.
Die geraden Gänge sowie die ungeraden Gänge sind in gängiger Praxis bevorzugt jeweils gruppiert in einem Teilgetriebe anzuordnen. Ansonsten kann die Zuordnung der verbrennungsmotorischen Direkt-Gangstufen zu den jeweiligen Radebenen frei variierbar sein (zum Beispiel 2-4-3-5, 4-2-3-5...). Bevorzugt kann der erste und der sechste verbrennungsmotorische Gang jeweils als Windungsgang realisiert sein.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung betrifft die Reduzierung der Gangstufen-Radebenen auf die genau vier Radebenen sowie eine stark reduzierte Anzahl von Schaltelementen. Bevorzugt kann dem ersten Teilgetriebe genau ein Schaltelement zugeordnet sein, während das zweite Teilgetriebe insgesamt zwei Schaltelemente aufweist. Bei einer solchen Getriebestruktur weist der Hybridantriebsstrang somit insgesamt nur drei Schaltelemente auf. Diese können bevorzugt axial beidseitig schaltbar sein. Das jeweilige Schaltelement kann somit axial zwischen Gangstufen-Radebenen des Getriebes angeordnet sein, um ein Loszahnrad der zu schaltenden Radebene mit einer der Antriebswellen oder mit der Abtriebswelle zu kuppeln, oder mit einem Loszahnrad einer benachbarten Radebene zu kuppeln.
Die Schaltelemente können wahlweise auf der Antriebswelle oder auf der Abtriebswelle angeordnet sein. Im Hinblick auf reduzierte Schleppmomente ist es besonders bevorzugt, wenn die abtriebsseitigen Zahnräder sämtlicher Radebenen (das heißt die vier Gangschalt-Radebenen) als Loszahnräder auf der Abtriebswelle drehgelagert sind. Demgegenüber können die antriebsseitigen Zahnräder sämtlicher Radebenen als Festzahnräder auf der jeweiligen Antriebswelle drehfest angeordnet sein. In diesem Fall ist die Abtriebswelle frei von Gangschalt-Zahnrädern, das heißt die Abtriebswelle weist kein darauf drehfest angeordnetes Gangschalt-Zahnrad auf, sondern vielmehr lediglich die Kupplungsverzahnungen der beiden Schaltelemente.
Das erste Schaltelement SE1 (zum Beispiel eine herkömmliche Doppelsynchronkupplung) kann axial beidseitig schaltbar sein. Zudem kann das erste Schaltelement in Axialrichtung zwischen der ersten Radebene und der zweiten Radebene angeordnet sein. Je nach Schaltstellung kann das erste Schaltelement ein Loszahnrad der zu schaltenden ersten oder zweiten Radebene mit der Abtriebswelle kuppeln.
Bevorzugt kann ein zweites Schaltelement SE2 ebenfalls axial beidseitig schaltbar sein und in Axialrichtung zwischen der zweiten Radebene und der dritten Radebene angeordnet sein. Das zweite Schaltelement kann bevorzugt die folgenden Schaltstellungen einnehmen: In einer ersten Schaltstellung S3 kann das zweite Schaltelement ein Loszahnrad der dritten Radebene mit der Abtriebswelle koppeln. In einer zweiten Schaltstellung S4b kann das zweite Schaltelement die Loszahnräder der zweiten und dritten Radebenen miteinander koppeln. In einer Neutralstellung N2 kann das zweite Schaltelement außer Eingriff mit den beiden Loszahnräder der zweiten und dritten Radebenen sein sowie außer Eingriff mit der Abtriebswelle sein.
Im Hinblick auf eine konstruktiv einfache und bauraumreduzierte Getriebestruktur ist es zudem bevorzugt, wenn die Abtriebswelle über eine axial kurz bauende Stirnradstufe eine dazu achsparallele Eingangswelle eines Achsdifferenzials (insbesondere einer Fahrzeug-Vorderachse) antreibt. Die Stirnradstufe kann baulich günstig in Axialrichtung zwischen der Doppelkupplung und der ersten Gangstufen-Radebene positioniert sein. Die Eingangswelle des Achsdifferenzials kann als eine Achsdifferenzial-Ritzelwelle der Fahrzeugachse ausgeführt sein. Das Stirnzahnrad der Stirnradstufe kann - im Gegensatz zu den abtriebsseitigen Gangschalt-Zahnrädern der Gangschalt-Radebenen - drehfest auf der Abtriebswelle angeordnet sein.
Für eine einfache Realisierung eines Rückwärtsgangs kann die Elektromaschine des Hybridantriebsstrangs in umgekehrter Drehrichtung betrieben werden, und zwar unter Bildung eines elektromotorischen Rückwärtsgangs, so dass eine zusätzliche Rückwärtsgang-Radebene, wie es bei einem mechanischen Rückwärtsgang erforderlich wäre, wegfällt.
Der erfindungsgemäße Hybridantriebsstrang kann sowohl im Längseinbau als auch im Quereinbau im Fahrzeug verbaut werden. Nachfolgend wird eine besonders bevorzugte Längseinbausituation des Hybridantriebsstrangs im Fahrzeug beschrieben: So können in dem längseingebauten Hybridantriebsstrang die Getriebewellen in der Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet sein. Speziell bei einem frontseitigen Längseinbau im Fahrzeug kann die Elektromaschine in der Fahrzeuglängsrichtung hinter dem Getriebe (zum Beispiel bauraumgünstig in einem Fahrzeugtunnel) positioniert sein. Die Elektromaschine kann dabei in teilweiser seitlicher Überdeckung in Fahrzeugquerrichtung mit dem Getriebe positioniert sein oder alternativ ohne seitliche Überdeckung hinter dem Getriebe positioniert sein.
Im Hybridantriebsstrang können alle Antriebsvarianten realisiert werden, das heißt ein Frontantrieb, ein Heckantrieb oder ein Allradantrieb. In einer Weiterbildung der Erfindung kann der Hybridantriebsstrang für einen Allradantrieb ausgelegt sein, bei dem über das Getriebe sowohl die Vorderachse als auch die Hinterachse des Fahrzeugs angetrieben werden können. Eine bauraumreduzierte sowie konstruktiv einfache Realisierung des Allradantriebs ist von entscheidender Bedeutung: Vor diesem Hintergrund kann die Abtriebswelle zweiteilig ausgebildet sein, und zwar mit einer Abtriebs-Hohlwelle, auf der die Gangzahnräder sämtlicher vier Gangstufen-Radebenen angeordnet sind, und mit einer Abtriebs-Innenwelle, auf der die Abtriebs-Hohlwelle koaxial drehgelagert ist. In der Einbaulage kann die Abtriebs-Hohlwelle in der Fahrzeuglängsrichtung nach fahrzeughinten über das Getriebegehäuse hinaus mit einem Wellen-Endstück axial verlängert sein. Das Wellen-Endstück der Abtriebs-Hohlwelle kann an einer Eingangsseite eines Zwischendifferenzials angeschlossen sein. Von den beiden Ausgangsseiten des Zwischendifferenzials führt eine Endwelle nach fahrzeughinten in Richtung Hinterachse des Fahrzeugs und die Abtriebs-Innenwelle zum Vorderachsdifferenzial. In diesem Fall kann die Abtriebs-Innenwelle über die Stirnradstufe mit einer Antriebswelle des Vorderachsdifferenzials trieblich verbunden sein.
In einer bauraumgünstigen Anordnung der Elektromaschine kann deren Elektromaschine-Welle als eine Hohlwelle realisiert sein. Diese kann auf der Abtriebs-Hohlwelle koaxial drehgelagert sein. Sowohl die Abtriebs-Hohlwelle als auch die Abtriebs-Innenwelle können sich in diesem Fall komplett durchgängig durch die Elektromaschine nach fahrzeughinten erstrecken.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen:

1 eine Getriebestruktur des Hybridantriebsstrangs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 bis 5 jeweils Detail-Ansichten von Schaltelementen in der Getriebestruktur;
6 ein Schaltschema gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
7 bis 9 jeweils Getriebestrukturen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.

In der 1 ist ein Hybridantriebsstrang für ein hybridgetriebenes Fahrzeug gezeigt, der sich im Wesentlichen aus einer Brennkraftmaschine 1, einem Doppelkupplungsgetriebe 3 und einer Elektromaschine 5 zusammensetzt. Das Doppelkupplungsgetriebe 3 weist eine erste Antriebswelle 9 und eine zweite Antriebswelle 7 auf. Diese sind koaxial angeordnet und über zwei zum Beispiel hydraulisch betätigbare lastschaltbare Trennkupplungen K1, K2 sowie über einen vorgeschalteten Drehschwingungsdämpfer 8 alternierend mit einer Kraftabgabewelle 10 der Brennkraftmaschine 1 momentenübertragend verbindbar. Die erste Antriebswelle 9 ist in der 1 als eine Hohlwelle realisiert, die koaxial auf der als Vollwelle realisierten zweiten Antriebswelle 7 abgestützt ist. Achsparallel zu den beiden Antriebswellen 7, 9 ist eine Abtriebswelle 13 vorgesehen.
Im Doppelkupplungsgetriebe 3 sind genau sechs verbrennungsmotorische Vorwärtsgänge 1 bis 6 einlegbar. Diese sind in genau vier Gangstufen-Radebenen R1 bis R4 durch entsprechende Zahnradsätze mit jeweils einem Loszahnrad und einem Festzahnrad realisiert. Die Loszahnräder der Radebenen R1 bis R4 sind mittels genau dreier Schaltelementen SE1, SE2 und SE3 schaltbar. Zudem sind die Loszahnräder der Radebenen R1 bis R4 auf der Abtriebswelle 13 drehbar gelagert, während die Festzahnräder der Radebenen R1 bis R4 drehfest auf den jeweiligen Antriebswellen 7, 9 angeordnet sind.
In der 1 ist der Hybridantriebsstrang für einen Frontantrieb ausgelegt, bei dem mittels des Getriebes 3 die Vorderachse VA des Fahrzeugs antreibbar ist. Die Elektromaschine 5 ist koaxial zur Abtriebswelle 13 ausgerichtet. Die Abtriebswelle 13 ist zu einem Vorderachsdifferenzial 21 geführt. Von den beiden Ausgangsseiten des Vorderachsdifferenzials 21 sind Flanschwellen 33 in der Fahrzeugquerrichtung y bis zu nicht gezeigten Fahrzeug-Vorderrädern geführt. Die Abtriebswelle 13 treibt über eine Stirnradstufe 14 mit Stirnzahnrädern 15, 17 auf eine Eingangswelle 19 des Vorderachsdifferenzials 21 ab. Das Stirnzahnrad 17 ist in der 1 als einziges Festzahnrad auf der Abtriebswelle 13 angeordnet, wodurch die Bildung von Trägheitsmomenten reduziert ist.
Mittels der ersten und zweiten Antriebswellen 7, 9 kann jeweils ein erstes Teilgetriebe I und ein zweites Teilgetriebe II des Doppelkupplungsgetriebes 3 aktiviert werden. Das zweite Teilgetriebe II ist in der 1, in der Axialrichtung betrachtet, unter Zwischenlage des ersten Teilgetriebes I axial von der Doppelkupplung K1, K2 beabstandet, die in der 1 am linken äußeren Getriebeende angeordnet ist. Am gegenüberliegenden rechten axial äußeren Getriebeende des Doppelkupplungsgetriebes 3 ist die Elektromaschine 5 positioniert.
Der verbrennungsmotorische erste und sechste Vorwärtsgang V1 und V6 sind in der 1 und 2 jeweils als Windungsgang realisiert, in dessen Lastpfad die beiden Teilgetriebe I und II eingebunden sind, wie später beschrieben ist. Die geraden Direkt-Vorwärtsgänge V2 und V4 sind über die erste Antriebswelle 9 sowie über die zweite Trennkupplung K2 aktivierbar. Demgegenüber sind die ungeraden Direkt-Vorwärtsgänge V3 und V5 des zweiten Teilgetriebes II über die zweite Antriebswelle 7 sowie über die erste Trennkupplung K1 aktivierbar.
In der 1 sind die vier Gangschalt-Radebenen R1 bis R4 in der Axialrichtung in einer Reihenfolge hintereinander zwischen der Brennkraftmaschine 1 und der Elektromaschine 5 angeordnet. Die erste Radebene R1 ist auf der, der Brennkraftmaschine 1 zugewandten Getriebeseite positioniert, während die vierte Radebene R4 auf der, der Elektromaschine 5 zugewandten Getriebeseite positioniert ist. Das in der 1 gezeigte erste Teilgetriebe I weist somit die beiden Radebenen R1 und R2 sowie das Schaltelement SE1 auf. Das zweite Teilgetriebe II weist die beiden Radebenen R3 und R4 auf, wobei insgesamt zwei Schaltelemente SE2 und SE3 vorgesehen sind. In Axialrichtung zwischen der Doppelkupplung K1, K2 und der ersten Radebene R1 ist in der 1 die Stirnradstufe 14 positioniert.
Nachfolgend werden anhand der 1 bis 5 die von den Schaltelementen SE1 bis SE3 einnehmbaren Schaltstellungen beschrieben:

Das erste Schaltelement SE1 ist zwischen der ersten und zweiten Radebene R1 und R2 des ersten Teilgetriebes I angeordnet und axial beidseitig entweder in die Schaltstellungen S2, S4a oder in die Neutralstellung N1 schaltbar. In der 2 ist das Schaltelement SE1 in seiner Neutralstellung N gezeigt. Je nach Schaltstellung S2, S4a ist ein Loszahnrad der zu schaltenden Radebene R1 oder R2 mit der Abtriebswelle 13 gekuppelt oder sind die beiden Loszahnräder der Radebenen R1, R2 von der Abtriebswelle 13 entkoppelt.

Das zweite Schaltelement SE2 ist in der Axialrichtung zwischen der im ersten Teilgetriebe I befindlichen zweiten Radebene R2 und der im zweiten Teilgetriebe II befindlichen dritten Radebene R3 angeordnet. In der 3 ist das zweite Schaltelement SE2 - ausgehend von einer Neutralstellung N2 - nach links betätigt. Bei der Schaltbetätigung nach links befindet sich das zweite Schaltelement SE2 in einer Schaltstellung S4b, in der die beiden Loszahnräder der zweiten und dritten Radebenen R2, R3 miteinander gekuppelt sind. In der Neutralstellung N2 ist die in der 1 und 2 U-profilförmig angedeutete Schaltmuffe des zweiten Schaltelements SE2 auf Lücke (nicht gezeigt) zwischen Schaltverzahnungen der Loszahnräder und der Abtriebswelle 13 angeordnet. In diesem Fall ist das zweite Schaltelement SE2 weder mit den Loszahnrädern der Radebenen R2 und R3 noch mit der Abtriebswelle 13 in Zahneingriff. Bei einer Schaltbetätigung des zweiten Schaltelements SE2 - ausgehend von der Neutralstellung N2 - nach rechts befindet sich das zweite Schaltelement SE2 in einer Schaltstellung S3, in der ein Loszahnrad der dritten Radebene R3 mit der Abtriebswelle 13 gekuppelt ist.
Der vierten Radebene R4 ist das dritte Schaltelement SE3 zugeordnet. Das Schaltelement SE3 ist in der 4 in einer Schaltstellung S5a gezeigt, in der das abtriebsseitige Zahnrad 16 der Radebene R4 an der Abtriebswelle 13 drehfest angekoppelt ist. Ausgehend von der Schaltstellung S5a kann das Schaltelement SE3 nach links in die Schaltstellung E gerückt werden, in der die Elektromaschinen-Welle 25 mit dem abtriebsseitigen Zahnrad 16 der vierten Radebene R4 verbunden ist, das als Loszahnrad auf der Abtriebswelle 13 drehgelagert ist. Ausgehend von der Schaltstellung E kann das Schaltelement SE3 weiter nach links in die Neutralstellung N3 gerückt werden, in der die Elektromaschinen-Welle 25 sowohl von der Abtriebswelle 13 als auch von dem abtriebsseitigen Zahnrad 16 der vierten Radebene R4 entkoppelt ist.
Bei geschalteter Schaltstellung E des elektromaschinenseitigen Schaltelements SE3 ist eine antriebsseitige Elektromaschinen-Anbindung bereitgestellt, bei der das abtriebsseitige Loszahnrad 16 der vierten Radebene R4 drehfest an die Elektromaschinen-Welle 25 angebunden ist.
Ausgehend von der in der 4 gezeigten Schaltstellung S5a kann das dritte Schaltelement SE3 nach rechts in die Schaltstellung S5b gerückt werden. Bei geschalteter Schaltstellung S5b des dritten Schaltelements SE3 ist eine abtriebsseitige Elektromaschinen-Anbindung bereitgestellt, bei der die Abtriebswelle 13 drehfest an die Elektromaschinen-Welle 25 und an das Loszahnrad 16 angebunden ist.
In der 4 kann die Schaltmuffe des dritten Schaltelements SE3 somit insgesamt vier Schaltstellungen einnehmen, wobei sowohl eine antriebsseitige Elektromaschinen-Anbindung (SE3 in der Schaltstellung E) als auch eine abtriebsseitige Elektromaschinen-Anbindung (SE3 in der Schaltstellung S5b) ermöglicht ist.
Gegebenenfalls kann aus schaltungstechnischen Gründen auf eine abtriebsseitige Elektromaschinen-Anbindung (SE3 in der Schaltstellung S5b) verzichtet werden. In diesem Fall wird die in der 4 linke äußere Schaltverzahnung der Schaltmuffe des dritten Schaltelements SE3 weggelassen, wie es in der 5 dargestellt ist. In der 5 kann das dritte Schaltelement SE3 daher nur noch drei Schaltstellungen einnehmen, wobei nur noch eine antriebsseitige Elektromaschinen-Anbindung (SE3 in der Schaltstellung E) ermöglicht ist. Bei Verwendung des in der 5 gezeigten Schaltelements SE3 können die später im Schaltschema der 6 angegebenen Gänge H5, H6, E3 nicht eingelegt werden.
Im Hinblick auf eine einfache Realisierung eines Rückwärtsgangs kann in der 1 die Elektromaschine 5 in umgekehrter Drehrichtung betrieben werden, wodurch ein elektromotorischer Rückwärtsgang gebildet ist.
In der 1 ist der Hybridantriebsstrang in einem frontseitigen Längseinbau im Fahrzeug verbaut. In dem längs eingebauten Hybridantriebsstrang sind die Getriebewellen 7, 9, 13 in der Fahrzeuglängsrichtung x in Flucht ausgerichtet. Bei dem frontseitigen Längseinbau der 1 ist die Elektromaschine 5 in der Fahrzeuglängsrichtung x hinter dem Getriebe 3 zum Beispiel in einem Fahrzeugtunnel positioniert, wobei die Elektromaschine 5 hinter dem Getriebe 3 angeordnet ist bzw. an einer hinteren Getriebe-Außenwand 26 angeflanscht ist.
Eine reguläre Schaltfolge der verbrennungsmotorischen Gänge kann sein: 1-2-3-4-5-6, wobei der erste verbrennungsmotorische Gang V1 (Windungs-Gang) über die geschlossene erste Trennkupplung K1 (Teilgetriebe I) und die weiteren Gänge durch alternierendes Schließen der Trennkupplungen K1, K2 eingelegt werden. In dem Teilgetriebe mit der offenen Trennkupplung kann wie bekannt der nächste Gang vorgewählt werden, so dass durch Umschalten der Kupplungen K1, K2 ohne Unterbrechung der Zugkraft geschaltet werden kann. Die Schaltfolge kann abhängig von Betriebsdaten und Fahrparametern des Kraftfahrzeugs über eine nicht gezeigte elektronische Getriebesteuerung vorgebbar und/oder manuell einstellbar sein.
Nachfolgend sind anhand des in der 6 gezeigten Schaltschemas die mit dem Doppelkupplungsgetriebe schaltbaren Gänge beschrieben:

Bei eingelegtem ersten Windungs-Gang V1 ist die erste Trennkupplung K1 geschlossen und das erste Schaltelement SE1 im ersten Teilgetriebe I nach links (Schaltstellung S2) betätigt, so dass das Loszahnrad der ersten Radebene R1 mit der Abtriebswelle 13 gekoppelt ist. Zudem ist das zweite Schaltelement SE2 in seine Überbrückungs-Schaltstellung S4b betätigt, in der die beiden Loszahnräder der zweiten und dritten Radebenen R2, R3 miteinander gekoppelt sind, während die Abtriebswelle 13 von den beiden Loszahnrädern der zweiten und dritten Radebenen R2, R3 entkoppelt ist. Somit ergibt sich ein Lastpfad von der Brennkraftmaschine 1 über die erste Trennkupplung K1, die zweite Antriebswelle 7 bis zur dritten Radebene R3. Von dort führt der Lastpfad weiter über das zweite Schaltelement SE2 (in Schaltstellung S4b) zum abtriebsseitigen Loszahnrad der zweiten Radebene R2 und vom antriebsseitigen Loszahnrad der zweiten Radebene R2 weiter zum antriebsseitigen Loszahnrad der ersten Radebene R1. Vom antriebsseitigen Loszahnrad der ersten Radebene R1 wird das verbrennungsmotorische Drehmoment über das abtriebsseitige Loszahnrad der ersten Radebene R1 am zweiten Schaltelement SE2 (in Schaltstellung S2) in die Abtriebswelle 13 eingeleitet. Im weiteren Verlauf führt der Lastpfad von der Abtriebswelle 13 über die Stirnradstufe 14 bis zum Vorderachsdifferenzial 21.

Im verbrennungsmotorischen ersten Windungs-Gang V1 ist ein Hybridbetrieb, etwa ein Boost-Betrieb, ermöglicht. Bei entsprechendem Fahrerwunsch kann im Boost-Betrieb ein Beschleunigen, das heißt bei erhöhter Leistungsanforderung zum Beispiel bei einem Überholvorgang, mit einem durch die Elektromaschine 5 zusätzlich bereitgestellten Boost-Drehmoment erfolgen. In diesem Fall kann die Elektromaschine 5 als Hilfsantriebsquelle genutzt werden. Gemäß der 1 und 6 steht für den eingelegten ersten Windungs-Gang V1 ein Hybridgang H1 zur Verfügung: Hierzu wird das dritte Schaltelement SE3 von seiner Neutralstellung N3 in seine Schaltstellung E geschaltet und die Elektromaschine 5 hochgefahren. Damit erfolgt in der dritten Radebene R3 (das heißt an deren antriebsseitigem Festzahnrad) eine Leistungsaddition, bei der das Boost-Drehmoment auf das verbrennungsmotorische Drehmoment aufaddiert wird.
Bei eingelegtem zweiten Gang V2 ist die zweite Trennkupplung K2 geschlossen und das erste Schaltelement SE1 nach links (Schaltstellung S2) betätigt, so dass ein Loszahnrad der, den zweiten Gang bildenden Radebene R1 mit der Abtriebswelle 13 gekoppelt ist. Das zweite Schaltelement SE2 und das dritte Schaltelement SE3 befinden sich in Neutralstellung N2. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad von der Brennkraftmaschine 1 über die geschlossene zweite Trennkupplung K2 sowie über die erste Radebene R1 bis zur Abtriebswelle 13 und dann weiter wie anhand des ersten Gangs V1 beschrieben.
Gemäß der 6 stehen für den eingelegten zweiten Gang V2 zwei Hybridgänge H2a, H2b zur Verfügung: Bei eingelegtem Hybridgang H2a ist das zweite Schaltelement SE2 nach links in die Überbrückungs-Schaltstellung S4b betätigt. Dadurch ist die dritte Radebene R3 und die zweite Radebene R2 in einen Boost-Lastpfad integriert und es erfolgt eine antriebsnahe Leistungsaddition, bei der das Boost-Drehmoment am antriebsseitigen Festzahnrad der ersten Radebene R1 auf das verbrennungsmotorische Drehmoment aufaddiert wird. Bei eingelegtem Hybridgang H2b ist das zweite Schaltelement SE2 nach rechts (Schaltstellung S3) betätigt. Dadurch ist nur die dritte Radebene R3 in den Boost-Lastpfad integriert und es erfolgt eine abtriebsnahe Leistungsaddition, bei der das Boost-Drehmoment auf der Abtriebswelle 13 aufaddiert wird.
Bei eingelegtem dritten verbrennungsmotorischen Gang V3 ist die erste Trennkupplung K1 geschlossen und das zweite Schaltelement SE2 nach rechts (Schaltstellung S3) betätigt, so dass das Loszahnrad der den dritten Gang bildenden Radebene R3 mit der Abtriebswelle 13 gekoppelt ist. Das erste Schaltelement SE1 und das dritte Schaltelement SE3 sind in Neutralstellung N1, N3 geschaltet. Somit ergibt sich bei eingelegtem dritten Gang V3 ein Lastpfad von der Brennkraftmaschine 1 über die erste Trennkupplung K1 und die dritte Radebene R3 bis zur Abtriebswelle 13 und dann weiter wie anhand des ersten Gangs V1 beschrieben.
Im dritten Gang V3 ist ebenfalls ein Hybridbetrieb ermöglicht (Hybridgang H3). Hierzu werden das dritte Schaltelement SE3 von seiner Neutralstellung N3 in die Schaltstellung E geschaltet und die Elektromaschine 5 hochgefahren, so dass in der dritten Radebene R3 (an deren antriebsseitigen Festzahnrad) eine Leistungsaddition erfolgt, bei der das Boost-Drehmoment auf das verbrennungsmotorische Drehmoment aufaddiert wird.
Bei eingelegtem vierten Gang V4 ist die zweite Trennkupplung K2 geschlossen und das erste Schaltelement SE1 nach rechts (Schaltstellung S4a) betätigt. Das zweite und das dritte Schaltelement SE2, SE3 befindet sich in ihren Neutralstellungen N2, N3. Bei eingelegtem vierten Gang V4 ergibt sich ein Lastpfad von der Brennkraftmaschine 1 über die zweite Trennkupplung K2 sowie die zweite Radebene R2 bis zur Abtriebswelle 13 und dann weiter wie anhand des ersten Gangs V1 beschrieben.
Im vierten Gang V4 ist ebenfalls ein Boost-Betrieb ermöglicht. Hierzu wird das zweite Schaltelement SE2 nach rechts betätigt (Schaltstellung S3) und das dritte Schaltelement SE3 in die Schaltstellung E betätigt. Sobald die Elektromaschine 5 hochgefahren wird, erfolgt in der dritten Radebene R3 eine abtriebsnahe Leistungsaddition, bei der das Boost-Drehmoment auf der Abtriebswelle 13 aufaddiert wird. Alternativ ist eine Addition im Abtriebsrad der zweiten Radebene möglich, indem das zweite Schaltelement SE2 in Stellung S4b gestellt wird.
Bei eingelegtem fünften Gang V5 ist die erste Trennkupplung K1 geschlossen und das dritte Schaltelement SE3 von seiner Neutralstellung N3 in die Stellung S5a betätigt. Die ersten und zweiten Schaltelemente SE1, SE2 befinden sich in ihren Neutralstellungen N1, N2. Bei eingelegtem fünften Gang V5 ergibt sich ein Lastpfad von der Brennkraftmaschine 1 über die erste Trennkupplung K1 und die zweite Antriebswelle 7 bis zur vierten Radebene R4 und über das geschaltete Schaltelement SE3 (in Schaltstellung S5a) bis zur Abtriebswelle 13 und dann weiter wie anhand des ersten Gangs V1 beschrieben.
Im fünften Gang V5 ist ebenfalls ein Boost-Betrieb ermöglicht. Hierzu wird das dritte Schaltelement SE3 nicht in seine Schaltstellung S5a, sondern in seine Schaltstellung S5b betätigt. Sobald die Elektromaschine 5 hochgefahren wird, erfolgt in der vierten Radebene R4 eine abtriebsnahe Leistungsaddition, bei der das Boost-Drehmoment auf der Abtriebswelle 13 aufaddiert wird.
Bei eingelegtem sechsten Windungs-Gang V6 ist die zweite Trennkupplung K2 geschlossen, das zweite Schaltelement SE2 von seiner Neutralstellung N2 nach links (Schaltstellung S4b) betätigt und das dritte Schaltelement SE3 in seine Schaltstellung S5a betätigt, während das erste Schaltelement SE1 in seiner Neutralstellung N1 ist. Der Lastpfad wird daher von der geschlossenen zweiten Trennkupplung K2 bis zur zweiten Radebene R2 geführt, und von dessen abtriebsseitigen Zahnrad über das zweite Schaltelement SE2 zur dritten Radebene R3 geführt. Von dessen antriebsseitigen Zahnrad führt der Lastpfad zur vierten Radebene R4, und von dessen abtriebsseitigen Zahnrad über das dritte Schaltelement SE3 zur Abtriebswelle 13. Im weiteren Verlauf führt der Lastpfad von der Abtriebswelle 13 über die Stirnradstufe 14 bis zum Vorderachsdifferenzial 21.
Für den eingelegten sechsten Windungs-Gang V6 steht ein Hybridgang H6 zur Verfügung: Hierzu wird das dritte Schaltelement SE3 von seiner Neutralstellung N3 nicht in seine Schaltstellung S5a, sondern in seine Schaltstellung S5b geschaltet, in der die Elektromaschine 25 an die Abtriebswelle 13 angekoppelt ist. Damit erfolgt in der vierten Radebene R4 (das heißt an deren abtriebsseitigem Zahnrad) eine Leistungsaddition, bei der das Boost-Drehmoment auf das verbrennungsmotorische Drehmoment aufaddiert wird.
Für einen rein elektrischen Fahrbetrieb können jeweils rein elektromotorische Gänge E1, E2 und E3 eingelegt werden, wobei die Brennkraftmaschine 5 stillgelegt ist bzw. die Trennkupplungen K1, K2 geöffnet sind. Bei eingelegtem ersten elektromotorischen Gang E1 ist das erste Schaltelement SE1 nach links betätigt (Schaltstellung S2), während das zweite Schaltelement SE2 ebenfalls nach links betätigt ist (Schaltstellung S4b) und das dritte Schaltelement SE3 in seine Schaltstellung E betätigt ist. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad, bei dem das elektromotorische Drehmoment in einer Reihenfolge von der Elektromaschine 5 über die vierte Radebene R4, die dritte Radebene R3, die zweite Radebene R2 und die erste Radebene R1 auf die Abtriebswelle 13 geführt wird. Von dort führt der Lastpfad weiter wie anhand des ersten Gangs V1 beschrieben.
Bei eingelegtem zweiten elektromotorischen Gang E2 ist das erste Schaltelement SE1 in seiner Neutralstellung N1 und das zweite Schaltelement SE2 von seiner Neutralstellung N2 nach rechts betätigt (Schaltstellung S3). Zudem befindet sich das dritte Schaltelement SE3 in seiner Schaltstellung E. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad, bei dem das elektromotorische Drehmoment von der Elektromaschine 5 über die vierte Radebene R4 und über die dritte Radebene R3 auf die Abtriebswelle 13 geleitet wird. Von dort führt der Lastpfad weiter wie anhand des ersten Gangs V1 beschrieben.
Bei eingelegtem dritten elektromotorischen Gang E3 sind sowohl das erste Schaltelement SE1 als auch das zweite Schaltelement SE2 in seiner Neutralstellung N1, N2, während das dritte Schaltelement SE3 in seine Schaltstellung S5b betätigt ist. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad, bei dem das elektromotorische Drehmoment von der Elektromaschine 5 direkt auf die Abtriebswelle 13 geleitet wird. Von dort führt der Lastpfad weiter wie anhand des ersten Gangs V1 beschrieben.
Zudem ist ein Standlade-Betrieb in zwei Standladeübersetzungen SL1 und SL2 ermöglicht. Der Standlade-Betrieb ist aktivierbar, sofern das Fahrzeug im Fahrzeugstillstand ist, zum Beispiel an einer Ampel oder im Stau. Im ersten Standlade-Betrieb SL1 ist die erste Trennkupplung K1 geschlossen und befinden sich die beiden Schaltelemente SE1 und SE2 in ihren Neutralstellungen N1, N2, während das dritte Schaltelement SE3 in die Schaltstellung E betätigt ist. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad, bei dem ein verbrennungsmotorisches Moment über die erste Trennkupplung K1 und die zweite Antriebswelle 7 bis zum antriebsseitigen Zahnrad 20 der vierten Radebene R4 geleitet wird, und von dessen abtriebsseitigen Zahnrad 16 über das geschaltete dritte Schaltelement SE3 zur Elektromaschine 5 geleitet wird.
Im zweiten Standlade-Betrieb SL2 ist die zweite Trennkupplung K2 geschlossen und befindet sich das erste Schaltelemente SE1 in der Neutralstellung N1, während das zweite Schaltelement SE2 von seiner Neutralstellung N2 nach links gerückt ist (in die Schaltstellung S4b) und das dritte Schaltelement SE3 in die Schaltstellung E betätigt ist. Dadurch ergibt sich ein Lastpfad, bei dem ein verbrennungsmotorisches Moment über die zweite Trennkupplung K2 und die erste Antriebswelle 9 bis zum antriebsseitigen Zahnrad der zweiten Radebene R2 geleitet wird, und von dessen abtriebsseitigen Zahnrad über das geschaltete zweite Schaltelement SE2 zur dritten Radebene R3 und weiter über die vierte Radebene R4 bis zur Elektromaschine 5 geleitet wird.
Mit der in der 1 gezeigten Getriebestruktur lässt sich die folgende Parksperrenfunktion realisieren: Das zweite Schaltelement SE2 wird von seiner Neutralstellung N2 nach rechts gerückt (Schaltstellung S3), in der das Loszahnrad der dritten Radebene R3 mit der Abtriebswelle 13 gekuppelt ist. Zusätzlich wird das dritte Schaltelement SE3 in seine Schaltstellung S5a geschaltet, während das erste Schaltelement SE1 in seiner Neutralstellung N1 verbleibt. Somit ist sowohl das Loszahnrad der dritten Radebene R3 als auch das Loszahnrad der vierten Radebene R4 mit der Abtriebswelle 13 gekuppelt, wodurch sich die beiden Radebenen R3 und R4 gegenseitig verblocken, so dass eine Parksperrwirkung eintritt.
In der 7 ist der Hybridantriebsstrang für einen Allradantrieb ausgelegt, bei dem mittels des Getriebes 3 sowohl die Vorderachse VA als auch die Hinterachse HA des Fahrzeugs antreibbar ist. Für den Allradantrieb weist die Abtriebswelle 13 eine heckseitige Verlängerung 35 auf, die mit der Fahrzeug-Hinterachse HA trieblich verbindbar ist. Die heckseitige Verlängerung 35 der Antriebswelle 13 erstreckt sich koaxial durch die als Hohlwelle ausgeführte Elektromaschinen-Welle 25 bis zu einer Trennkupplung K3, mittels der die heckseitige Verlängerung 35 der Abtriebswelle 13 mit einer Anschlusswelle koppelbar ist. Ansonsten ist die Getriebestruktur in Aufbau und in Funktionsweise, einschließlich Schaltschema, identisch mit der in der 1 gezeigten Getriebestruktur.
In der 8 ist der Hybridantriebsstrang nicht für einen Frontantrieb ( 1), sondern für einen Heckantrieb ausgelegt, bei dem mittels des Getriebes 3 die Hinterachse HA des Fahrzeugs antreibbar ist. Von daher ist in der 8 das Vorderachsdifferenzial 21 sowie die Stirnradstufe 14 weggelassen. Für den Heckantrieb weist die Abtriebswelle 13 eine heckseitige Verlängerung 35 auf, die mit der Fahrzeug-Hinterachse HA trieblich verbindbar ist. Die heckseitige Verlängerung 35 der Antriebswelle 13 erstreckt sich koaxial durch die als Hohlwelle ausgeführte Elektromaschinen-Welle 25. Ansonsten ist die Getriebestruktur in Aufbau und in Funktionsweise, einschließlich Schaltschema, identisch mit der in der 1 gezeigten Getriebestruktur.
In der 9 ist der Hybridantriebsstrang für einen Allradantrieb ausgelegt, bei dem mittels des Getriebes 3 sowohl die Vorderachse VA als auch die Hinterachse HA des Fahrzeugs antreibbar ist. Für den Allradantrieb ist die Abtriebswelle 13 zweiteilig ausgebildet, und zwar mit einer Abtriebs-Hohlwelle 22, auf der die Gangzahnräder sämtlicher vier Radebenen R1 bis R4 angeordnet sind, und einer Abtriebs-Innenwelle 23, auf der die Abtriebs-Hohlwelle 22 koaxial drehgelagert ist. Die Abtriebs-Hohlwelle 22 ist an einer Eingangsseite eines Zwischendifferenzials 29 angeschlossen. Von den beiden Ausgangsseiten des Zwischendifferenzials 29 führt einerseits eine Endwelle 31 nach fahrzeughinten in Richtung Hinterachse HA und führt andererseits die Abtriebs-Innenwelle 23 zum Vorderachsdifferenzial 21. Ansonsten ist die Getriebestruktur in Aufbau und in Funktionsweise, einschließlich Schaltschema, identisch mit der in der 1 gezeigten Getriebestruktur.
BEZUGSZEICHENLISTE

1: Brennkraftmaschine
3: Doppelkupplungsgetriebe
5: Elektromaschine
7: zweite Antriebswelle
8: Drehschwingungsdämpfer
9: erste Antriebswelle
10: Kraftabgabewelle
13: Abtriebswelle
14: Stirnradstufe
15, 17: Stirnzahnräder
16: abtriebsseitiges Zahnrad der vierten Radebene R4
19: Antriebswelle
20: antriebsseitiges Zahnrad der vierten Radebene R4
21: Vorderachsdifferenzial
22: Abtriebs-Hohlwelle
23: Abtriebs-Innenwelle
25: Elektromaschinen-Welle
26: Getriebe-Gehäusewand
29: Zwischendifferenzial
31: Endwelle (Anschluss zur Kardanwelle)
33: Flanschwellen
35: heckseitige Verlängerung der Abtriebswelle 13
K1, K2, K3: lastschaltbare Trennkupplungen
SE1, SE2, SE3: Schaltelemente
R1 bis R4: Radebenen
I, II: Teilgetriebe
VA: Vorderachse
HA: Hinterachse
V1 bis V6: verbrennungsmotorische Gänge
E1, E2, E3: elektromotorische Gänge
H1 bis H6: Hybridgänge
SL: Standladen
S2, N1, S4a: Schaltstellungen des ersten Schaltelements SE1
S4b, N2, S3: Schaltstellungen des zweiten Schaltelements SE2
S5a, S5b, N3, E: Schaltstellungen des dritten Schaltelements SE3

Claims

Hybridantriebsstrang für ein hybridgetriebenes Fahrzeug, mit einer Elektromaschine (5) und einer Brennkraftmaschine (1), deren Kraftabgabewelle (10) über zwei lastschaltbare Trennkupplungen (K1, K2) einer Doppelkupplung alternierend entweder auf eine erste Antriebswelle (9) oder auf eine zweite Antriebswelle (7) eines Doppelkupplungsgetriebes (3) abtreibt, wobei mittels der Antriebswellen (7, 9) entweder ein erstes Teilgetriebe (I) oder ein zweites Teilgetriebe (II) aktivierbar ist, und wobei auf den beiden Antriebswellen (7, 9) sowie einer dazu achsparallelen Abtriebswelle (13) in genau vier Radebenen (R1 bis R4) Fest- und Loszahnräder angeordnet sind, die unter Bildung von verbrennungsmotorischen Gängen (1, 2, 3, 4, 5, 6) zu Zahnradsätzen zusammengefasst sind, in denen die Loszahnräder mittels Schaltelementen (SE1, SE2, SE3) mit der Abtriebswelle (13) kuppelbar sind, wobei von den vier Radebenen (R1 bis R4) eine elektromaschinenseitige Radebene (R4) mit der Elektromaschine (5) zusammenwirkt, und wobei der Hybridantriebsstrang ein elektromaschinenseitiges Schaltelement (SE3) aufweist, das in einer ersten Schaltstellung (E) die Elektromaschine (5) mit der elektromaschinenseitigen Radebene (R4) trieblich verbindet, und in einer zweiten Schaltstellung (N3) die Elektromaschine (5) von der elektromaschinenseitigen Radebene (R4) entkoppelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (5) koaxial zur Abtriebswelle (13) angeordnet ist.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das abtriebsseitige Zahnrad (16) der elektromaschinenseitigen Radebene (R4) als Loszahnrad auf der Abtriebswelle (13) drehgelagert ist, und dass das antriebsseitige Zahnrad (20) der elektromaschinenseitigen Radebene (R4) als Festzahnrad auf der zweiten Antriebswelle (7) angeordnet ist.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Schaltstellung (E) des elektromaschinenseitigen Schaltelements (SE3) eine antriebsseitige Elektromaschinen-Anbindung bereitgestellt ist, bei der das abtriebsseitige Loszahnrad (16) der elektromaschinenseitigen Radebene (R4) drehfest an die Elektromaschinen-Welle (25) angebunden ist, und/oder dass die Elektromaschinen-Welle (25) eine Hohlwelle ist, die auf der Abtriebswelle (13) koaxial drehgelagert ist.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromaschinenseitige Schaltelement (SE3) in insgesamt vier Schaltstellungen (N3, E, S5a, S5b) schaltbar ist, und/oder dass in einer dritten Schaltstellung (S5a) des elektromaschinenseitigen Schaltelements (SE3) das abtriebsseitige Loszahnrad (16) der elektromaschinenseitigen Radebene (R4) drehfest mit der Abtriebswelle (13) verbunden ist, und/oder dass in einer vierten Schaltstellung (S5b) des elektromaschinenseitigen Schaltelements (SE3) eine abtriebsseitige Elektromaschinen-Anbindung bereitgestellt ist, bei der die Abtriebswelle (13) drehfest an die Elektromaschinen-Welle (25) angebunden ist.
Hybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelkupplungsgetriebe (3) insgesamt genau vier Radebenen (R1, R2, R3, R4) aufweist, mit denen sechs verbrennungsmotorische Gänge (1, 2, 3, 4, 5, 6) darstellbar sind, und zwar vier Direkt-Vorwärtsgänge (2, 3, 4, 5), die jeweils nur eine der Radebenen (R1, R2, R3, R4) nutzen, und zwei Windungs-Vorwärtsgänge (1 und 6), die jeweils mehrere Radebenen (R1, R2, R3, R4) in Kombination nutzen.
Hybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Radebenen (R1, R2, R3, R4) in Axialrichtung in einer Reihenfolge hintereinander zwischen der Brennkraftmaschine (1) und der Elektromaschine (5) angeordnet sind, und dass die erste Radebene (R1) auf der, der Brennkraftmaschine (1) zugewandten Getriebeseite und die vierte Radebene (R4) als elektromaschinenseitige Radebene auf der, der Elektromaschine (5) zugewandten Getriebeseite positioniert ist.
Hybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebswelle (9) eine Hohlwelle ist, die auf der zweiten Antriebswelle (7) koaxial drehgelagert ist, und dass das der erste Antriebswelle (9) zugeordnete erste Teilgetriebe (I), in Axialrichtung betrachtet, der Doppelkupplung (K1, K2) zugewandt ist, während das der zweiten Antriebswelle (7) zugeordnete zweite Teilgetriebe (II) unter Zwischenlage des ersten Teilgetriebes (I) von der Doppelkupplung (K1, K2) axial beabstandet ist.
Hybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilgetriebe (I) genau zwei Radebenen (R1, R2) aufweist und das zweite Teilgetriebe (II) ebenfalls genau zwei Radebenen (R3, R4) aufweist, und/oder dass das erste Teilgetriebe (I) genau ein Schaltelement (SE1) aufweist, während das zweite Teilgetriebe (II) insgesamt zwei Schaltelemente (SE2, SE3) aufweist.
Hybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abtriebsseitigen Zahnräder sämtlicher Radebenen (R1 bis R4) als Loszahnräder auf der Abtriebswelle (13) drehgelagert sind, und dass die antriebsseitigen Zahnräder sämtlicher Radebenen (R1 bis R4) als Festzahnräder auf den jeweiligen Antriebswellen (7, 9) drehfest angeordnet sind.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (SE1) axial beidseitig schaltbar ist und in Axialrichtung zwischen der ersten und zweiten Radebene (R1, R2) angeordnet ist, und dass das erste Schaltelement (SE1) in eine Schaltstellung (S2, S4a) schaltbar ist, in der das Loszahnrad der zu schaltenden Radebene (R1, R2) mit der Abtriebswelle (13) kuppelbar ist.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (SE2) axial beidseitig schaltbar ist und in Axialrichtung zwischen der im ersten Teilgetriebe (I) befindlichen zweiten Radebene (R2) und der im zweiten Teilgetriebe (II) befindlichen dritten Radebene (R3) angeordnet ist, und dass das zweite Schaltelement (SE2) in eine Schaltstellung (S3) schaltbar ist, in der ein Loszahnrad der dritten Radebene (R3) mit der Abtriebswelle (13) gekuppelt ist, und/oder dass das zweite Schaltelement (SE2) in eine Überbrückungs-Schaltstellung (S4b) schaltbar ist, in der die Loszahnräder der zweiten und dritten Radebenen (R2, R3) miteinander gekuppelt sind sowie von der Abtriebswelle (13) entkoppelt sind.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (SE2) in eine Neutralstellung (N2) schaltbar ist, in der die beiden Loszahnräder der zweiten und dritten Radebenen (R2, R3) unabhängig voneinander sowie frei auf der Abtriebswelle (13) drehen können.
Hybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (13) über eine Stirnradstufe (14) eine Antriebswelle (19) eines Achsdifferenzials (21) antreibt, und dass die Stirnradstufe (14) in Axialrichtung zwischen der Doppelkupplung (K1, K2) und der ersten Radebene (R1) positioniert ist.
Hybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hybridantriebsstrang in einem Quereinbau oder in einem Längseinbau im Fahrzeug verbaubar ist, und dass in dem längseingebauten Hybridantriebsstrang die Getriebewellen (7, 9, 13) in der Fahrzeuglängsrichtung (x) ausgerichtet sind, und dass bei einem frontseitigen Längseinbau im Fahrzeug die Elektromaschine (5) in der Fahrzeuglängsrichtung (x) hinter dem Getriebe (3), und zwar im Fahrzeugtunnel, positioniert ist, und zwar mit oder ohne teilweiser seitlicher Überdeckung zwischen der Elektromaschine (5) und dem Getriebe (3) in der Fahrzeugquerrichtung (y).
Hybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hybridantriebsstrang für einen Allradantrieb ausgelegt ist, bei dem mittels des Getriebes (3) sowohl die Vorderachse (VA) als auch die Hinterachse (HA) des Fahrzeugs antreibbar ist, und dass für den Allradantrieb die Abtriebswelle (13) zweiteilig ausgebildet ist, und zwar mit einer Abtriebs-Hohlwelle (22), auf der die Gangzahnräder sämtlicher vier Radebenen (R1 bis R4) angeordnet sind, und einer Abtriebs-Innenwelle (23), auf der die Abtriebs-Hohlwelle (22) koaxial drehgelagert ist, und dass die Abtriebs-Hohlwelle (22) an einer Eingangsseite eines Zwischendifferenzials (29) angeschlossen ist, und dass von den Ausgangsseiten des Zwischendifferenzials (29) eine Endwelle (31) nach fahrzeughinten in Richtung Hinterachse (HA) führt und die Abtriebs-Innenwelle (23) zum Vorderachsdifferenzial (21) führt.
Hybridantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung eines Heckantriebs die Abtriebswelle (13) mit einem heckseitigen Wellenabschnitt (35) verlängert ist, der mit der Fahrzeug-Hinterachse (HA) trieblich verbindbar ist, und dass sich der heckseitige Wellenabschnitt der Abtriebswelle (13) koaxial durch die als Hohlwelle ausgeführte Elektromaschinen-Welle (25) erstreckt.