DE102010048857A1

DE102010048857A1 - Getriebe eines Hybridfahrzeugs mit Verbrennungsmotor und elektrodynamischer Vorrichtung

Info

Publication number: DE102010048857A1
Application number: DE102010048857A
Authority: DE
Inventors: Prof. Kirchner Eckhard; Kai Kircher; Dr. Lord John; Leif Hermansson; Olof Martander; Lars Johansson
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2012-04-19

Abstract

Die Anmeldung betrifft ein Getriebe (1, 2) eines Hybridfahrzeugs (20) mit Verbrennungsmotor (25) und elektrodynamischer Vorrichtung (3). Das Getriebe (1, 2) weist eine Getriebeantriebswelle (4) mit Antriebswellenzahnrädern (5) und mindestens eine Getriebeabtriebswelle (6) mit Abtriebswellenzahnrädern (7) auf. An der Getriebeabtriebswelle (6) ist ein Kupplungselement zu einer Kardanwelle oder ein drehfestes Abtriebszahnrad (8) angeordnet. Das Abtriebszahnrad (8) kämmt mit einem Differenzialzahnkranz (9). Die elektrodynamische Vorrichtung (3) weist einen Rotor (28) mit einem Antriebsritzel (10) und eine Kupplungseinrichtung (11) auf. Das Getriebe (1, 2) weist ausschließlich für Vorwärtsgänge (V1–V6) Gangzahnradpaare mit jeweils einem Antriebswellenzahnrad (5) und einem Abtriebswellenzahnrad (7) auf. Die elektrodynamische Vorrichtung (3) weist eine Drehrichtungsumkehrschaltung (12) auf und das Antriebsritzel (10) der elektrodynamischen Vorrichtung (3) kämmt mit dem Differenzialzahnkranz (9) oder mit einem zusätzlichen, drehfesten Abtriebswellenzahnrad (13).

Description

Die Anmeldung betrifft ein Getriebe eines Hybridfahrzeugs mit Verbrennungsmotor und elektrodynamischer Vorrichtung.
Ein Getriebe ist aus der Druckschrift DE 199 45 473 A1 bekannt. Dabei dient die elektrodynamische Vorrichtung als Elektromaschine vielerlei Verwendungszwecken, wie Ausgleichen einer Zugkraftunterbrechung bei einem Schaltvorgang zum Ändern der Getriebeübersetzung. Bei einem Anfahren im ersten Gang oder einem Rückwärtsfahren wird die Elektromaschine wahlweise umgepolt, so dass das bekannte Hybridfahrzeug im ersten und im Rückwärtsgang von der Elektromaschine angetrieben wird. Auch wird das bekannte Getriebe zur Rückgewinnung von Bremsenergie durch Einsatz der Elektromaschine als Generator eingesetzt.
Bei dem aus der Druckschrift DE 199 45 473 A1 bekannten Getriebe für einen Verbrennungsmotor und eine elektrodynamische Vorrichtung wird jedoch ein Antriebsritzel der Elektromaschine über eine Kupplung oder eine Synchronisiervorrichtung in Eingriff mit einem der Gangzahnradpaare gebracht, sodass das Antriebsritzel der Elektromaschine entweder mit einem Antriebszahnrad eines Gangschaltpaares oder mit einem Abtriebszahnrad eines Gangschaltpaares kämmt. Damit sind der Einsatz und Verwendungsmöglichkeiten der Elektromaschine von den Übersetzungsverhältnissen der Gangschaltpaare abhängig.
Aufgabe ist es, ein Getriebe eines Hybridfahrzeugs mit Elektromotor und elektrodynamischer Vorrichtung anzugeben und zu verbessern, wobei das Grundkonzept eines herkömmlichen Getriebes für ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor beibehalten bleibt und kein Eingriff in die Gangzahnradpaare vorgenommen wird, sondern vielmehr das herkömmliche Getriebe weitgehend unverändert bleibt und dennoch die unterschiedlichsten Verwendungszwecke in Bezug auf ein Hybridfahrzeug mit elektrodynamischer Vorrichtung erreicht werden können.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Getriebe eines Hybridfahrzeugs mit Verbrennungsmotor und elektrodynamischer Vorrichtung geschaffen. Das Getriebe weist eine Getriebeantriebswelle mit Antriebswellenzahnrädern und mindestens eine Getriebeabtriebswelle mit Abtriebswellenzahnrädern auf. An der Getriebeabtriebswelle ist eine Kupplungseinrichtung zu einer Kardanwelle oder ein drehfestes Abtriebszahnrad angeordnet. Die Kardanwelle treibt ein Differenzialgetriebe beispielsweise einer Hinterachse an. Das Abtriebszahnrad kämmt hingegen mit einem Differenzialzahnkranz eines Differenzialgetriebes einer Vorderachse und treibt die Vorderachse an. Die elektrodynamische Vorrichtung weist einen Rotor mit einem Antriebsritzel und eine Kupplungseinrichtung auf. Das Getriebe weist ausschließlich für Vorwärtsgänge Gangzahnradpaare mit jeweils einem Antriebswellenzahnrad und einem Abtriebswellenzahnrad auf. Die elektrodynamische Vorrichtung weist eine Drehrichtungsumkehrschaltung auf und das Antriebsritzel der elektrodynamischen Vorrichtung kämmt mit dem Differenzialzahnkranz oder einem zusätzlichen, drehfesten Abtriebswellenzahnrad.
Dieses Getriebe eines Hybridfahrzeugs mit Verbrennungsmotor und elektrodynamischer Vorrichtung hat den Vorteil, dass aufgrund der Anbindung der elektrodynamischen Vorrichtung mit ihrem Antriebsritzel und ihrer Kupplungseinrichtung entweder an ein zusätzliches drehfestes Abtriebswellenzahnrad oder an einen Differenzialzahnkranz eines Differenzialgetriebes alle Funktionen eines herkömmlichen Getriebes und die Konstruktion beibehalten werden können, ohne gravierende strukturelle Änderungen im Getriebeaufbau vornehmen zu müssen. So kann in vorteilhafter Weise ein Getriebe mit einer Anbindung der elektrodynamischen Vorrichtung über eine Kupplungseinrichtung an ein zusätzliches drehfestes Abtriebswellenzahnrad nicht nur für Hybridfahrzeuge mit Vorderradantrieb eingesetzt werden, sondern auch für Hybridfahrzeuge mit Hinterradantrieb, der über eine Kardanwelle und ein Differenzialgetriebe der Hinterachse von einem Frontmotor angetrieben wird.
In dem Fall eines Hybridfahrzeugs mit Kardanwelle und einem Verbrennungsmotor im Frontbereich kann die Kardanwelle an die mindestens eine Getriebeabtriebswelle mit zusätzlichem drehfesten Abtriebswellenzahnrad für die elektrodynamische Vorrichtung mit Kupplungseinrichtung gekoppelt sein. Ein Vorteil, das Antriebsritzel der elektrodynamischen Vorrichtung über eine Kupplungseinrichtung mit dem Differenzialzahnkranz kämmen zu lassen, besteht darin, dass praktisch keinerlei Änderungen im Getriebeaufbau nötig sind, um aus einem herkömmlichen Getriebe für ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor ein Getriebe eines Hybridfahrzeugs zu bilden. In beiden Fällen kann auf ein Drehrichtungsumkehrzahnrad und ein Abtriebswellenzahnrad für einen Rückwärtsgang verzichtet werden und damit das Getriebe eines Hybridfahrzeugs sowohl im Gewicht als auch im Volumen vermindern werden, da die elektrodynamische Vorrichtung als Elektromotor in ihrer Drehrichtung mit einfachen elektronischen Mitteln umschaltbar ist.
Während auf das Drehrichtungsumkehrzahnrad somit vollständig verzichtet werden kann, ist es möglich, den Raum und den Platz für das bisherige Abtriebswellenzahnrad des Rückwärtsganges für das zusätzliche drehfeste Abtriebswellenzahnrad zur Ankopplung der elektrodynamischen Vorrichtung zu nutzen. Im Falle der Anbindung der elektrodynamischen Vorrichtung über den Differenzialzahnkranz des Differenzialgetriebes eines Vorderradantriebs kann auf sämtliche Komponenten, wie Synchronisierer für den Rückwärtsgang, Abtriebswellenzahnrad für den Rückwärtsgang, Drehrichtungsumkehrzahnkranz für den Rückwärtsgang und falls vorgesehen auch ein Antriebszahnrad auf der Getriebeantriebswelle für den Rückwärtsgang, verzichtet werden bzw. Kosten, Gewicht und Raumbedarf für dieses Getriebe des Hybridfahrzeugs eingespart werden.
Unabhängig von der Ankopplung des Antriebsritzels der elektrodynamischen Vorrichtung über die Kupplungseinrichtung der elektrodynamischen Vorrichtung kann auch in vorteilhafter Weise bei geeigneter Ansteuerung durch eine Getriebesteuereinheit bzw. eine sogenannte TCU (Transmission Control Unit), die bei herkömmlichen Getrieben auftretende Drehmomentunterbrechung beim Gangwechsel durch Zuschalten der elektrodynamischen Vorrichtung als Motor überbrückt werden, sodass jetzt beim Gangwechsel ein voller Antrieb auch im Bergaufwärtsfahren und damit eine Fahrzeugbeschleunigung zur Verfügung steht.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Getriebe zwei Getriebeabtriebswellen mit Abtriebswellenzahnrädern und zwei Abtriebszahnräder, die auf den Getriebeabtriebswellen drehfest angeordnet sind und mit dem Differenzialzahnkranz kämmen, aufweist. Da zwischen den drehbar, auf den Getriebeabtriebswellen anzuordnenden Abtriebswellenzahnrädern der Gangzahnradpaare Synchronisiervorrichtungen anzuordnen sind, ist die axiale Erstreckung einer einzigen Getriebeabtriebswelle deutlich größer und länger als die Getriebeantriebswelle, deren Antriebswellenzahnräder üblicherweise drehfest auf der Getriebeantriebswelle angeordnet werden können. Mit der Anordnung von zwei Getriebeabtriebswellen mit gegenüber der Getriebeabtriebswelle drehbaren Abtriebswellenzahnrädern kann die axiale Erstreckung der Getriebewellen vorteilhaft verkürzt werden und damit ein Getriebe eines Hybridfahrzeugs geschaffen werden, das für einen Vorderradantrieb mit quer liegendem Motorblock besser geeignet ist, da die Synchronisiervorrichtungen der Abtriebswellenzahnräder nun auf zwei Getriebeabtriebswellen verteilt werden können.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Kupplungseinrichtung eine elektrisch schaltbare Lamellenkupplung aufweist. Mit einer derartigen elektrisch schaltbaren Lamellenkupplung kann ohne große Zeitverzögerung das Antriebsritzel der elektrodynamischen Vorrichtung zugeschaltet oder abgeschaltet werden. Dies ist von besonderem Vorteil bei einem Start/Stopp-Betrieb. Außerdem kann bei einem bereits oben erwähnten Einrücken der Kupplungseinrichtung des Antriebsritzels der elektrodynamischen Vorrichtung zur Überbrückung von Drehmomentunterbrechungen bei Schaltvorgängen des Getriebes die Lamellenkupplung vorteilhaft eingesetzt werden, da in diesem Fall der kurzzeitige Ein- und Ausrückvorgang dieser Kupplungsart von Vorteil ist.
Weiterhin ist es in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Kupplungseinrichtung des Antriebsritzels der elektrodynamischen Vorrichtung eine Reibschlusskupplung aufweist. Eine derartige Reibschlusskupplung kann als Überlastschutz für das Getriebe beim bspw. Einrücken der elektrisch schaltbaren Lamellenkupplung dienen. Andererseits ist sie auch von Nutzen, beim Umschalten von einem Vorwärtsbetrieb des Fahrzeugs zu einem Rückwärtsbetrieb des Hybridfahrzeugs, um ein sanftes Anfahren im Rückwärtsbetrieb zu ermöglichen.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Getriebeantriebswelle drehfeste Antriebswellenzahnräder aufweist. Dieses ist eine deutliche Einschränkung der Möglichkeiten auf der Getriebeantriebswelle, da auf schaltbare oder synchron kuppelbare Antriebswellenzahnräder verzichtet wird.
Bei einer Angleichung der Getriebeantriebswelle an die radiale Erstreckung der Getriebeabtriebswelle, insbesondere dann, wenn lediglich eine Getriebeantriebswelle und eine Getriebeabtriebswelle vorgesehen sind, sind auf der Antriebswelle große Lücken vorzusehen, um ein Kämmen der Antriebswellenzahnräder mit den Abtriebswellenzahnrädern zu ermöglichen.
In einer weiteren Ausführungsform sind sechs Vorwärtsgangzahnpaarungen für sechs Vorwärtsgänge vorgesehen. Dazu weist die Getriebeantriebswelle sechs Antriebswellenzahnräder und die Getriebeabtriebswelle sechs Abtriebswellenzahnräder auf, welche auf einer einzigen Getriebeabtriebswelle verteilt angeordnet sind. Dabei können die Synchronisierer zwischen zwei Gangschaltpaarungen, wie es bereits oben erwähnt ist, sowohl auf der Getriebeantriebswelle als auch auf der Getriebeabtriebswelle verteilt sein, um die sonst übliche unterschiedliche axiale Erstreckung von Getriebeantriebswelle und Getriebeabtriebswelle einander anzugleichen.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Getriebeantriebswelle sechs Antriebswellenzahnräder für sechs Vorwärtsgangzahnpaarungen der sechs Vorwärtsgänge aufweist und wobei die sechs Vorwärtsgangzahnpaarungen auf zwei Getriebeabtriebswellen verteilt angeordnet sind. Bei dieser weiteren Ausführungsform des Getriebes eines Hybridfahrzeugs ist es vorgesehen, dass auf der Getriebeantriebswelle ausschließlich drehfeste, mit der Getriebeantriebswelle verbundene Antriebszahnräder angeordnet sind, und die Synchronisierer zwischen den Gangzahnradpaarungen auf die beiden zusätzlichen Getriebeabtriebswellen verteilt angeordnet sind. Auch hier ergibt sich der Vorteil einer verbesserten räumlichen Aufteilung der Synchronisierer auf die beiden Abtriebswellen.
Weiterhin kann die Getriebeantriebswelle lediglich vier Antriebswellenzahnräder für sechs Vorwärtsgangzahnpaarungen der sechs Vorwärtsgänge aufweisen. Dies ist dadurch möglich, weil bspw. mit einem relativ großen Antriebszahnrad, wie es bspw. für den dritten, vierten, fünften und sechsten Vorwärtsgang üblich ist, zwei relativ kleine Abtriebswellenzahnräder kämmen, sodass die Gesamtzahl der Antriebszahnräder vermindert und ihre axiale Erstreckung deutlich verkürzt werden kann, wiederum mit dem Hintergrund, eine axiale Erstreckung des Getriebes so klein wie möglich zu halten.
Das Getriebe für das Hybridfahrzeug weist eine Getriebesteuereinheit bzw. eine TCU auf. Diese Getriebesteuereinheit schaltet die elektrodynamische Vorrichtung bei Bergabfahrten und Bremsvorgängen auf Generatorbetrieb um, um Bremsenergie in Ladestrom für einen Elektroenergiespeicher umzuwandeln. So kann die elektrodynamische Vorrichtung auf Generatorbetrieb umgeschaltet werden, wenn bei bspw. Bergabfahrten von dem Hybridfahrzeug durchgeführt werden, sodass beim Bergabfahren nicht unnötig die Bremse betätigt werden muss. Vielmehr wird die Energie, die beim Bergabfahren sonst in Bremswärme umgesetzt wird, nun über die elektrodynamische Vorrichtung in Ladestrom des Elektroenergiespeichers umgesetzt.
Außerdem kann die Getriebesteuereinheit die elektrodynamische Vorrichtung auch auf Generatorbetrieb während der Fahrt des Hybridfahrzeugs umschalten, wenn die elektrische Spannung eines Elektroenergiespeichers unter einen Schwellwert abgesunken ist. Dieses dem Verbrennungsmotor belastende Zuschalten des Generatorbetriebs des Elektromotors ist jedoch nur für diesen Ausnahmefall vorgesehen, um sicherzustellen, dass der Elektroenergiespeicher immer eine ausreichende Ladekapazität bspw. für Anlasservorgänge beibehält.
Dabei ist es darüber hinaus, wie oben bereits erwähnt, vorgesehen, dass die Getriebesteuereinheit die elektrodynamische Vorrichtung auf Motorbetrieb umschaltet und eine Drehrichtungsumkehr veranlasst, wenn der Fahrbetrieb ein Rückwärtsfahren erfordert. Für ein derartiges Rückwärtsfahren wird dann die Reibschlusskupplung für das Antriebsritzel der elektrodynamischen Vorrichtung durch die Getriebesteuereinheit eingesetzt.
Auch für den Ausgleich bzw. für eine Überbrückung einer Antriebsdrehmomentlücke, wie sie beim Schaltvorgang auftritt, ist es vorgesehen, dass die Getriebesteuereinheit die elektrodynamische Vorrichtung auf Motorbetrieb umschaltet. Hiermit ergibt sich eine Mehrzahl von Ansatzmöglichkeiten und Vorteilen, die mit dem Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit ausreichend ausgestattetem Getriebe durchgeführt werden können. In diesem Fall arbeitet die Drehrichtungsumkehrschaltung der Getriebesteuereinheit mit einem Drehsinn, der die Vorwärtsbeschleunigung des Hybridfahrzeugs unterstützt. Dabei muss allerdings gewährleistet sein, dass am Ende des Schaltvorgangs nach Überwindung der neutralen Phase der Schalteinrichtung die elektrodynamische Vorrichtung kurzfristig abkoppelbar ist. Aus diesem Grunde wird für diese Schaltvorgänge, die in der Kupplungseinrichtung angeordnete elektrisch schaltbare Lamellenkupplung eingesetzt.
Hybridfahrzeuge, die mit einem derartigen Getriebe ausgestattet sind, können eine Vielzahl von Anwendungen ausführen, die den Start/Stopp-Betrieb, einen Rückwärtsgangbetrieb, oder eine Drehmomentüberbrückungsphase betreffen.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
Unterschiedliche Ausführungsformen werden nun mit Bezug auf die nachfolgenden Figuren näher erläutert.
1 zeigt eine schematische Skizze eines Hybridfahrzeugs mit Verbrennungsmotor, elektrodynamischer Vorrichtung und einer Ausführungsform eines Getriebes;
2 zeigt eine schematische Skizze eines Getriebes einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 zeigt eine schematische Skizze eines Getriebes einer zweiten Ausführungsform;
4 zeigt eine schematische Skizze eines Getriebes einer dritten Ausführungsform;
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Drehmomentunterbrechung eines Schaltgetriebes;
6 zeigt eine schematische Darstellung einer Drehmomentüberbrückung durch ein Getriebe einer der vorhergehenden Ausführungsformen;
7 zeigt eine schematische Skizze eines Getriebes gemäß einer vierten Ausführungsform;
8 zeigt eine schematische Skizze eines Getriebes gemäß einer fünften Ausführungsform;
9 zeigt eine schematische Skizze eines Getriebes gemäß einer sechsten Ausführungsform;
10 zeigt eine schematische Skizze eines Getriebes gemäß einer siebten Ausführungsform;
11 zeigt eine schematische Skizze eines Getriebes gemäß einer achten Ausführungsform;
12 zeigt eine schematische Skizze eines Getriebes gemäß einer neunten Ausführungsform.
1 zeigt eine schematische Skizze eines Hybridfahrzeugs 20 mit einem Verbrennungsmotor 25, einer elektrodynamischen Vorrichtung 3 und einer Ausführungsform eines Getriebes 30. Der Verbrennungsmotor 25 ist über eine Motorkupplung 17 mit dem Getriebe 30 mechanisch koppelbar. Die Motorkupplung 17 verbindet eine Kurbelwelle 24 des Verbrennungsmotors 25 mit einer Antriebswelle 4 des Getriebes 30. Auf der Antriebswelle 4 sind in dieser Ausführungsform des Getriebes 30 sechs Antriebswellenzahnräder 5 angeordnet, die mit sechs entsprechenden Abtriebswellenzahnrädern 7 auf zwei Getriebeabtriebswellen 6 und 16 kämmen. Auf den Abtriebswellen 6 und 16 sind jeweils drehfest ein Abtriebszahnrad 8 bzw. 18 angeordnet, wobei beide Abtriebszahnräder 8 und 18 mit einem Differenzialzahnkranz 9 eines Differenzialgetriebes 19 kämmen.
Ohne einen Eingriff in das Getriebe 30 für einen Verbrennungsmotor 25 vornehmen zu müssen, kämmt auf dem Differenzialzahnkranz 9 des Differenzialgetriebes 19 ein Antriebsritzel 10 der elektrodynamischen Vorrichtung 3. Dieses Antriebsritzel 10 der elektrodynamischen Vorrichtung 3 kann mit einem Rotor 28 der elektrodynamischen Vorrichtung 3 über eine Lamellenkupplung 21 oder über eine Reibschlusskupplung 31 einer Kupplungseinrichtung 11 verbunden werden.
Um unterschiedliche Betriebsphasen des Getriebes 30 zu steuern, weist das Getriebe 30 eine Getriebesteuereinheit 15 auf, die über Steuerleitungen 22 und 23 mit der Kupplungseinrichtung 11 bzw. der Motorkupplung 17 verbunden sind. Außerdem weist die Getriebesteuereinheit 15 eine Drehrichtungsumkehrschaltung 12 für die elektrodynamische Vorrichtung 3 auf, die mit der elektrodynamischen Vorrichtung 3 über eine Schaltleitung 14 verbunden ist und eine Stromrichtung in dem Stator 29 der elektrodynamischen Vorrichtung 3 umkehrt.
Wie 1 zeigt, verfügt das Getriebe 30 mechanisch lediglich über Vorwärtsgangzahnradpaarungen für bspw. sechs Vorwärtsgänge V1–V6, während ein Drehrichtungsumkehrzahnrad, das mit einem Abtriebswellenzahnrad für einen Rückwärtsgang kämmt, in dem Getriebe 30 nicht vorgesehen ist. Dafür ist vielmehr die elektrodynamische Vorrichtung 3 über die Schaltleitung 14 mit der Drehrichtungsumkehrschaltung 12 des Getriebesteuergeräts 15 verbunden und kann über die Kupplungseinrichtung 11 und das Antriebsritzel 10 der elektrodynamischen Vorrichtung 3 direkt mit dem Differenzialzahnkranz 9 für eine Rückwärtsfahrt kämmen lassen. Wegen der räumlichen Verkleinerung des Getriebes 30 für das Hybridfahrzeug 20 ist hier von Vorteil, dass die elektrodynamische Vorrichtung 3 über ihr Antriebsritzel 10 mit dem Differenzial 19 eines Vorderradantriebs kämmt.
Somit können alle Vorteile einer elektrodynamischen Vorrichtung 3 für das Hybridfahrzeug 20 eingesetzt werden, wie ein Rückwärtsfahrbetrieb mit Hilfe der elektrodynamischen Vorrichtung 3 als Motor bei gleichzeitiger Auskupplung der Motorkupplung 17. Dazu wird von der Kupplungseinrichtung 11 der elektrodynamischen Vorrichtung 3 eine Reibschlusskupplung 31 eingesetzt. Außerdem kann beim Schaltvorgang bzw. beim Gangwechsel während einer kurzzeitigen Abkopplung des Verbrennungsmotors 25 über die schnelle und elektrisch schaltbare Lamellenkupplung 21 mit Hilfe der elektrodynamischen Vorrichtung 3 als Motor eine sonst übliche Drehmomentunterbrechung überbrückt werden, sodass das Hybridfahrzeug 20 ständig auch bei Schaltvorgängen ohne Drehmomentunterbrechung beschleunigt werden kann.
Darüber hinaus ist es auch möglich, bei hoch aufgeladenem elektrischem Speicher des Hybridfahrzeugs 20 jeden der Vorwärtsgänge V1 bis V6 brennstoffsparend zu unterstützen oder im Sparbetrieb nur die elektrodynamische Vorrichtung 3 als Motor zu betreiben. Schließlich kann in einem Start/Stopp-Betrieb ein schnell aufladbarer Zusatzspeicher mit der elektrodynamischen Vorrichtung als Generator und als Anlasser zusammenwirken.
2 zeigt eine schematische Skizze eines Getriebes 1 einer ersten Ausführungsform. Das Getriebe 1 weist fünf Vorwärtsgänge V1–V5 auf mit entsprechenden Gangzahnradpaarungen für die Vorwärtsgänge und keinerlei Gangzahnradpaarung bzw. auch kein Drehrichtungsumkehrzahnrad für einen Rückwärtsgang auf. Ferner weist das Getriebe 1 eine Getriebeantriebswelle 4 und eine einzige Getriebeabtriebswelle 6 auf. Auf der Getriebeantriebswelle 4 sind entsprechend fünf Antriebswellenzahnräder AN1–AN5 drehfest angeordnet, die mit entsprechenden auf der Abtriebswelle 6 drehbar angeordneten Abtriebswellenzahnrädern AB1–AB5 kämmen.
Zwischen den Abtriebswellenzahnrädern AB1 und AB2 ist ein Synchronisierer S1, der drehfest mit der Getriebeabtriebswelle 6 verbunden ist, angeordnet und der in der Lage ist, ein Drehmoment der Kurbelwelle 24 und des Verbrennungsmotors 25 über die Motorkupplung 17 und die Antriebswelle 24 auf die Abtriebswelle 6 und auf ein drehfest mit der Abtriebswelle 6 verbundenes Abtriebszahnrad 8 zu übertragen. Dazu kann der Synchronisierer S mit dem Gangzahnradpaar des ersten Vorwärtsganges V1 oder mit dem Gangzahnradpaar des zweiten Vorwärtsganges V2 in Eingriff stehen.
Eine ähnliche Funktion hat der Synchronisierer S2, der das Drehmoment des Antriebswellenzahnrads AN3 auf das Abtriebswellenzahnrad AB3 überträgt oder wenn der Synchronisierer S2 mit dem Abtriebswellenzahnrad AB4 in Eingriff steht, wenn das Drehmoment des Antriebszahnrads AN4 auf das drehfest angeordnete Antriebszahnrad 8 übertragen wird. Das Abtriebszahnrad 8 kämmt wiederum mit dem Differenzialzahnkranz 9 des Differenzialgetriebes 19, wobei gleichzeitig mit dem Differenzialkranz 9 ein Antriebsritzel 10 der elektrodynamischen Vorrichtung 3 kämmt, das über eine Kupplungseinrichtung 11 zugeschaltet werden kann. Ein dritter Synchronisierer S3 ist auf der Getriebeabtriebswelle 6 als Halbsynchronisierer zum Einrücken mit dem Abtriebswellenzahnrad AB5 angeordnet.
Um die unterschiedlichen Verwendungen der elektrodynamischen Vorrichtung 3 zu steuern, weist das Getriebe 1 eine Getriebesteuereinheit 15 auf mit einer Drehrichtungsumkehrschaltung 12, die über eine Schaltleitung 14 mit der elektrodynamischen Vorrichtung 3 verbunden ist, um die elektrodynamische Vorrichtung 3 von einem Generatorbetrieb zu einem Motorbetrieb oder umgekehrt umzuschalten und eine Rückwärtsfahrt des Hybridfahrzeugs zu ermöglichen oder während der Fahrt beim Gangwechsel eine Drehmomentunterbrechung zu überbrücken. Die Drehrichtungsumkehrschaltung 12 kann auch eingesetzt werden, um bei einem Start/Stopp-Betrieb mal als Generator und mal als Anlassermotor eingesetzt zu werden. Wird die elektrodynamische Vorrichtung als Anlassermotor betrieben, so wird die Motorkupplung 17 eingerückt, bis der Verbrennungsmotor 25 des Hybridfahrzeugs angesprungen ist.
In den nachfolgenden zehn Figuren werden unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten des Getriebes eines Hybridfahrzeugs in unterschiedlichen Fahrzeugbetriebsphasen gezeigt und gleichzeitig der Kraftfluss bzw. der Drehmomentfluss für die unterschiedlichen Betriebsphasen durch gestrichelte Linien markiert. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den 1 und 2 werden in den nachfolgenden 3 bis 12 mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
3 zeigt eine schematische Skizze eines Getriebes 2 einer zweiten Ausführungsform. Dieses Getriebe 2 weist eine Getriebeantriebswelle 4 mit sechs Antriebswellenzahnrädern AN1–AN6 von sechs Gangzahnradpaarungen für sechs Vorwärtsgänge V1–V6 auf. Die Abtriebswellenzahnräder AB1–AB6 sind auf zwei Abtriebswellen 6 und 16 verteilt, wobei auf der ersten Abtriebswelle 6 die Abtriebszahnräder AB3–AB6 und auf der zweiten Abtriebswelle 16 die Abtriebszahnräder AB1 und AB2 angeordnet sind. Außerdem weist jede der Abtriebswellen 6 und 16 ein drehfest auf der Abtriebswelle 6 bzw. 16 angeordnetes Abtriebszahnrad 8 bzw. 18 auf, wobei die beiden Abtriebszahnräder 8 und 18 mit dem Differenzialzahnkranz 9 des Differenzialgetriebes 19 kämmen.
Die Motorkupplung 17 ist ausgerückt und die elektrodynamische Vorrichtung 3 wird als Generator oder als Motor betrieben. Dazu ist auf der zweiten Abtriebsachse 16 das an sich drehbar gelagerte Abtriebszahnrad AB2 mit der zweiten Getriebeachse 16 über einen Synchronring 26 und eine Schaltmuffe drehfest verbunden und auf der ersten Getriebeabtriebsachse 6 ist das Abtriebszahnrad AB3 mit der Getriebeabtriebsachse 6 über einen Synchronring 27 und eine Schaltmuffe drehfest verbunden. Somit kann ein Drehmoment einer Vorderachse 32 oder über eine Kardanwelle von einer Hinterachse auf den Differenzialzahnkranz 9 des Differenzialgetriebes 19 einwirken und auf die Getriebeabtriebswelle 6 mit Hilfe des drehfest auf der Getriebeabtriebswelle 6 angeordneten Abtriebszahnrads 8 übertragen werden.
Die Getriebeabtriebswelle 6 ist über den Synchronring 27 und die Schaltmuffe drehfest mit der Getriebeabtriebswelle 6 verbunden. Das Abtriebswellenzahnrad AB3 überträgt das Drehmoment auf das Getriebeantriebszahnrad AN3, das drehfest auf der Getriebeantriebswelle 4 angeordnet ist und über das weitere drehfest auf der Getriebeantriebswelle 4 angeordnete Antriebswellenzahnrad AN2, das mit der auf der zweiten Getriebeabtriebswelle 16 angeordneten und drehfest über den Synchronring 26 und die Schaltmuffe verbundene Getriebewellenabtriebszahnrad AB2 kämmt, auf die zweite Getriebeabtriebswelle 16. Das Getriebewellenzahnrad 13, das mit dem Antriebsritzel 10 der elektrodynamischen Vorrichtung 3 kämmt, wirkt über die eingerückte Kupplungseinrichtung 11 mit einem hier nicht gezeigten Rotor der elektrodynamischen Vorrichtung 3 zusammen, wobei die elektrodynamische Vorrichtung 3 als Generator geschaltet ist. Bei diesem Generatorbetrieb kann es sich um kurzzeitige Bremsvorgänge bei einem Start/Stopp-Betrieb des Hybridfahrzeugs handeln, wobei die Lamellenkupplung 21 der Kupplungseinrichtung 11 eingerückt sein kann.
Andererseits ist es auch möglich, bei ausgerückter Motorkupplung 17, wie in 3 gezeigt, dass auf dem gleichen Drehmomentpfad bzw. Kraftflusspfad mittels eingerückter Reibschlusskupplung 31 der Kupplungseinrichtung 11 die umgeschaltete elektrodynamische Vorrichtung 3 als Elektromotor wirkt und das Hybridfahrzeug rückwärts fahren lässt, ohne dass der Verbrennungsmotor eingesetzt wird. Auch kann dieser Kraftfluss bzw. Drehmomentfluss genutzt werden, um den Verbrennungsmotor beispielsweise bei einem Start/Stopp-Betrieb kurzfristig anzulassen. Dazu wird dann jedoch die Lamellenkupplung 21 der Kupplungseinrichtung 11 der elektrodynamischen Vorrichtung 3 eingesetzt, da sie schneller als die Reibschlusskupplung 31 der Kupplungseinrichtung 11 beim Ein- und Ausrücken wirksam wird.
Der Generatorbetrieb kann auch genutzt werden, um bei Bergabfahrten das Hybridfahrzeug entsprechend abzubremsen und einen elektrischen Energiespeicher zu laden, um zumindest einen Teil der Bremsenergie zurückzugewinnen.
4 zeigt eine schematische Skizze eines Getriebes 30 einer dritten Ausführungsform. Das Getriebe 30 unterscheidet sich von dem vorhergehenden Getriebe 2 dadurch, dass auf der zweiten Getriebeabtriebswelle 16 nicht die Abtriebswellenzahnräder AB1 und AB2 des ersten und des zweiten Ganges angeordnet sind, sondern es sind die Abtriebswellenzahnräder AB3 und AB4 des dritten und vierten Vorwärtsganges V3 und V4 angeordnet. Auf der ersten Getriebeabtriebswelle 6 verbleiben somit bei diesem Sechsganggetriebe die Abtriebswellenzahnräder AB1, AB2, AB5 und AB6 der vier Vorwärtsgänge V1, V2, V5 und V6. In dieser 4 wird der Kraftfluss bzw. die Drehmomentenübertragung mit einer gestrichelten Linie markiert, für den Fall, dass die elektrodynamische Vorrichtung 3 zum Anlassen des Verbrennungsmotors eingesetzt wird.
Dazu ist die elektrodynamische Vorrichtung 3 auf Motorbetrieb geschaltet und kann sowohl über die Lamellenkupplung 21 als auch über die Reibschlusskupplung 31 das Drehmoment des Rotors der elektrodynamischen Vorrichtung 3 auf das Antriebsritzel 10 übertragen, das seinerseits mit dem zusätzlichen drehfest auf der zweiten Abtriebswelle 16 angeordneten Abtriebswellenzahnrad 13 kämmt. Da für das Anlassen des Motors ein möglichst hohes Drehmoment übertragen werden soll, ist es von Vorteil, möglichst geringe Übersetzungszahlen einzusetzen. Deshalb ist in dieser, in 4 gezeigten Ausführungsform das Abtriebswellenzahnrad AB4 des vierten Ganges V4 über eine Synchronkupplung bzw. einem Synchronring 26 mit der zweiten Getriebeabtriebswelle 16 drehfest verbunden. Somit kann der Kraftfluss über die kämmenden Zahnräder AB4 und AN4 auf die Getriebeantriebswelle 4 übertragen werden und über die eingerückte Motorkupplung 17 schließlich die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors in Drehbewegungen versetzt werden. Dazu muss während des Anlassvorgangs, wie 4 zeigt, die Motorkupplung 17 eingerückt sein und kurzfristig nach angelassenem Verbrennungsmotor ausgerückt werden.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Drehmomentunterbrechung eines Schaltgetriebes. Dazu ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate die Beschleunigung a aufgetragen. Die Kurve ist in sieben Bereiche eingeteilt, die sich von einem Bereich 1 der Beschleunigung des bisherigen Ganges bis von einem siebten Bereich 7, der die Beschleunigung des Zielganges zeigt, erstreckt. Die Zeitspanne Δt₁ ist die Zeitspanne für den Gangwechsel. Die Zeitspanne Δt₂ ist die Zeitspanne, in der eine Drehmomentunterbrechung während des Schaltens von einem Gang in einen ersten Beschleunigungsbereich zu einem Gang in einem siebten Beschleunigungsbereich auftritt. Der Schaltbereich 2 kennzeichnet das Absinken des Drehmomentes der zum Auskoppeln der Gangzahnräder durch einen Synchronisierer erforderlichen Zeitspanne, in der eine Beschleunigung des Fahrzeugs absinkt und in dem Bereich 3 nicht mehr vorhanden ist.
Im daran anschließenden Zeitbereich 4 wird eine geringfügige Beschleunigung durch Drehmomentübertragung des Synchronisierers erreicht und im Bereich 5 ist wieder eine völlige Drehmomentunterbrechung beim Einrücken des Synchronisierers in den Zielgang vorhanden. Erst danach steigt das Drehmoment und damit die Beschleunigung a im sechsten Bereich 6 wieder an, bis sich die Beschleunigung im siebten Bereich 7 im Zielgang stabilisiert. In der Drehmomentunterbrechungsphase Δt₂ wird praktisch das Fahrzeug nicht mehr beschleunigt, was gerade beim Bergauffahren deutlich spürbar wird. Diese Drehmomentunterbrechung kann durch ein kurzzeitiges Zuschalten der elektrodynamischen Vorrichtung als Motor überbrückt werden, indem die in den vorgehenden Figuren gezeigte Lamellenkupplung zugeschaltet wird, sodass das Abtriebsritzel der elektrodynamischen Vorrichtung ein Drehmoment an die Fahrzeugachse liefern kann.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer Drehmomentüberbrückung durch ein Getriebe gemäß einer der vorgehenden Ausführungsformen. In dieser Darstellung ist als Abszisse wieder die Zeit t in Sekunden aufgetragen und auf der linken Ordinate die Drehzahl des Motors n_mot pro Minute. Dabei wird hier ein Gangwechsel von einem zweiten Gang zu einem dritten Gang betrachtet, wobei die Motordrehzahl n_mot in dem zweiten Gang höher ist als im dritten Gang, wie es die Kurve 1 zeigt. Der Gangwechsel erfolgt in der Zeitspanne Δt₁, in der die Drehzahl des zweiten Ganges auf die Drehzahl des dritten Ganges absinkt.
Auf der rechtsseitigen Ordinate ist dazu die Beschleunigung a_veh in m/sec² eines Fahrzeugs ohne Drehmomentüberbrückung gezeigt, wobei mit der Kurve 2 das steile Absinken der Beschleunigung a_veh auf die Drehmomentunterbrechung in der Zeitspanne Δt₂ verdeutlicht wird. Durch das vorliegende Getriebe eines Hybridfahrzeugs ist es möglich, dass der Verbrennungsmotor und eine als Motor betriebene elektrodynamische Vorrichtung zusammenwirken. Dabei kann für die Beschleunigung des Fahrzeugs a_veh die Kurve 3 erreicht werden, bei der praktisch eine Überbrückung der Drehmomentunterbrechung durch das Zuschalten des Elektromotors erreicht wird, sodass keine Unterbrechung des Drehmomentes auf Werte von Null und darunter auftritt.
7 zeigt eine schematische Skizze eines Getriebes 40 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. In 7 wird das Überbrücken einer Drehmomentunterbrechung bei ausgerückter Motorkupplung 17 bei einer Schaltphase vom fünften Gang V5 auf den vierten Gang V4 gezeigt. Dazu ist der Synchronisierer S zunächst mit dem Abtriebswellenzahnrad AB5 auf der ersten Abtriebswelle 6 eingerückt und nach dem Schaltwechsel mit dem Abtriebszahnrad AB4 eingerückt. In der Schaltphase wird die elektrodynamische Vorrichtung 3 auf Motorbetrieb gestellt und die elektrisch schaltende Lamellenkupplung 21 eingerückt, sodass das Antriebsritzel 10 der elektrodynamischen Vorrichtung 3 ein Drehmoment auf das zusätzliche Antriebswellenzahnrad 13 übertragen kann und damit die zweite Antriebswelle 16 in Drehbewegung versetzt.
Von den beiden Abtriebszahnrädern AB1 und AB2 ist das Abtriebszahnrad AB1 des ersten Ganges mithilfe des Synchronisierers bzw. des Synchronringes 26 mit der zweiten Getriebeantriebswelle 16 drehfest verbunden, sodass ein Drehmoment der elektrodynamischen Vorrichtung 3 über die zweite Getriebeabtriebswelle 16 und das Abtriebszahnrad AB1 auf das mit dem Abtriebszahnrad AB1 kämmende Antriebszahnrad AN1/3 und von dort aus auf das Abtriebswellenzahnrad AB3 der ersten Getriebeabtriebswelle 6 übertragen wird.
Das Drehmoment wird dann über das Abtriebszahnrad 8 der ersten Getriebeabtriebswelle 6 auf einen Differenzialzahnkranz 9 übertragen, der mit dem Abtriebswellenzahnrad 8 kämmt. Somit kann die Achse 32 des Fahrzeugs mit einem Drehmoment durch die elektrodynamische Vorrichtung 3 während der Drehmomentunterbrechung beaufschlagt werden.
8 zeigt eine schematische Skizze eines Getriebes 50, gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Die fünfte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsformen dadurch, dass die Getriebeantriebswelle 4 wie in 7 nur vier Antriebszahnräder AN3/1 und AN2/4 sowie AN5 und AN6 aufweist. Das bedeutet, dass wie in 7 zwei Abtriebswellenzahnräder jeweils von einem Antriebswellenzahnrad angetrieben werden. Der Unterschied zur 7 besteht lediglich darin, dass nun die zweite Abtriebswelle 16 nicht die Abtriebswellenzahnräder des ersten und zweiten Ganges V1 und V2 aufweist, sondern die Abtriebswellenzahnräder AB3 und AB4 des dritten und vierten Ganges V3 und V4 trägt.
Mit einer gestrichelten Linie wird hier wieder der Kraftfluss dargestellt, der zum Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine mithilfe der elektrodynamischen Vorrichtung 3, die dann als Motor geschaltet ist, führt. Dazu ist die Motorkupplung 17 eingerückt, sodass die Getriebeantriebswelle 4 mit der Kurbelwelle des Motors in Verbindung steht. Das Antriebsritzel 10 der elektrodynamischen Vorrichtung 3 kann entweder durch die Lamellenkupplung 21 oder durch die Reibschlusskupplung 31 der Kupplungseinrichtung 11 mit dem zusätzlichen Abtriebswellenzahnrad 13 kämmen. Das Abtriebswellenzahnrad AB4 ist wiederum durch einen Synchronring 26 und einer Schaltmuffe eines Synchronisierers mit der zweiten Getriebeabtriebswelle 16 drehfest verbunden, sodass über das Antriebswellenzahnrad AN2/4 der Getriebeantriebswelle 4 die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors in Drehbewegung bei diesem Anlassvorgang, der in 8 gezeigt wird, versetzt werden kann.
Die 9 bis 12 zeigen weitere vier Ausführungsformen, wobei diese vier Ausführungsformen des Getriebes sich von den ersten vier Ausführungsformen des Getriebes dadurch unterscheiden, dass nun die elektrodynamische Vorrichtung 3 über einen Differenzialkranz 9 des Differenzialgetriebes 19 mit den verschiedenen Getriebevariationen verbunden werden kann.
Dazu zeigt 9 eine schematische Skizze eines Getriebes 60 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Das Schaltgetriebe 60 entspricht dem Schaltgetriebe 2 der 3, jedoch mit dem Unterschied, dass kein zusätzliches Abtriebswellenzahnrad auf der zweiten Abtriebswelle 16 vorgesehen ist, sondern wie bereits oben erwähnt, wird die elektrodynamische Vorrichtung 3 über das Antriebsritzel 10 und die Kupplungseinrichtung 11 mit dem Differenzialzahnkranz 9 des Differenzialgetriebes 19 verbunden.
Im sogenannten Generatorbetrieb, der bei Bremsvorgängen in einem Start/Stopp-Betrieb oder beim Bergabfahren vorteilhaft ist, wird die elektrodynamische Vorrichtung 3, wie in 9 zu sehen ist, als Generator geschaltet. Ein Drehmoment der Fahrzeugachse 32 wird entlang der gestrichelten Linie über den Differenzialzahnkranz 9 und das Antriebsritzel 10 der elektrodynamischen Vorrichtung 3 sowie über eine der Kupplungen der Kupplungseinrichtung 11, vorzugsweise über die Lamellenkupplung 21 der Kupplungseinrichtung 11 übertragen. Die durch den Generator erzeugte elektrische Energie wird einem entsprechenden Elektroenergiespeicher zugeführt und kann bei dem nächsten Anlassen des Motors abgerufen werden.
10 zeigt ein Getriebe 70 eines Hybridfahrzeugs, wie in 4 zu sehen ist, jedoch mit einer Ankopplung der elektrodynamischen Vorrichtung 3 wie in 9. In 10 wird ein Überbrücken einer Drehmomentunterbrechung gezeigt, bei der praktisch die elektrodynamische Vorrichtung 3 kurzzeitig auf Motorbetrieb mithilfe der elektrisch schaltbaren Lamellenkupplung 21 geschaltet wird. Dabei ist auch kurzzeitig die Motorkupplung 17 ausgerückt, wie es die gestrichelten Linien zeigen.
11 zeigt eine schematische Skizze eines Getriebes 80 gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung. Das Getriebe 80 entspricht dem Getriebe 40 gemäß 7 mit dem kleinen Unterschied, dass kein zusätzliches Abtriebswellenzahnrad auf der zweiten Antriebswelle 16 vorgesehen ist, da die elektrodynamische Vorrichtung 3 über den Differenzialzahnkranz 9 des Differenzialgetriebes 19 an das Getriebe 80 angekoppelt ist. In 11 wird eine Rückwärtsfahrphase des Hybridfahrzeugs gezeigt, an der die Vorwärtsgänge nicht beteiligt sind, die im Getriebe 80 vorgesehen sind, sondern lediglich die elektrodynamische Vorrichtung 3, die über die Reibschlusskupplung 31 der Kupplungseinrichtung 11 das Antriebsritzel 10 antreibt, welches seinerseits mit dem Differenzialzahnkranz 9 des Differenzialgetriebes 19 kämmt. Während der Rückwärtsfahrt, die durch die elektrodynamische Vorrichtung 3 angetrieben wird, ist die Motorkupplung 17 ausgerückt.
12 zeigt eine schematische Skizze eines Getriebes 90 gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung. Das Getriebe 90 ist mit seinen Antriebszahnrädern AN3/1 und AN4/2 sowie den Antriebszahnräder AN5 und AN6 wie das Getriebe 50 der 8 aufgebaut. Lediglich, wie bereits oben erwähnt, weist die zweite Getriebeantriebswelle 16 kein zusätzliches drehfestes Antriebswellenzahnrad für die Ankopplung der elektrodynamischen Vorrichtung 3 auf. Wie in den vorhergehenden 9 bis 11 wird auch hier die elektrodynamische Vorrichtung 3 über das Antriebsritzel 10 und die Kupplungseinrichtung 11 mit dem Differenzialzahnkranz 9 mechanisch verbunden, sodass praktisch drei Zahnkränze mit dem Differenzialzahnkranz 9 kämmen; nämlich das Antriebsritzel 10 der elektrodynamischen Vorrichtung 3, das Abtriebszahnrad 8 der ersten Getriebeabtriebswelle 6 und das zweite Abtriebszahnrad 18 der zweiten Abtriebswelle 16.
Diese sind räumlich kompakt um den Differenzialkranz 9 gruppiert, was hier lediglich aus Darstellungsgründen in den 9 bis 12 übereinander angeordnet ist. In 12 wird die elektrodynamische Vorrichtung 3 als Anlassermotor eingesetzt, wobei der Kraftfluss von dem Antriebsritzel 10 über den Differenzialzahnkranz 9 und das drehfest angeordnete Abtriebszahnrad 8 auf die erste Getriebeabtriebswelle 6 übertragen wird. Mit der Getriebeabtriebswelle 6 ist das Abtriebswellenzahnrad AB6 des sechsten Ganges V6 über einen Halbsynchronisierer mit Synchronring 26 drehfest verbunden und überträgt das Drehmoment auf das Antriebswellenzahnrad AN6 der Getriebeantriebswelle 4, die über die eingerückte Motorkupplung 17 mit der Kurbelwelle in Verbindung steht und folglich den Verbrennungsmotor anlassen kann.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe (1. Ausführungsform)
2: Getriebe (2. Ausführungsform)
3: elektrodynamische Vorrichtung
4: Getriebeantriebswelle
5: Antriebswellenzahnrad
6: Getriebeabtriebswelle
7: Abtriebswellenzahnrad
8: Abtriebszahnrad
9: Differenzialzahnkranz
10: Antriebsritzel
11: Kupplungseinrichtung
12: Drehrichtungsumkehrschaltung
13: zusätzliches Antriebswellenzahnrad
14: Schaltleitung
15: Getriebesteuereinheit
16: zweite Getriebeabtriebswelle
17: Motorkupplung
18: zweites Abtriebszahnrad
19: Differenzialgetriebe
20: Hybridfahrzeug
21: Lamellenkupplung
22: Steuerleitung
23: Steuerleitung
24: Kurbelwelle
25: Verbrennungsmotor
26: Synchronring
27: Synchronring
28: Rotor
29: Stator
30: Getriebe (3. Ausführungsform)
31: Reibschlusskupplung
32: Fahrzeugachse
40: Getriebe (4. Ausführungsform)
50: Getriebe (5. Ausführungsform)
60: Getriebe (6. Ausführungsform)
70: Getriebe (7. Ausführungsform)
80: Getriebe (8. Ausführungsform)
90: Getriebe (9. Ausführungsform)
V1: 1. Vorwärtsgang
V2: 2. Vorwärtsgang
V3: 3. Vorwärtsgang
V4: 4. Vorwärtsgang
V5: 5. Vorwärtsgang
V6: 6. Vorwärtsgang
AN1: 1. Antriebswellenzahnrad
AN2: 2. Antriebswellenzahnrad
AN3: 3. Antriebswellenzahnrad
AN4: 4. Antriebswellenzahnrad
AN5: 5. Antriebswellenzahnrad
AN6: 6. Antriebswellenzahnrad
AB1: 1. Abtriebswellenzahnrad
AB2: 2. Abtriebswellenzahnrad
AB3: 3. Abtriebswellenzahnrad
AB4: 4. Abtriebswellenzahnrad
AB5: 5. Abtriebswellenzahnrad
AB6: 6. Abtriebswellenzahnrad
S: Synchronisierer
S1: Synchronisierer
S2: Synchronisierer
S3: Synchronisierer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19945473 A1 [0002, 0003]

Claims

Getriebe eines Hybridfahrzeugs (20) mit Verbrennungsmotor (25) und elektrodynamischer Vorrichtung (3), wobei das Getriebe (1, 2) – eine Getriebeantriebswelle (4) mit Antriebswellenzahnrädern (5), – mindestens eine Getriebeabtriebswelle (6) mit Abtriebswellenzahnrädern (7) und – ein drehfest auf der Getriebeabtriebswelle (6) angeordnetes Abtriebszahnrad (8), das mit einem Differenzialzahnkranz (9) kämmt, aufweist oder – eine Kupplungseinrichtung (11) zwischen der Getriebeabtriebswelle und einer Kardanwelle aufweist, und wobei die elektrodynamische Vorrichtung (3) – einen Rotor (28) mit einem Antriebsritzel (10) und – eine Kupplungseinrichtung (11) aufweist, und wobei das Getriebe (1, 2) ausschließlich für Vorwärtsgänge (V1–V6) Gangzahnradpaare mit jeweils einem Antriebswellenzahnrad (5) und einem Abtriebswellenzahnrad (7) aufweist, und wobei die elektrodynamische Vorrichtung (3) eine Drehrichtungsumkehrschaltung (12) aufweist und das Antriebsritzel (10) der elektrodynamischen Vorrichtung (3) mit dem Differenzialzahnkranz (9) oder mit einem zusätzlichen, drehfesten Abtriebswellenzahnrad (13) kämmt.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei das Getriebe (1, 2) zwei Getriebeabtriebswellen (6, 16) mit Abtriebswellenzahnrädern (7) und zwei Abtriebszahnräder (8, 18), die auf den Getriebeabtriebswellen (6, 16) drehfest sind und mit dem Differenzialzahnkranz (9) kämmen, aufweist.
Getriebe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Kupplungseinrichtung (11) eine elektrisch schaltbare Lamellenkupplung (21) aufweist.
Getriebe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Kupplungseinrichtung (11) eine Reibschlusskupplung (31) aufweist.
Getriebe nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die Kupplungseinrichtung (11) die elektrisch schaltbare Lamellenkupplung (21) und als einen Überlastschutz eine Reibschlusskupplung (31) aufweist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Getriebeantriebswelle (4) drehfeste Antriebswellenzahnräder (5) aufweist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Getriebeantriebswelle (4) sechs Antriebswellenzahnräder (AN1–AN6) für sechs Vorwärtsgangzahnpaarungen der sechs Vorwärtsgänge (V1–V6) aufweist, wobei die sechs Abtriebswellenzahnräder (AB1–AB6) auf einer einzigen Getriebeabtriebswelle (6) verteilt angeordnet sind.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Getriebeantriebswelle (4) sechs Antriebswellenzahnräder (AN1–AN6) für sechs Vorwärtsgangzahnpaarungen der sechs Vorwärtsgänge (V1–V6) aufweist, wobei die sechs Vorwärtsgangzahnpaarungen auf zwei Getriebeabtriebswellen (6, 16) verteilt angeordnet sind.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Getriebeantriebswelle (4) vier Antriebswellenzahnräder (AN1–AN4) für sechs Vorwärtsgangzahnpaarungen der sechs Vorwärtsgänge (V1–V6) aufweist, wobei die sechs Abtriebswellenzahnräder (AB1–AB6) auf zwei Getriebeabtriebswellen (6, 16) verteilt angeordnet sind.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Getriebe (1, 2) eine Getriebesteuereinheit (15) aufweist, welche die elektrodynamische Vorrichtung (3) bei Bergabfahrten und Bremsvorgängen auf Generatorbetrieb umschaltet, um Bremsenergie in Ladestrom für einen Elektroenergiespeicher umzuwandeln.
Getriebe nach Anspruch 10, wobei die Getriebesteuereinheit (15) die elektrodynamische Vorrichtung (3) auf Generatorbetrieb umschaltet, wenn die Spannung eines Elektroenergiespeichers unter einen Schwellwert abgesunken ist.
Getriebe nach Anspruch 10 oder nach Anspruch 11, wobei die Getriebesteuereinheit (15) die elektrodynamische Vorrichtung (3) auf Motorbetrieb umschaltet und einen Drehrichtungsumkehr veranlasst, wenn der Fahrbetrieb ein Rückwärtsfahren erfordert.
Getriebe nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Getriebesteuereinheit (15) die elektrodynamische Vorrichtung (3) auf Motorbetrieb umschaltet, um bei Getriebeschaltvorgängen eine Antriebsdrehmomentlücke zu überbrücken.
Hybridfahrzeug (20) mit Verbrennungsmotor (25) und elektrodynamischer Vorrichtung (3) sowie mit einem Getriebe (1, 2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.