DE102010063580A1 - Gruppengetriebe, Antriebsstrang mit Gruppengetriebe und Verfahren zum Betreiben derselben - Google Patents

Gruppengetriebe, Antriebsstrang mit Gruppengetriebe und Verfahren zum Betreiben derselben Download PDF

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Dr. Kaltenbach Johannes
Uwe Griesmeier
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ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

Gruppengetriebe (CT), welches zumindest ein Hauptgetriebe (HG) und eine dem Hauptgetriebe (HG) antriebstechnisch nachgeschaltete, in Planetenbauweise ausgeführte Nachschaltgruppe (GP) aufweist, wobei eine Eingangswelle (WGE) des Gruppengetriebes (CT) mit einem Verbrennungsmotor (VM) eines Hybridantriebs und eine Ausgangswelle (WGA) des Gruppengetriebes (CT) mit einem Achsantrieb (AB) koppelbar ist, mit einem Planetengetriebe (PG) und mit einem mit der Nachschaltgruppe (GP), mit dem Planetengetriebe (PG) und mit einer elektrischen Maschine (EM) des Hybridantriebs derart zusammenwirkenden Schaltelement (SE), dass in einer ersten Schaltstellung (A) des Schaltelements (SE) die elektrische Maschine (EM) des Hybridantriebs über eine von der Nachschaltgruppe (GP) bereitgestellte Übersetzung an den Achsantrieb (AB) koppelbar ist, und dass in einer zweitens Schaltstellung (B) des Schaltelements (SE) die elektrische Maschine (EM) des Hybridantriebs über eine von dem Planetengetriebe (PG) bereitgestellte Übersetzung an den Achsantrieb (AB) koppelbar ist, sodass für die elektrische Maschine (EM) mindestens drei Übersetzungen bzw. Gänge zur Verfügung stehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Gruppengetriebe und einen Antriebsstrang mit einem Gruppengetriebe. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Gruppengetriebes bzw. Antriebsstrangs.
  • Als Gruppengetriebe ausgebildete, automatisierte Schaltgetriebe mit einem mehrstufigen Hauptgetriebe und einer dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeschalteten, insbesondere als Bereichsgruppe ausgeführten, Nachschaltgruppe und/oder einer dem Hauptgetriebe antriebstechnisch vorgeschalteten, insbesondere als Splitgruppe ausgeführten, Vorschaltgruppe sind z. B. aus der DE 10 2007 010 829 A1 bekannt und kommen z. B. in Nutzfahrzeugen zur Anwendung.
  • Durch eine beispielsweise zweistufig ausgeführte Splitgruppe mit einem in etwa der Hälfte eines mittleren Übersetzungssprungs zwischen zwei aufeinander folgenden Übersetzungsstufen des Hauptgetriebes entsprechenden Übersetzungssprung werden die Übersetzungssprünge des Hauptgetriebes halbiert und die Anzahl der insgesamt zur Verfügung stehenden Gänge verdoppelt.
  • Durch eine beispielsweise zweistufige Bereichsgruppe mit einem in etwa um einen mittleren Übersetzungssprung zwischen zwei aufeinander folgenden Übersetzungsstufen des Hauptgetriebes über dem gesamten Übersetzungssprung des Hauptgetriebes liegenden Übersetzungssprung wird die Spreizung des Gruppengetriebes in etwa verdoppelt und die Anzahl der insgesamt zur Verfügung stehenden Gänge nochmals verdoppelt.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Gruppengetriebe, einen Antriebsstrang mit einem Gruppengetriebe und Verfahren zum Betreiben eines solchen Gruppengetriebes bzw. Antriebsstrangs, wobei das Gruppengetriebe zumindest ein Hauptgetriebe und eine dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeschaltete, in Planetenbauweise ausgeführte Nachschaltgruppe umfasst. Die Vorschaltgruppe ist optional. Die Nachschaltgruppe ist vorzugsweise als Bereichsgruppe ausgeführt. Dieselbe kann jedoch auch als Splitgruppe ausgeführt sein.
  • Dann, wenn ein solches Gruppengetriebe in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integriert ist, ist nach dem Stand der Technik eine Eingangswelle des automatisierten Gruppengetriebes, nämlich eine Eingangswelle des Hauptgetriebes oder bei Vorhandensein einer Vorschaltgruppe eine Eingangswelle der Vorschaltgruppe, über eine steuerbare Anfahrkupplung mit dem Antriebsaggregat und eine Ausgangswelle des automatisierten Gruppengetriebes mit einem Achsantrieb verbunden.
  • Dann, wenn das Antriebsaggregat als reiner Verbrennungsmotor oder als Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor ausgeführt ist, ist der Verbrennungsmotor nach dem Stand der Technik über die Anfahrkupplung mit der Eingangswelle des Gruppengetriebes gekoppelt.
  • Dann, wenn das Antriebsaggregat als Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine ausgeführt ist, ist die elektrische Maschine nach dem Stand der Technik entweder unter Bereitstellung eines sogenannten Kurbelwellenstartergenerators (KSG) zwischen den Verbrennungsmotor und die Anfahrkupplung oder unter Bereitstellung eines sogenannten integrierten Startergenerators (ISG) zwischen die Anfahrkupplung und die Eingangswelle des Gruppengetriebes geschaltet.
  • Die aus der Praxis bekannten Gruppengetriebe und Antriebsstränge, die als Getriebe ein Gruppengetriebe und als Antriebsaggregat einen Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine aufweisen, verfügen über den Nachteil, dass während der Ausführung einer Schaltung im Gruppengetriebe keine Zugkraftunterstützung zur Kompensation oder zum Ausgleich einer Zugkraftunterbrechung bereitgestellt werden kann, wodurch sich eine Komforteinbuße einstellt.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Gruppengetriebe und einen neuartigen Antriebsstrang mit einem Gruppengetriebe zu schaffen, bei welchem bei der Ausführung einer Schaltung im Gruppengetriebe eine Zugkraftunterstützung zur Kompensation oder zum Ausgleich einer Zugkraftunterbrechung bereitgestellt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Gruppengetriebe gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Gruppengetriebe umfasst ein Planetengetriebe und ein mit der Nachschaltgruppe, mit dem Planetengetriebe und mit der elektrischen Maschine des Hybridantriebs derart zusammenwirkendes Schaltelement, dass in einer ersten Schaltstellung des Schaltelements die elektrische Maschine des Hybridantriebs über eine von der Nachschaltgruppe bereitgestellte Übersetzung an den Achsantrieb koppelbar ist, und dass in einer zweiten Schaltstellung des Schaltelements die elektrische Maschine des Hybridantriebs über eine von dem Planetengetriebe bereitgestellte Übersetzung an den Achsantrieb koppelbar ist, sodass für die elektrische Maschine mindestens drei Übersetzungen bzw. Gänge zur Verfügung stehen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Gruppengetriebe kann bei der Ausführung einer Schaltung im Gruppengetriebe eine Zugkraftunterstützung zur Kompensation oder zum Ausgleich einer Zugkraftunterbrechung bereitgestellt werden. Hierdurch kann der Komfort bei Schaltungen gesteigert werden. Dadurch, dass für die elektrische Maschine mindestens drei Übersetzungen bzw. Gänge zur Verfügung stehen, steht für die elektrische Maschine eine gute Stufung der Übersetzungen zur Verfügung. Auch hierdurch kann der Komfort bei Schaltungen gesteigert werden.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in der ersten Schaltstellung des Schaltelements die elektrische Maschine des Hybridantriebs über eine von der Nachschaltgruppe bereitgestellte Übersetzung unter Umgehung der vom Planetengetriebe bereitgestellten Übersetzung an die Ausgangswelle des Gruppengetriebes koppelbar, wohingegen in der zweiten Schaltstellung des Schaltelements die elektrische Maschine des Hybridantriebs unter Umgehung der von der Nachschaltgruppe bereitgestellten Übersetzungen über die vom Planetengetriebe bereitgestellte Übersetzung an die Ausgangswelle des Gruppengetriebes koppelbar ist. Hierdurch ist einerseits eine optimale Stufung der für die elektrische Maschine zur Verfügung stehenden Übersetzungen gewährleistet, anderseits kann bei Ausführung einer Schaltung in der Nachschaltgruppe, bei Ausführung einer Schaltung im Hauptgetriebe und bei Ausführung einer Schaltung des Schaltelements am Achsantrieb Zugkraft bereitgestellt werden.
  • Der erfindungsgemäße Antriebsstrang ist in Anspruch 11 definiert. Erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Gruppengetriebe bzw. Antriebsstrangs mit einem solchen Gruppengetriebe sind in den Ansprüchen 13, 14 und 15 definiert.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 ein Schema eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs mit einem erfindungsgemäßen Gruppengetriebe nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 ein Schema eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs mit einem erfindungsgemäßen Gruppengetriebe nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 3 ein Schema eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs mit einem erfindungsgemäßen Gruppengetriebe nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
  • 4 ein Schema eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs mit einem erfindungsgemäßen Gruppengetriebe nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Gruppengetriebe CT und einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, mit einem Gruppengetriebe CT, wobei ein solcher Antriebsstrang zusätzlich zum Gruppengetriebe CT zumindest einen Hybridantrieb aus einem Verbrennungsmotor VM und einer elektrischen Maschine EM umfasst.
  • Das Gruppengetriebe CT umfasst zumindest ein Hauptgetriebe HG und eine dem Hauptgetriebe HG antriebstechnisch nachgeschaltete Nachschaltgruppe GP, wobei die Nachschaltgruppe GP vorzugsweise als Range-Gruppe bzw. Bereichsgruppe ausgeführt ist. Gemäß 1 ist der Verbrennungsmotor VM an eine Eingangswelle WEG des Gruppengetriebes CT gekoppelt. Eine Ausgangswelle WGA des Gruppengetriebes CT ist an einen Achsantrieb AB gekoppelt.
  • Obwohl in 1 nicht gezeigt, kann das Gruppengetriebe CT zusätzlich noch eine dem Hauptgetriebe HG antriebstechnisch vorgeschaltete Vorschaltgruppe umfassen, wobei die Vorschaltgruppe vorzugsweise als Splitgruppe ausgeführt ist. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer solchen Vorschaltgruppe GV.
  • Die dem Hauptgetriebe HG antriebstechnisch nachgeschaltete Nachschaltgruppe GP ist in Planetenbauweise ausgeführt und umfasst ein Sonnenrad PS1, ein Hohlrad PH1 und einen Steg ST1. Das Sonnenrad PS1 der Nachschaltgruppe GP ist mit einer Hauptwelle WH des Hauptgetriebes HG bzw. Gruppengetriebes CT gekoppelt. Der Steg ST1 der Nachschaltgruppe GP ist mit dem Achsantrieb AB bzw. mit der Getriebeausgangswelle WGA des Gruppengetriebes CT gekoppelt.
  • Die Nachschaltgruppe GP umfasst ein Schaltpaket SP mit den Schaltstellungen C und D, wobei die Schaltstellung C eine sogenannte Range-Low-Fahrtstufe und die Schaltstellung D eine sogenannte Range-High-Fahrtstufe für die Nachschaltgruppe GP und damit das Gruppengetriebe CT bereitstellt.
  • In der Schaltstellung C bzw. in der Range-Low-Fahrtstufe C des Schaltpakets SP der Nachschaltgruppe GP ist das Hohlrad PH1 desselben statorseitig bzw. gehäusefest angebunden. In der Schaltstellung D bzw. in der Range-High-Fahrtstufe D hingegen ist das Hohlrad HP1 der Nachschaltgruppe GP ebenso wie der Steg ST1 an die Getriebeausgangswelle WGA und damit an den Achsantrieb AB angebunden.
  • Gemäß 1 ist die elektrische Maschine EM in Kraftflussrichtung bzw. in Momentflussrichtung gesehen nach dem Hauptgetriebe HG an den Antriebsstrang koppelbar, wobei hierzu im Sinne der hier vorliegenden Erfindung der Antriebsstrang zusätzlich zur Nachschaltgruppe GP ein Planetengetriebe PG und ein Schaltelement SE umfasst.
  • Das Schaltelement SE wirkt mit der Nachschaltgruppe GP, mit dem Planetengetriebe PG und mit der elektrischen Maschine EM des Hybridantriebs derart zusammen, dass in einer ersten Schaltstellung A des Schaltelements SE die elektrische Maschine EM des Hybridantriebs über eine von der Nachschaltgruppe GP bereitgestellte Übersetzung an den Achsantrieb AB koppelbar ist.
  • Weiterhin wirkt das Schaltelement SE mit der Nachschaltgruppe GP, mit dem Planetengetriebe PG und mit der elektrischen Maschine EM des Hybridantriebs derart zusammen, dass in einer zweiten Schaltstellung B des Schaltelements SE die elektrische Maschine EM des Hybridantriebs über eine von dem Planetengetriebe GP bereitgestellte Übersetzung an den Achsantrieb AB koppelbar ist.
  • Für die elektrische Maschine EM stehen demnach mindestens drei unterschiedliche Übersetzungen bzw. Gänge zur Verfügung, mithilfe derer dieselbe an der Getriebeausgangswelle WGA und damit am Achsantrieb AB ein Moment bereitstellen kann.
  • In der ersten Schaltstellung A des Schaltelements SE ist die elektrische Maschine EM über eine von der Nachschaltgruppe GP bereitgestellte Übersetzung unter Umgehung der vom Planetengetriebe GP bereitgestellten Übersetzung an die Ausgangswelle WGA des Gruppengetriebes CT koppelbar. In der zweiten Schaltstellung B des Schaltelements SE hingegen ist die elektrische Maschine EM des Hybridantriebs unter Umgehung der von der Nachschaltgruppe GP bereitgestellten Übersetzungen über die vom Planetengetriebe PG bereitgestellte Übersetzung an die Ausgangswelle WGA des Gruppengetriebes CT koppelbar.
  • Hierdurch ist eine optimale Stufung der für die elektrische Maschine EM zur Verfügung stehenden Übersetzungen gewährleistet, anderseits kann, wie weiter unten beschrieben wird, bei Ausführung einer Schaltung in der Nachschaltgruppe GP, bei Ausführung einer Schaltung im Hauptgetriebe HG und bei Ausführung einer Schaltung des Schaltelements SE am Achsantrieb AB Zugkraft bereitgestellt werden.
  • Das Planetengetriebe PG verfügt über ein Sonnenrad PS2, ein Hohlrad PH2 und einen Steg ST2, wobei ein Element bzw. eine Welle der Nachschaltgruppe GP und ein Element bzw. eine Welle des Planetengetriebes PG fest miteinander gekoppelt sind, nämlich derart, dass die fest miteinander gekoppelten Elemente von Nachschaltgruppe GP und Planetengetriebe PG Drehzahlgleichheit aufweisen.
  • In 1 ist der Steg ST1 der Nachschaltgruppe GP mit dem Steg ST2 des Planetengetriebes PG fest gekoppelt.
  • Wie bereits ausgeführt ist in der ersten Schaltstellung A des Schaltelements SE die elektrische Maschine EM an das Sonnenrad PS1 der Nachschaltgruppe GP angebunden. In der ersten Schaltstellung A umgeht demnach die elektrische Maschine EM das Planetengetriebe PG. In der zweiten Schaltstellung B des Schaltelements SE ist hingegen die elektrische Maschine EM an das Planetengetriebe PG angebunden, nämlich gemäß 1 an das Hohlrad PH2 des Planetengetriebes PG, wobei gemäß 1 das Sonnenrad PS2 des Planetengetriebes PG statorseitig bzw. gehäusefest angebunden ist. Die Stege ST1 und ST2 von Nachschaltgruppe GP und Planetengetriebe PG sind fest miteinander gekoppelt.
  • Unter der Annahme, dass in 1 das Planetengetriebe PG eine Standübersetzung i0 = –1.6 und die in Planetenbauweise ausgeführte Nachschaltgruppe GP eine Standübersetzung i0 = –2 aufweist, ergeben sich gemäß der nachfolgenden Tabelle aus Sicht des Hauptgetriebes HG sowie aus Sicht der elektrischen Maschine EM zur Getriebeausgangswelle WGA hin die in der nachfolgenden Tabelle eingetragenen Übersetzungen und damit Gänge, wobei aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlich ist, dass für die elektrische Maschine EM die drei unterschiedliche Übersetzungen von 1.0, 1.6 und 3.0 zur Verfügung stehen.
    A B C D IHG IEM
    - - - - N N VM/HG und EM abgekoppelt
    x - - - N N Laden in Neutral über VM
    x - x - 3.0 3.0 EM Gang 1, Range-Low-Fahrtstufe
    - - x - 3.0 N EM abgekoppelt, Range-Low-Fahrtstufe
    - x x - 3.0 1.6 EM Gang 2, Range-Low-Fahrtstufe
    - x - x 1.0 1.6 EM Gang 2, Range-High-Fahrtstufe
    - - - x 1.0 N EM abgekoppelt, Range-High-Fahrtstufe
    x - - x 1.0 1.0 EM Gang 3, Range-High-Fahrtstufe
  • In der obigen Tabelle bedeutet das Symbol ”x”, dass die jeweilige Schaltstellung geschlossen ist, wohingegen das Symbol ”-” bedeutet, dass die jeweilige Schaltstellung geöffnet ist.
  • Die Übersetzung iHG entspricht der Übersetzung vom Hauptgetriebe HG aus gesehen, die Übersetzung iEM entspricht der Übersetzung von der elektrischen Maschine EM aus gesehen, wobei N einer Neutralposition und damit einer Abkopplung des Hauptgetriebes HG bzw. der elektrischen Maschine EM vom Achsantrieb AB entspricht.
  • Der in 1 gezeigte Antriebsstrang verfügt demnach für die elektrische Maschine EM des Hybridantriebs über drei Übersetzungen bzw. Gänge, wobei im Hauptgetriebe HG, welches in beliebiger Ausführung, so zum Beispiel in Vorgelegebauweise oder in Planetenbauweise ausgeführt sein kann, nur dann eine Schaltung mit Zugkraftunterbrechung im Hauptgetriebe HG ausgeführt wird, wenn die elektrische Maschine EM über eine der drei Übersetzungen bzw. einen der drei Gänge am Achsantrieb AB ein Moment bereitstellt, sodass bei der zugkraftunterbrochenen Schaltungsausführung im Hauptgetriebe HG über die elektrische Maschine EM zur Zugkrafterhaltung ein Moment am Achsantrieb AB bzw. an der Getriebeausgangswelle WGA bereitgestellt werden kann.
  • In der Nachschaltgruppe GP, nämlich am Schaltpaket SP desselben, wird nur dann eine Schaltung zwischen den. Schaltpositionen C, D und damit zwischen der Range-Low-Fahrtstufe C und der Range-High-Fahrtstufe D ausgeführt, wenn das Schaltelement SE die zweite Schaltstellung B einnimmt und die elektrische Maschine EM über die vom Planetengetriebe PG bereitgestellte Übersetzung an den Achsantrieb AB gekoppelt ist, sodass so über die elektrische Maschine EM bei Schaltungsausführung in der Nachschaltgruppe GP am Achsantrieb AB bzw. an der Getriebeausgangswelle WGA zur Zugkrafterhaltung ein Moment bereitgestellt werden kann.
  • Bei der Ausführung einer Schaltung in der Nachschaltgruppe GP kann eine Synchronisierung der Nachschaltgruppe GP entweder aktiv durch Drehzahlregelung mithilfe des Verbrennungsmotors VM oder alternativ bei einer Neutralstellung im Hauptgetriebe HG durch ein synchronisiertes Schaltpaket SP erfolgen.
  • Das Schaltelement SE wird ausschließlich dann geschaltet, wenn der Verbrennungsmotor VM über die Nachschaltgruppe GP am Achsantrieb AB ein Moment bereit stellt, wenn also die Nachschaltgruppe GP entweder die Range-Low-Fahrtstufe C oder die Range-High-Fahrtstufe D einnimmt.
  • So kann während der Schaltung des Schaltelements SE über den Verbrennungsmotor VM am Achsantrieb AB bzw. an der Getriebeausgangswelle WGA Zugkraft bereitgestellt werden. Eine Synchronisierung des Schaltelements SE erfolgt aktiv durch eine Drehzahlregelung über die elektrische Maschine EM.
  • Im Ausführungsbeispiel der 1 wirkt die elektrische Maschine EM des Hybridantriebs als Anfahrelement. In diesem Fall ist dann gemäß 1 der Verbrennungsmotor VM des Hybridantriebs kupplungslos an die Eingangswelle WGE des Gruppengetriebes CT angebunden.
  • Dann, wenn die elektrische Maschine EM als Anfahrelement dient, kann im Hauptgetriebe HG auf einen Rückwärtsgang verzichtet werden, da dann über eine entgegengesetzt drehende elektrische Maschine eine Rückwärtsfahrt realisiert werden kann.
  • 2 bis 4 zeigen Abwandlungen des Ausführungsbeispiels der 1, wobei nachfolgend zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nur auf solche Details eingegangen wird, durch die sich die Ausführungsbeispiele der 2 bis 4 vom Ausführungsbeispiel der 1 unterscheiden. Hinsichtlich der übrigen Details wird auf die Ausführungen zum Ausführungsbeispiel der 1 verwiesen.
  • Im Ausführungsbeispiel der 2 umfasst das Gruppengetriebe CT die Vorschaltgruppe GV, die vorzugsweise als Split-Gruppe ausgeführt ist. Weiterhin ist in 2 eine zusätzliche Anfahrkupplung AK vorhanden, die zwischen den Verbrennungsmotor VM und die Vorschaltgruppe GV geschaltet ist.
  • Das Ausführungsbeispiel der 2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der 1 auch dadurch, dass die elektrische Maschine EM über dem Planetengetriebe PG angeordnet ist, wodurch in axialer Richtung. Bauraum eingespart werden kann.
  • Das Ausführungsbeispiel der 3 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der 1 dadurch, dass zwar keine Vorschaltgruppe GV vorhanden ist, jedoch eine zusätzliche Anfahrkupplung AK zwischen den Verbrennungsmotor VM und das Hauptgetriebe HG geschaltet ist.
  • Ein weiterer Unterschied des Ausführungsbeispiels der 3 gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 1 besteht darin, dass im Ausführungsbeispiel der 3 das Planetenrad PH2 des Planetengetriebes PG gehäusefest und damit statorseitig angebunden ist, wohingegen dann, wenn das Schaltelement SE die zweite Schaltstellung B einnimmt, die elektrische Maschine EM an das Sonnenrad PS2 des Planetengetriebes PG angebunden ist.
  • Das Ausführungsbeispiel der 3 unterschiedet sich demnach durch die Anbindung des Planetengetriebes PG, wobei durch die Anbindung in 3 bei geschlossener Schaltstellung. B der Gang 2 für die elektrische Maschine EM kürzer wird. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere bei großen Übersetzungen der Nachschaltgruppe GP sinnvoll, um eine bessere Stufung der Übersetzungen für die elektrische Maschine EM zu erreichen. Wird zum Beispiel davon ausgegangen, dass das Planetengetriebe PG eine Standübersetzung i0 = –1.6 und die Nachschaltgruppe GP eine Standübersetzung i0 = –3.5 aufweist, so ergibt sich in der Range-Low-Fahrtstufe bei geschlossner Schaltposition A und geschlossener Schaltposition C eine Übersetzung von 4.5 und in der Range-High-Fahrtstufe bei geschlossner Schaltposition A und geschlossener Schaltposition D eine Übersetzung von 1.0, wobei die Zwischenübersetzung für die elektrische Maschine EM im Gang 2 bei geschlossener Schaltposition B dann 2.6 beträgt.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs zeigt 4. Im Ausführungsbeispiel der 4 ist im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 1 einerseits die Anbindung des Planetengetriebes PG geändert, andererseits ist als Planetengetriebe PG ein sogenannter Plus-Satz vorhanden. Unter der Annahme, dass im Ausführungsbeispiel der 4 das Planetengetriebe PG eine Standübersetzung i0 = +2 und die Nachschaltgruppe eine Standübersetzung i0 = –3 aufweist, ergibt sich als Übersetzung für die Range-Low-Fahrtstufe bei geschlossner Schaltposition A und geschlossener Schaltposition C eine Übersetzung von 4, als Übersetzung für die Range-High-Fahrtstufe bei geschlossner Schaltposition A und geschlossener Schaltposition D eine Übersetzung von 1, und als Zwischengang 2 für die elektrische Maschine EM bei geschlossener Schaltposition B eine Übersetzung von 2.
  • Bezugszeichen
    • AB
      Achsantrieb
      AK
      Anfahrkupplung
      C
      Range-Low-Fahrtstufe
      CT
      Gruppengetriebe
      D
      Range-High-Fahrtstufe
      EM
      elektrische Maschine
      GV
      Vorschaltgruppe
      GP
      Nachschaltgruppe
      HG
      Hauptgetriebe
      PG
      Planetengetriebe
      PS1
      Sonnenrad
      PS2
      Sonnenrad
      PH1
      Hohlrad
      PH2
      Hohlrad
      SE
      Schaltelement
      SP
      Schaltpaket
      ST1
      Steg
      ST2
      Steg
      A
      Schaltstellung
      B
      Schaltstellung
      VM
      Verbrennungsmotor
      WGA
      Ausgangswelle
      WGE
      Eingangswelle
      WH
      Hauptwelle
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007010829 A1 [0002]

Claims (15)

  1. Gruppengetriebe (CT), welches zumindest ein Hauptgetriebe (HG) und eine dem Hauptgetriebe (HG) antriebstechnisch nachgeschaltete, in Planetenbauweise ausgeführte Nachschaltgruppe (GP) aufweist, wobei eine Eingangswelle (WGE) des Gruppengetriebes (CT) mit einem Verbrennungsmotor (VM) eines Hybridantriebs und eine Ausgangswelle (WGA) des Gruppengetriebes (CT) mit einem Achsantrieb (AB) koppelbar ist, gekennzeichnet durch ein Planetengetriebe (PG) und ein mit der Nachschaltgruppe (GP), mit dem Planetengetriebe (PG) und mit einer elektrischen Maschine (EM) des Hybridantriebs derart zusammenwirkendes Schaltelement (SE), dass in einer ersten Schaltstellung (A) des Schaltelements (SE) die elektrische Maschine (EM) des Hybridantriebs über eine von der Nachschaltgruppe (GP) bereitgestellte Übersetzung an den Achsantrieb (AB) koppelbar ist, und dass in einer zweiten Schaltstellung (B) des Schaltelements (SE) die elektrische Maschine (EM) des Hybridantriebs über eine von dem Planetengetriebe (PG) bereitgestellte Übersetzung an den Achsantrieb (AB) koppelbar ist, sodass für die elektrische Maschine (EM) mindestens drei Übersetzungen bzw. Gänge zur Verfügung stehen.
  2. Gruppengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Schaltstellung (A) des Schaltelements (SE) die elektrische Maschine (EM) des Hybridantriebs über eine von der Nachschaltgruppe (GP) bereitgestellte Übersetzung unter Umgehung der vom Planetengetriebe (PG) bereitgestellten Übersetzung an die Ausgangswelle (WGA) des Gruppengetriebes (CT) koppelbar ist.
  3. Gruppengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Schaltstellung (B) des Schaltelements (SE) die elektrische Maschine (EM) des Hybridantriebs unter Umgehung der von der Nachschaltgruppe (GP) bereitgestellten Übersetzungen über die vom Planetengetriebe (PG) bereitgestellte Übersetzung an die Ausgangswelle (WGA) des Gruppengetriebes (CT) koppelbar ist.
  4. Gruppengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Element bzw. eine Welle der Nachschaltgruppe (GP) und ein Element bzw. eine Welle des Planetengetriebes (PG) fest miteinander gekoppelt sind, sodass die gekoppelten Elemente Drehzahlgleichheit aufweisen.
  5. Gruppengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachschaltgruppe (GP) ein Sonnenrad (PS1), ein Hohlrad (PH1) und einen Steg (ST1) aufweist, wobei das Sonnenrad (PS1) mit einer Hauptwelle (WH) des Gruppengetriebes (CT) und der Steg (ST1) mit der Ausgangswelle (WGA) des Gruppengetriebes (CT) gekoppelt ist, wobei in der ersten Schaltstellung (A) des Schaltelements (SE) die elektrische Maschine (EM) an das Sonnenrad (PS1) der Nachschaltgruppe (GP) angebunden ist, und wobei in der zweiten Schaltstellung (B) des Schaltelements (SE) die elektrische Maschine (EM) an das Planetengetriebe (PG) gekoppelt ist.
  6. Gruppengetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (PG) ein Sonnenrad (PS2), ein Hohlrad (PH2) und einen Steg (ST2) aufweist, wobei der Steg (ST1) der Nachschaltgruppe (GP) und der Steg (ST2) des Planetengetriebes (PG) fest gekoppelt sind.
  7. Gruppengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Schaltstellung (B) des Schaltelements (SE) die elektrische Maschine (EM) des Hybridantriebs an das Hohlrad (PH2) des Planetengetriebes (PG) angebunden ist, wobei dann das Sonnenrad (PS2) des Planetengetriebes (PG) statorseitig bzw. gehäusefest angebunden ist, oder dass alternativ in der zweiten Schaltstellung (B) des Schaltelements (SE) die elektrische Maschine (EM) des Hybridantriebs an das Sonnenrad (PS2) des Planetengetriebes (PG) angebunden ist, wobei dann das Hohlrad (PH2) des Planetengetriebes (PG) statorseitig bzw. gehäusefest angebunden ist.
  8. Gruppengetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (PG) ein Sonnenrad (PS2), ein Hohlrad (PH2) und einen Steg (ST2) aufweist, wobei der Steg (ST1) der Nachschaltgruppe (GP) und das Hohlrad (PH2) des Planetengetriebes (PG) fest gekoppelt sind.
  9. Gruppengetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Schaltstellung (B) des Schaltelements (SE) die elektrische Maschine (EM) an das Sonnenrad (PS2) des Planetengetriebes (PB) angebunden ist, wobei der Steg (ST2) des Planetengetriebes (PG) statorseitig bzw. gehäusefest angebunden ist.
  10. Gruppengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (WGE) des Gruppengetriebes (CT) kupplungslos mit dem Verbrennungsmotor (VM) des Hybridantriebs verbindbar ist, wobei dann die elektrische Maschine (EM) als Anfahrelement dient.
  11. Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem einen Verbrennungsmotor (VM) und eine elektrische Maschine (EM) aufweisenden Hybridantrieb und einem automatisierten Gruppengetriebe (CT), wobei das automatisierte Gruppengetriebe (CT) zumindest ein Hauptgetriebe (HG) und eine dem Hauptgetriebe (HG) antriebstechnisch nachgeschaltete, in Planetenbauweise ausgeführte Nachschaltgruppe (GP) aufweist, wobei eine Eingangswelle (WGE) des Gruppengetriebes (CT) mit dem Verbrennungsmotor (VM) des Hybridantriebs und eine Ausgangswelle (WGA) des Gruppengetriebes (CT) mit einem Achsantrieb (AB) in Verbindung steht, gekennzeichnet durch ein Planetengetriebe (PG) und ein mit der Nachschaltgruppe (GP), mit dem Planetengetriebe (PG) und mit der elektrischen Maschine (EM) des Hybridantriebs derart zusammenwirkendes Schaltelement (SE), dass in einer ersten Schaltstellung (A) des Schaltelements die elektrische Maschine (EM) des Hybridantriebs über eine von der Nachschaltgruppe (GP) bereitgestellte Übersetzung an den Achsantrieb (AB) koppelbar ist, und dass in einer zweiten Schaltstellung (B) des Schaltelements die elektrische Maschine (EM) des Hybridantriebs über eine von dem Planetengetriebe (PG) bereitgestellte Übersetzung an den Achsantrieb (AB) koppelbar ist, sodass für die elektrische Maschine (EM) mindestens drei Übersetzungen bzw. Gänge zur Verfügung stehen.
  12. Antriebsstrang nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gruppengetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 10 ausgebildet ist.
  13. Verfahren zum Betreiben eines Gruppengetriebes nach einem der Ansprüche 1 bis 10 bzw. eines Antriebsstrangs nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachschaltgruppe (GP) ausschließlich dann geschaltet wird, wenn das Schaltelement (SE) die zweite Schaltstellung (B) einnimmt und die elektrische Maschine (EM) über die von dem Planetengetriebe (PG) bereitgestellte Übersetzung an den Achsantrieb (AB) gekoppelt ist, sodass die elektrische Maschine (EM) am Achsantrieb (AB) Zugkraft aufrechterhält.
  14. Verfahren zum Betreiben eines Gruppengetriebes nach einem der Ansprüche 1 bis 10 bzw. eines Antriebsstrangs nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (SE) ausschließlich dann geschaltet wird, wenn der Verbrennungsmotor (VM) über die Nachschaltgruppe (GP) am Achsantrieb (AB) ein Moment bereitstellt.
  15. Verfahren zum Betreiben eines Gruppengetriebes nach einem der Ansprüche 1 bis 10 bzw. eines Antriebsstrangs nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptgetriebe (HG) ausschließlich dann geschaltet wird, wenn die elektrische Maschine (EM) über einen der mindestens drei Übersetzungen bzw. Gänge am Achsantrieb (AB) ein Moment bereitstellt.
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