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Die Erfindung betrifft ein Gruppengetriebe eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem solchen Gruppengetriebe und ein Verfahren zur Ausführung einer Gruppenschaltung an einem solchen Gruppengetriebe.
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Als Gruppengetriebe ausgebildete Getriebe mit einem 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.
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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.
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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.
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Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Gruppengetriebe und einen Antriebsstrang mit einem Gruppengetriebe, wobei das Gruppengetriebe zumindest ein Hauptgetriebe und eine dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeschaltete, in Planetenbauweise ausgeführte Nachschaltgruppe umfasst.
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Die Vorschaltgruppe ist optional. Die Nachschaltgruppe ist vorzugsweise als Bereichsgruppe ausgeführt. Dieselbe kann jedoch auch als Splitgruppe ausgeführt sein.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Gruppengetriebe eines Kraftfahrzeugs, einen Antriebstrang mit einem solchen Gruppengetriebe und ein Verfahren zur Ausführung einer Gruppenschaltung an einem solchen Gruppengetriebe zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Gruppengetriebe gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist das Hauptgetriebe des Gruppengetriebes in Planetenbauweise mit mehreren koaxial hintereinander angeordneten Planetensätzen und mit mehreren formschlüssigen Schaltelementen ausgebildet ist, wobei eine erste elektrische Maschine zwischen einem ersten Planetensatz des Hauptgetriebes und einem zweiten Planetensatz des Hauptgetriebes permanent an das Hauptgetriebe des Gruppengetriebes gekoppelt ist. Ferner ist die Nachschaltgruppe des Gruppengetriebes in Planetenbauweise mit mindestens einem Planetensatz und mit mehreren formschlüssigen Schaltelementen ausgebildet, nämlich derart, dass eine zweite elektrische Maschine umschaltbar zwischen dem Hauptgetriebe und der Nachschaltgruppe oder an die Getriebeausgangswelle an das Gruppengetriebe gekoppelt ist. Das Gruppengetriebe stellt für den Verbrennungsmotor mindestens sechs Gänge, für die erste elektrische Maschine mindestens vier Gänge und für die zweite elektrische Maschine mindestens zwei Gänge bereit.
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Beim erfindungsgemäßen Gruppengetriebe ist sowohl das Hauptgetriebe als auch die Nachschaltgruppe jeweils in Planetenbauweise ausgeführt, wobei das Hauptgetriebe mindestens zwei Planetenstufen und die Nachschaltgruppe mindestens eine Planetenstufe umfasst. Mit dem Hauptgetriebe wirkt eine erste, elektrische Maschine zusammen. Eine zweite, elektrische Maschine greift entweder zwischen dem Hauptgetriebe und der Nachschaltgruppe oder an der Getriebeausgangswelle am Gruppengetriebe an. Das erfindungsgemäße Gruppengetriebe verfügt über einen einfachen Aufbau und stellt für den Verbrennungsmotor mindestens sechs Gänge, für die erste elektrische Maschine mindestens vier Gänge und für die zweite elektrische Maschine mindestens zwei Gänge bereit. Mit beiden elektrischen Maschinen kann ein rein elektrisches Fahren realisiert werden. Auf eine Trennkupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und der Getriebeeingangswelle kann verzichtet werden. Es können Lastschaltungen im rein elektrischen Betrieb realisiert werden.
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Es ist ein Zustarten des Verbrennungsmotors mit der ersten elektrischen Maschine möglich, während die zweite elektrische Maschine an der Getriebeausgangswelle ein Abtriebsmoment bereitstellt.
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Mit einer der beiden elektrischen Maschinen oder auch mit beiden elektrischen Maschine ist in Neutral ein Motorstart sowie ein generatorischer Ladebetrieb möglich.
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Ferner ist ein Dauerkriechbetrieb möglich, und zwar sowohl in einer Vorwärtsfahrt als auch in einer Rückwärtsfahrt.
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Vorzugsweise ist im Bereich des Hauptgetriebes ein erstes Element des ersten Planetensatzes mit einem ersten Element des zweiten Planetensatzes über eine erste Zwischenwelle permanent gekoppelt, wobei an diese erste Zwischenwelle die erste elektrische Maschine permanent gekoppelt ist, und wobei ein zweites Element des zweiten Planetensatzes mit einer koaxial hinter einer Eingangswelle der Hauptgruppe bzw. mit einer koaxial hinter der Getriebeeingangswelle angeordneten zweiten Zwischenwelle, die einerseits eine Ausgangswelle der Hauptgruppe und andererseits eine Eingangswelle der Nachschaltgruppe bildet, permanent gekoppelt ist. In einer ersten Schaltstellung eines ersten formschlüssigen Schaltelements ist die Eingangswelle der Hauptgruppe bzw. die Getriebeeingangswelle direkt an die zweite Zwischenwelle gekoppelt, wohingegen in einer zweiten Schaltstellung des ersten Schaltelements die Eingangswelle der Hauptgruppe bzw. die Getriebeeingangswelle an ein zweites Element des ersten Planetensatzes gekoppelt ist. In einer ersten Schaltstellung eines zweiten formschlüssigen Schaltelements ist ein drittes Element des zweiten Planetensatzes gehäusefest angebunden ist, wohingegen in einer zweiten Schaltstellung des zweiten Schaltelements das dritte Element des zweiten Planetensatzes an das zweite Element oder an das erste Element des zweiten Planetensatzes gekoppelt und demnach der zweite Planetensatz im Blockumlauf überbrückt ist. Im Bereich des Hauptgetriebes ist ein drittes Element des ersten Planetensatzes permanent gehäusefest angebunden. Diese Ausgestaltung des Hauptgetriebes des erfindungsgemäßen Gruppengetriebes mit zwei Planetensätzen und zwei als Doppelschaltelemente ausgeführten, formschlüssigen Schaltelementen ist konstruktiv einfach und besonders bevorzugt.
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Nach einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Nachschaltgruppe einen dritten Planetensatz und einen vierten Planetensatz und zwei formschlüssige Schaltelemente auf, wobei im Bereich der Nachschaltgruppe in einer ersten Schaltstellung eines dritten Schaltelements die zweite elektrische Maschine an die zweite Zwischenwelle, die einerseits die Ausgangswelle der Hauptgruppe und andererseits die Eingangswelle der Nachschaltgruppe bildet und die mit einem ersten Element eines dritten Planetensatzes permanent verbunden ist, gekoppelt ist, wohingegen in einer zweiten Schaltstellung des dritten Schaltelements die zweite elektrische Maschine an erstes Element eines vierten Planetensatzes gekoppelt ist, wobei ein zweites Element des vierten Planetensatzes permanent mit einem zweiten Element des dritten Planetensatzes verbunden ist, wobei dieses zweite Element des dritten Planetensatzes mit der Getriebeausgangswelle verbunden ist, und wobei ein drittes Element des vierten Planetensatzes permanent gehäusefest angebunden ist.
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Dann, wenn die Nachschaltgruppe ebenso wie das Hauptgetriebe zwei koaxial hintereinander geschaltete Planetensätze und zwei formschlüssige Schaltelemente aufweist, können für die zweite elektrische Maschine drei Gänge bereitgestellt werden.
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Nach einer zweiten, alternativen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Nachschaltgruppe des Gruppengetriebes ausschließlich einen dritten Planetensatz und zwei formschlüssige Schaltelemente auf, wobei im Bereich der Nachschaltgruppe in einer ersten Schaltstellung eines dritten Schaltelements die zweite elektrische Maschine an die zweite Zwischenwelle, die einerseits die Ausgangswelle der Hauptgruppe und andererseits die Eingangswelle der Nachschaltgruppe bildet und die mit einem ersten Element eines dritten Planetensatzes permanent verbunden ist, gekoppelt ist, wohingegen in einer zweiten Schaltstellung des dritten Schaltelements die zweite elektrische Maschine an zweites Element des dritten Planetensatzes gekoppelt ist, wobei dieses zweite Element des dritten Planetensatzes permanent mit der Getriebeausgangswelle verbunden ist.
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Dann, wenn die Nachschaltgruppe ausschließlich einen einzigen Planetensatz aufweist, werden für die zweite elektrische Maschine zwei Gänge bereit gestellt.
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Sowohl bei der obigen ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung als auch bei der obigen zweiten, alternativen vorteilhaften Weiterbildung ist im Bereich der Nachschaltgruppe in einer ersten Schaltstellung eines vierten Schaltelements ein drittes Element des dritten Planetensatzes gehäusefest angebunden ist, wohingegen in einer zweiten Schaltstellung des vierten Schaltelements das dritte Element des dritten Planetensatzes an das zweite Element des dritten Planetensatzes oder an das erste Element des dritten Planetensatzes gekoppelt und demnach der dritte Planetensatz im Blockumlauf überbrückt ist.
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Der erfindungsgemäße Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs ist in Patentanspruch 9 definiert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ausführung einer Gruppenschaltung an einem solchen Gruppengetriebe ist in Patentanspruch 10 definiert.
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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:
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1 ein Schema eines ersten erfindungsgemäßen Gruppengetriebes zusammen mit einem Verbrennungsmotor und zwei elektrischen Maschinen;
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2 ein Schema eines zweiten erfindungsgemäßen Gruppengetriebes zusammen mit einem Verbrennungsmotor und zwei elektrischen Maschinen; und
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3 ein Schema einer alternativen Hauptgruppe für die Gruppengetriebe der 1 und 2.
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Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Gruppengetriebe eines Kraftfahrzeugs, einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem solchen Gruppengetriebe und ein Verfahren zur Ausführung einer Gruppenschaltung an einem solchen Gruppengetriebe.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gruppengetriebes CT, wobei das Gruppengetriebe CT der 1 ein Hauptgetriebe HG und eine Nachschaltgruppe GP umfasst, die dem Hauptgetriebe HG antriebstechnisch nachgeschaltet ist.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Ausführung des erfindungsgemäßen Gruppengetriebes CT mit dem Hauptgetriebe HG und der Nachschaltgruppe GP bevorzugt ist. Im Unterschied hierzu ist es jedoch auch möglich, dass zusätzlich dem Hauptgetriebe HG des Gruppengetriebes CT eine Vorschaltgruppe antriebstechnisch vorgeschaltet sein kann.
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Das Gruppengetriebe CT verfügt über eine Getriebeeingangswelle WGE, bei welcher es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 um die Eingangswelle des Hauptgetriebes HG handelt. Ferner verfügt das Gruppengetriebe CT über eine Getriebeausgangswelle WGA, an die ein Achsantrieb AB ankoppelbar ist. An die Getriebeeingangswelle WGE ist ein Verbrennungsmotor VM eines Antriebsaggregats ankoppelbar.
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Das Hauptgetriebe HG des Gruppengetriebes CT ist in Planetenbauweise mit mehreren koaxial hintereinander angeordneten Planetensätzen PG1, PG2 und mit mehreren formschlüssigen Schaltelementen SE1, SE2 ausgebildet. Dabei sind gemäß 1 zwei koaxial hintereinander angeordnete Planetensätze PG1, PG2 und zwei formschlüssige Schaltelemente SE1, SE2 vorhanden.
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Eine erste elektrische Maschine EM1 ist zwischen dem ersten Planetensatz PG1 des Hauptgetriebes HG und dem zweiten Planetensatz PG2 des Hauptgetriebes HG permanent an das Hauptgetriebes HG des Gruppengetriebes gekoppelt.
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Die Nachschaltgruppe GP des Gruppengetriebes CT ist ebenfalls in Planetenbauweise ausgeführt, wobei dieselbe in 1 einen Planetensatz PG3 und im Ausführungsbeispiel der 2 zwei koaxial hintereinander angeordnete Planetensätze PG3 und PG4 umfasst.
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Weiterhin umfasst die Nachschaltgruppe GP mehrere formschlüssige Schaltelemente SE3, SE4, nämlich im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 jeweils zwei formschlüssige Schaltelemente SE3, SE4.
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Eine zweite elektrische Maschine EM2 ist umschaltbar entweder zwischen dem Hauptgetriebe HG und der Nachschaltgruppe GP an das Gruppengetriebe CT oder an die Getriebeausgangswelle WGA des Gruppengetriebe CT an dasselbe gekoppelt.
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Das Gruppengetriebe CT stellt für den Verbrennungsmotor VM mindestens sechs Gänge, für die elektrische Maschine EM1 mindestens vier Gänge und für die elektrische Maschine EM2 mindestens zwei Gänge bereit.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 stellt das Gruppengetriebe CT für den Verbrennungsmotor VM sechs Gänge, für die erst, elektrische Maschine EM1 vier Gänge und für die zweite elektrische Maschine EM zwei Gänge bereit. Im Ausführungsbeispiel der 2 hingegen stellt das Gruppengetriebe CT für den Verbrennungsmotor VM sechs Gänge, für die erste elektrische Maschine EM1 vier Gänge und für die zweite elektrische Maschine EM2 drei Gänge bereit.
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Gemäß 1 ist im Bereich des Hauptgetriebes HG ein erstes Element des ersten Planetensatzes PG1, nämlich in 1 ein Hohlrad PH1 des ersten Planetensatzes PG1, mit einem ersten Element des zweiten Planetensatzes PG2, nämlich mit einem Hohlrad PH2 des zweiten Planetensatzes PG2, über eine erste Zwischenwelle ZW1 permanent gekoppelt, wobei an diese erste Zwischenwelle ZW1 die erste elektrische Maschine EM1 permanent angebunden ist. Ein zweites Element des zweiten Planetensatzes PG2, nämlich in 2 der Steg ST2 des zweiten Planetensatzes PG2, ist mit einer koaxial hinter der Eingangswelle des Hauptgetriebes HG bzw. mit einer koaxial hinter der Getriebeeingangswelle WGE angeordneten, zweiten Zwischenwelle ZW2 permanent gekoppelt, wobei die erste Zwischenwelle ZW1 abschnittsweise koaxial um die zweite Zwischenwelle ZW2 herum angeordnet ist, und wobei die zweite Zwischenwelle ZW2 einerseits eine Ausgangswelle des Hauptgetriebes HG und andererseits eine Eingangswelle der Nachschaltgruppe GP bildet.
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Dann, wenn im Bereich des Hauptgetriebes HG an dem ersten formschlüssigen Schaltelement SE1 die erste Schaltstellung A geschlossen ist, ist die Eingangswelle des Hauptgetriebes HG und damit in 1 die Getriebeeingangswelle WGE direkt an die zweite Zwischenwelle ZW2 gekoppelt.
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Dann hingegen, wenn am ersten formschlüssigen Schaltelement SE1 die zweite Schaltstellung B geschossen ist, ist die Eingangswelle des Hauptgetriebes HG bzw. die Getriebeeingangswelle WGE an ein zweites Element des ersten Planetensatzes PG1 gekoppelt, nämlich im Ausführungsbeispiel der 1 an den Steg ST1 des ersten Planetensatzes PG1.
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Dann, wenn am zweiten formschlüssigen Schaltelement SE2 eine erste Schaltstellung C geschlossen ist, ist ein drittes Element des zweiten Planetensatzes PG2, nämlich in 1 das Sonnenrad PS2 des zweiten Planetensatzes PG2, gehäusefest angebunden, wohingegen dann, wenn am zweiten Schaltelement SE2 die zweite Schaltstellung D geschlossen ist, der zweite Planetensatz PG2 überbrückt bzw. im Blockumlauf ist, nämlich dadurch, dass in 1 das dritte Element des zweiten Planetensatzes PG2, also in 1 das Sonnenrad PS2 des zweiten Planetensatzes PG2, an das zweite Element, also an den Steg ST2, des zweiten Planetensatzes PG2 und damit auch an die zweite Zwischenwelle ZW2 gekoppelt ist. Im Blockumlauf des zweiten Planetensatzes PG2 kann das dritte Element desselben auch an das erste Element desselben gekoppelt sein. Ein drittes Element des ersten Planetensatzes PG1, nämlich in 1 das Sonnenrad PS1, ist permanent gehäusefest angebunden.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 umfasst die Nachschaltgruppe GP einen einzigen Planetensatz, nämlich den dritten Planetensatz PG3 und zwei formschlüssige Schaltelemente SE3, SE4. In einer ersten Schaltstellung E des dritten Schaltelements SE3 ist die zweite elektrische Maschine EM2 an die zweite Zwischenwelle ZW2 angebunden, die einerseits die Ausgangswelle der Hauptgruppe HG und andererseits die Eingangswelle der Nachschaltgruppe GP bildet, sodass die zweite elektrische Maschine EM2 zwischen dem Hauptgetriebe HG und der Nachschaltgruppe GP an das Gruppengetriebe CT angebunden ist. Die Zwischenwelle ZW2 ist permanent an ein erstes Element des dritten Planetensatzes PG3 gekoppelt, nämlich gemäß 1 an das Sonnenrad PS3. In einer zweiten Schaltstellung F des Schaltelements SE3 ist die zweite elektrische Maschine EM2 an ein zweites Element des dritten Planetensatzes PG3 gekoppelt, nämlich gemäß 1 an den Steg ST3, wobei dieser Steg ST3 permanent an die Getriebeausgangswelle WGA gekoppelt ist, sodass die elektrische Maschine EM2 an der Getriebeausgangswelle WGA des Gruppengetriebes CT angreift.
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In einer ersten Schaltstellung G des vierten formschlüssigen Schaltelements SE4 ist ein drittes Element des dritten Planetensatzes PG3, nämlich in 1 das Hohlrad PH3, gehäusefest angebunden. In einer zweiten geschlossenen Schaltstellung H des vierten Schaltelements SE4 befindet sich hingegen der dritten Planetensatz PG3 im Blockumlauf, nämlich dadurch, dass in 1 das dritte Element des dritten Planetensatzes PG3, nämlich das Hohlrad PH3 desselben, an das zweite Element des dritten Planetensatzes PG3, nämlich an den Steg ST3, und damit an die Getriebeausgangswelle WGA gekoppelt ist.
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1 zeigt demnach ein Gruppengetriebe CT, dessen Hauptgetriebe HG in Planetenbauweise mit zwei Planetensätzen PG1 und PG2 und zwei formschlüssigen Schaltelementen SE1 und SE2 ausgebildet ist. Die Nachschaltgruppe GP ist ebenfalls in Planetenbauweise ausgeführt und verfügt über einen Planetensatz PG3 und zwei formschlüssige Schaltelemente SE3 und SE4. Am Gruppengetriebe CT sind die beiden elektrischen Maschinen EM1 und EM2 sowie der Verbrennungsmotor VM ankoppelbar. In 1 werden für den Verbrennungsmotor VM sechs Gänge, für die erste elektrische Maschine EM1 vier Gänge und für die zweite elektrische Maschine EM2 zwei Gänge bereitgestellt. Beim Gruppengetriebe CT handelt es sich demnach um ein Hybridgetriebe bzw. um ein Getriebe für ein Hybridfahrzeug.
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Die formschlüssigen Schaltelemente SE1, SE2, SE3 und SE4 sind jeweils als Doppelschaltelemente ausgeführt, die neben jeweils zwei geschlossenen Schaltstellungen A, B bzw. C, D bzw. E, F bzw. G, H eine geöffnete bzw. neutrale Schaltstellung aufweisen.
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Vorzugsweise weist die erste elektrische Maschine EM1 eine geringere Leistung als die zweite elektrische Maschine EM2 auf. Dies liegt darin begründet, dass die zweite elektrische Maschine EM2 elektrische Lastschaltungen stützen muss. Zum seriellen Fahren kann die zweite elektrische Maschine EM2 die Fahrleistung alleine erbringen und zwar auch beim Rückwärtsfahren. Beim seriellen Fahren kann die erste elektrische Maschine EM1 generatorisch betrieben werden und muss lediglich einen elektrischen Energiespeicher puffern. Die erste elektrische Maschine EM1 verfügt über eine kürzere Anfahrübersetzung als die zweite elektrische Maschine EM2.
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Bevorzugte Schaltstellungskombinationen der Schaltstellungen A, B, C, D, E, F, G und H der Schaltelemente SE1, SE2, SE3 und SE4 im Hybridbetrieb der Anordnung der 1 über den Verbrennungsmotor VM und die elektrischen Maschinen EM1, EM2 sind in der nachfolgenden Schalttabelle wiedergegeben, wobei die Schalttabelle weiterhin beispielhafte Übersetzungen i-VM, i-EM1 und i-EM2 für den Verbrennungsmotor VM und die elektrischen Maschinen EM1, EM2 angibt.
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In der obigen Tabelle bedeutet das Symbol ″x″, dass die jeweilige Schaltstellung geschlossen ist, wohingegen das Symbol ″–″ bedeutet, dass die jeweilige Schaltstellung geöffnet ist.
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In der obigen Schalttabelle für den Hybridbetrieb ist die Ausführung der Gruppenschaltung vom dritten Gang für den Verbrennungsmotor VM, in welchem die Schaltstellungen B, D, F und G geschlossen wird, in den vierten Gang für den Verbrennungsmotor VM, in welchem die Schaltstellungen B, C, F und H geschlossen sind, kritisch, da hier in beiden Gruppen des Gruppengetriebes ein Gangwechsel an einem Schaltelement auszuführen ist. Zur Ausführung dieses Gangwechsels vom dritten Gang für den Verbrennungsmotor VM in den vierten Gang für den Verbrennungsmotor wird vorzugsweise so vorgegangen, dass zunächst am Verbrennungsmotor VM und an der ersten elektrischen Maschine EM1 ein Lastabbau durchgeführt wird, sodass dann die zweite elektrische Maschine EM2 alleine Zugkraft an der Getriebeausgangswelle WGA bereitstellt. Darauffolgend werden die Schaltstellung B und G ausgelegt. Anschließend erfolgt in einem drehzahlgeregelten Betrieb der ersten elektrischen Maschine EM1 eine Synchronisierung der Schaltstellung H am vierten Schaltelement SE4, insbesondere durch Abbremsen der ersten elektrischen Maschine EM1. Hierbei darf der Verbrennungsmotor VM nicht mitdrehen, weshalb die Schaltstellung B am ersten Schaltelement SE1 ausgelegt wurde. Nach dem Synchronisieren der Schaltstellung H am vierten Schaltelement SE4 wird die Schaltstellung H geschlossen, wobei dann für die erste elektrische Maschine EM1 übergangsweise ein Direktgang mit einer Übersetzung von Eins wirkt. An der elektrischen Maschine EM1 wird jedoch kein Lastaufbau durchgeführt. Anschließend wird die Schaltstellung D am zweiten Schaltelement SE2 ausgelegt. Es erfolgt ein Synchronisieren der Schaltstellung C am zweiten Schaltelement SE2 über einen drehzahlgeregelten Betrieb der ersten elektrischen Maschine EM1, nämlich durch Beschleunigen der ersten elektrischen Maschine EM1. Nach Abschluss der Synchronisation der Schaltstellung C wird dieselbe am zweiten Schaltelement SE2 geschlossen, wobei anschließend gegebenenfalls ein Lastaufbau an der ersten elektrischen Maschine EM1 durchgeführt wird. Es kann dann die erste elektrische Maschine EM1 zusammen mit der zweiten elektrischen Maschine EM2 an der Getriebeausgangswelle WGA ein Antriebsmoment bereitstellen. Darauffolgend wird die Schaltstellung B am ersten Schaltelement SE1 synchronisiert, und zwar über eine Drehzahlregelung des Verbrennungsmotors VM, wobei jedoch die Drehzahlregelung des Verbrennungsmotors VM bereits direkt nach dem Öffnen der Schaltstellung B am ersten Schaltelement SE1 im Hintergrund erfolgen kann. Hierbei wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors VM auf den einzulegenden vierten Gang angepasst, insbesondere abgesenkt. Abschließend erfolgt ein Einlegen der Schaltstellung B am ersten Schaltelement SE1 und ein Lastaufbau am Verbrennungsmotor VM.
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Für den rein elektrischen Betrieb ausschließlich über die elektrischen Maschinen EM1, EM2 sind in der nachfolgenden Schalttabelle bevorzugte Schaltstellungskombinationen der Schaltstellungen C, D, E, F, G und H der Schaltelemente SE2, SE3, SE4 wiedergegeben, wobei am Schaltelement SE1 jeweils beide Schaltstellungen A, B ausgelegt sind und demnach am ersten Schaltelement SE1 eine Neutralstellung gewählt ist. In diesem Fall ist dann der Verbrennungsmotor VM vom Gruppengetriebe CT abgekoppelt, sodass für den Verbrennungsmotors VM eine Neutralstellung N gewählt ist.
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In der obigen Tabelle bedeutet das Symbol ″x″, dass die jeweilige Schaltstellung geschlossen ist, wohingegen das Symbol ″–″ bedeutet, dass die jeweilige Schaltstellung geöffnet ist.
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Für einen Verbrennungsmotorzustart in Neutral des Gruppengetriebes CT oder für ein Laden eines elektrischen Energiespeichers in Neutral des Gruppengetriebes CT gibt die nachfolgende Schalttabelle bevorzugte Schaltstellungskombinationen für die Schaltstellungen A, B, C, D, E und F an den Schaltelementen SE1, SE2 und SE3 wieder, wobei am Schaltelement SE4 die beiden Schaltstellungen G und H geöffnet bzw. ausgelegt sind, sodass demnach sowohl der Verbrennungsmotor VM als auch beide elektrische Maschinen EM1 und EM2 von der Getriebeausgangswelle WGA angekoppelt sind und demnach für dieselben eine Neutralstellung N gewählt ist, sodass sich das gesamte Gruppengetriebe CT in Neutral befindet.
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In der obigen Tabelle bedeutet das Symbol ″x″, dass die jeweilige Schaltstellung geschlossen ist, wohingegen das Symbol ″–″ bedeutet, dass die jeweilige Schaltstellung geöffnet ist.
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Im Ausführungsbeispiel der 2 umfasst die Nachschaltgruppe GP zwei koaxial hintereinander angeordnete Planetenstufen PG3 und PG4 sowie die beiden Schaltelemente SE2 und SE4.
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Im Ausführungsbeispiel der 2 ist es möglich, für die zweite elektrische Maschine EM2 die zur Verfügung stehenden Gänge zu erhöhen, wobei dann für die elektrische Maschine EM2 drei Gänge bereitgestellt werden können.
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Hierzu ist im Ausführungsbeispiel der 2 im Bereich der Nachschaltgruppe GP in einer ersten Schaltstellung E des dritten Schaltelements SE3 die zweite elektrische Maschine EM2 wiederum an die zweite Zwischenwelle ZW2, gekoppelt, wobei diese Zwischenwelle ZW2 wiederum mit einem ersten Element des dritten Planetensatzes PG3, nämlich mit dem Sonnenrad PS3 des dritten Planetensatzes PG3 permanent verbunden ist. In der zweiten Schaltstellung F des dritten Schaltelements SE3 ist hingegen die zweite elektrische Maschine EM2 an ein erstes Element des vierten Planetensatzes PG4 gekoppelt, wobei es sich bei diesem ersten Element des vierten Planetensatzes PG um das Hohlrad PH4 desselben handelt. Ein zweites Element des vierten Planetensatzes PS4, nämlich in 2 der Steg ST4, ist permanent an ein zweites Element des dritten Planetensatzes PG3, nämlich an den Steg ST3 desselben, gekoppelt, wobei der Steg ST3 des dritten Planetensatzes PG3 permanent mit der Getriebeausgangswelle WGA verbunden ist. Ein drittes Element des vierten Planetensatzes PG4, nämlich in 2 das Sonnenrad PS4 desselben, ist gehäusefest angebunden, wohingegen die Anbindung des dritten Elements des dritten Planetengetriebes PG3, nämlich des Hohlrads PH3 desselben, über das vierte Schaltelement SE4 umschaltbar ist, nämlich derart, dass in der ersten Schaltstellung G des vierten Schaltelements SE4 das Hohlrad PH3 der dritten Planetenstufe PG3 gehäusefest angebunden ist, wohingegen in der zweiten Schaltstellung H des vierten Schaltelements SE das dritten Element des dritten Planetensatzes PG3, nämlich das Hohlrad PH3 desselben, an das zweite Element des dritten Planentensatzes PG3, nämlich an den Steg ST3 desselben angebunden ist, sodass sich die dritte Planetenstufe PG3 im Blockumlauf überbrückt ist.
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In der zweiten Schaltstellung F des dritten Schaltelements SE3 wirkt die vierte Planetenstufe PG4 als Konstantübersetzung. Dadurch, dass im Ausführungsbeispiel der 2 für die zweite elektrische Maschine EM2 nunmehr insgesamt drei Gänge zur Verfügung stehen, kann für die zweite elektrische Maschine EM2 eine kürzere Übersetzung zum Stützen der kritischen Gruppenschaltung zwischen dem dritten Gang und dem vierten Gang für den Verbrennungsmotor bereitgestellt werden. Ferner kann die durch die vierte Planetenstufe PG4 bereitgestellte Übersetzung unabhängig von allen anderen Schaltpositionen genutzt werden, und zwar auch im sechsten Gang für den Verbrennungsmotor. Die Ausführung der kritischen Gruppenschaltung kann, wie oben für 1 beschrieben, auch im Ausführungsbeispiel der 2 erfolgen.
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Bevorzugte Schaltstellungskombinationen der Schaltstellungen A, B, C, D, E, F, G und H der Schaltelemente SE1, SE2, SE3, SE4 im Hybridbetrieb der Anordnung der 2 über den Verbrennungsmotor VM und die elektrischen Maschinen EM1, EM2 sind in der nachfolgenden Schalttabelle wiedergegeben, wobei die Schalttabelle weiterhin die beispielhafte Übersetzungen i-VM, i-EM1 und i-EM2 wiedergibt.
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In der obigen Tabelle bedeutet das Symbol ″x″, dass die jeweilige Schaltstellung geschlossen ist, wohingegen das Symbol ″–″ bedeutet, dass die jeweilige Schaltstellung geöffnet ist.
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Bevorzugte Schaltstellungskombinationen der Schaltstellungen C, D, E, F, G und H der Schaltelemente SE2, SE3 und SE4 im rein elektrischen Betrieb der Anordnung der
2 ausschließlich über die elektrischen Maschinen EM1 und EM2 sind in der nachfolgenden Schalttabelle wiedergegeben, wobei hierbei über eine Neutralstellung am ersten Schaltelement SE1 der Verbrennungsmotor VM vom Abtrieb abgekoppelt ist, sodass für denselben das Gruppengetriebe CT eine Neutralposition einnimmt.
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In der obigen Tabelle bedeutet das Symbol ″x″, dass die jeweilige Schaltstellung geschlossen ist, wohingegen das Symbol ″–″ bedeutet, dass die jeweilige Schaltstellung geöffnet ist.
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3 zeigt sowohl für das Ausführungsbeispiel der 1 als auch für das Ausführungsbeispiel der 2 eine alternative Ausgestaltung des Hauptgetriebes HG, wobei auch das Hauptgetriebe HG der 3 zwei koaxial hintereinander positionierte Planetenstufen PG1 und PG2 sowie zwei formschlüssige Schaltelemente SE1 und SE2 umfasst.
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Im Ausführungsbeispiel der 3 sind jedoch die konkrete Verschaltung der einzelnen Elemente der beiden Planetenstufen PG1 und PG2 unterschiedlich, nämlich derart, dass im Ausführungsbeispiel der 3 die Zwischenwelle ZW1, an welcher die elektrische Maschine EM1 permanent angreift, zwischen das Hohlrad PH1 der ersten Planetenstufe PG1 und das Sonnenrad PS2 der zweiten Planetenstufe PG2 gekoppelt ist. Demnach ist im Bereich der zweiten Planetenstufe PG2 nicht das Sonnenrad umschaltbar, sondern das Hohlrad PH2, nämlich zwischen der gehäusefesten Anbindung in der Schaltstellung C des zweiten Schaltelements SE2 und dem Blockumlauf der Planetenstufe PG2 in der Schaltstellung D des zweiten Schaltelements SE2.
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Bezugszeichen
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- A
- Schaltstellung
- AB
- Achsantrieb
- B
- Schaltstellung
- C
- Schaltstellung
- CT
- Gruppengetriebe
- D
- Schaltstellung
- E
- Schaltstellung
- EM1
- erste elektrische Maschine
- EM2
- zweite elektrische Maschine
- F
- Schaltstellung
- G
- Schaltstellung
- H
- Schaltstellung
- PG1
- erster Planetensatz
- PG2
- zweiter Planetensatz
- PH1
- Hohlrad des ersten Planetensatzes
- PH2
- Hohlrad des zweiten Planetensatzes
- PS1
- Sonnenrad des ersten Planetensatzes
- PS2
- Sonnenrad des zweiten Planetensatzes
- SE1
- erstes Schaltelement
- SE2
- zweites Schaltelement
- SE3
- drittes Schaltelement
- SE4
- viertes Schaltelement
- ST1
- Steg des ersten Planetensatzes
- ST2
- Steg des zweiten Planetensatzes
- WGE
- Getriebeeingangswelle
- WGA
- Getriebeausgangswelle
- VM
- Verbrennungsmotor
- ZW1
- erste Zwischenwelle
- ZW2
- zweite Zwischenwelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007010829 A1 [0002]
