DE102012216277B4 - Getriebevorrichtung mit einer Planetengetriebeeinrichtung - Google Patents

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Abstract

Getriebevorrichtung (1) mit einer Planetengetriebeeinrichtung (3), die über eine erste Welle (28) mit wenigstens einem hydraulischen Variator (2) und über eine zweite Welle (32) mit einem Schaltgetriebe (5) gekoppelt ist, über das wenigstens zwei Übersetzungsbereiche darstellbar sind, innerhalb welchen eine Übersetzung über den Variator (2) jeweils stufenlos variierbar ist, wobei die Planetengetriebeeinrichtung (3) über eine dritte Welle (35) mit einer Getriebeeingangswelle (4) in Wirkverbindung steht und die mit dem Variator (2) verbundene erste Welle (28) der Planetengetriebeeinrichtung (3) mit einer elektrischen Maschine (60) koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (60) auch mit der mit der Getriebeeingangswelle (4) verbundenen dritten Welle (35) der Planetengetriebeeinrichtung (3) oder der Getriebeeingangswelle (4) verbindbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung mit einer Planetengetriebeeinrichtung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
  • Getriebevorrichtungen mobiler Arbeitsmaschinen, wie Bau- und Landmaschinen, werden in zunehmendem Umfang als stufenlose, leistungsverzweigte Getriebe ausgeführt. Die Variatoren werden üblicherweise als hydrostatische Variatoren ausgebildet, in deren Bereich abstützbare Drehmomente durch den zulässigen maximalen Druck begrenzt sind. Aufgrund der maximal übertragbaren Leistungen im Bereich der Variatoren in der Leistungsverzweigung besteht die Möglichkeit, dass ein Getriebeausgangsmoment bzw. eine Zugkraft im Bereich des Abtriebs oder der Räder in einigen Betriebs- bzw. Geschwindigkeitsbereichen durch hohe im Bereich der hydrostatischen Variatoren abzustützende Drehmomente beschränkt ist. Um ausreichend große Drehmomente im Bereich der Variatoren abstützen zu können, sind die Variatoren entsprechend auszulegen, was jedoch eine Erhöhung des Bauraumbedarfes und auch der Herstellkosten in unerwünschtem Umfang zur Folge hat.
  • Aus DE 10 2011 082 672 ist eine Getriebevorrichtung mit wenigstens einem Variator zum stufenlosen Variieren einer Übersetzung und mit primärer Leistungsverzweigung bekannt. Eine Planetengetriebeeinrichtung ist mit einer Getriebeeingangswelle und einer Welle des Variators sowie einem Schaltgetriebe gekoppelt. Im Bereich des Schaltgetriebes sind in Verbindung mit dem Variator mehrere Übersetzungsbereiche darstellbar, wobei die Übersetzung innerhalb der Übersetzungsbereiche über den Variator jeweils stufenlos veränderbar ist und der Variator über eine Getriebeeinrichtung mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist. Im Leistungspfad zwischen der mit der Planetengetriebeeinrichtung verbundenen Welle des Variators und der Planetengetriebeeinrichtung ist eine Einrichtung vorgesehen, in deren Bereich zumindest ein Teil des im Leistungspfad zwischen dem Variator und der Planetengetriebeeinrichtung geführten Drehmomentes abstützbar ist. Bei der Getriebevorrichtung ist die Abstützung der Planetengetriebeeinrichtung zusätzlich auch im Bereich einer generatorisch betreibbaren elektrischen Maschine möglich, um den hydrostatischen Variator zu entlasten und eine gewünscht hohe Zugkraft im Bereich des Abtriebs bei möglichst geringem Bauraumbedarf des Variators auf kostengünstige Art und Weise zur Verfügung stellen zu können.
  • Ein Sonnenrad der Planetengetriebeeinrichtung ist über eine Getriebeeinheit mit einer Welle des hydrostatischen Variators verbunden, während ein Hohlrad der Planetengetriebeeinrichtung mit einer Getriebeeingangswelle der Getriebevorrichtung gekoppelt ist. Ein Planetenträger bzw. eine weitere Welle der Planetengetriebeeinrichtung steht mit dem Schaltgetriebe in Wirkverbindung.
  • Bei der letztbeschriebenen Ausführung der Getriebevorrichtung liegt eine so genannte echte Leistungsverzweigung vor, wenn das Sonnenrad der Planetengetriebeeinrichtung vorwärts dreht. Dann fließt ein Teil der Leistung von der Getriebeeingangswelle in Richtung des Hohlrades, während ein weiterer Teil der Leistung der Getriebeeingangswelle über den Variator in Richtung des damit verbundenen Sonnenrades der Planetengetriebeeinrichtung geführt wird.
  • Weist das Sonnenrad eine hierzu entgegengesetzte Drehrichtung auf, wird in der Getriebevorrichtung über den Variator unerwünschterweise eine so genannte Blindleistung geführt. Dabei fließt die an der Getriebeeingangswelle anliegende Leistung in das Hohlrad der Planetengetriebeeinrichtung. Aufgrund der im Bereich der Planetengetriebeeinrichtung dann vorliegenden Drehmomentverhältnisse und der letztbeschriebenen Drehrichtung des Sonnenrades fließt vom Sonnenrad Leistung über den Variator wieder zurück in Richtung des Hohlrades. Diese über den Variator geführte Leistung stellt die unerwünschte und den Variator zusätzlich belastende Blindleistung dar. Blindleistung fließt in der Getriebevorrichtung beispielsweise während eines Anfahrvorganges eines mit der Getriebevorrichtung ausgeführten Fahrzeuges oder aber auch während weiterer Betriebszustände in den über das Schaltgetriebe darstellbaren verschiedenen Übersetzungsbereichen.
  • Der generatorische Betrieb der elektrischen Maschine ist jedoch nur so lange möglich, solange eine Drehzahl der elektrischen Maschine größer als ein Betrag eines Drehzahlgrenzwertes ist, unterhalb dem ein Wirkungsgrad der elektrischen Maschine besonders während des generatorischen Betriebes der elektrischen Maschine stark abfällt. Mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit bzw. steigender Ausgangsdrehzahl der Getriebevorrichtung sinkt die Drehzahl der elektrischen Maschine in Richtung null ab und der generatorische Betrieb der elektrischen Maschine ist nicht mehr länger mit einem akzeptablen Wirkungsgrad bzw. überhaupt nicht durchführbar.
  • Bei weiter zunehmender Fahrgeschwindigkeit bzw. steigender Ausgangsdrehzahl der Getriebevorrichtung steigt die Drehzahl der elektrischen Maschine in mit dem Sonnenrad der Planetengetriebeeinrichtung verbundenem Betriebszustand der elektrischen Maschine in Richtung positiver Drehzahlen an. Der generatorische Betrieb der elektrischen Maschine ist mit Erreichen des Drehzahlgrenzwertes zwar wieder möglich, jedoch ist die Leistung der elektrischen Maschine dann im Bereich des hydrostatischen Variators zusätzlich zu dem am Getriebeausgang anliegenden Drehmoment abzustützen. Dies führt zu einer Verringerung des Gesamtwirkungsgrades der Getriebevorrichtung, da der hydrostatische Variator beispielsweise im Vergleich zu einer Zahnradstufe einen relativ geringen Wirkungsgrad aufweist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Getriebevorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Getriebevorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels welchen ein gewünschtes Getriebeausgangsmoment im Wesentlichen mit einem bauraum- und kostengünstigen Variator darstellbar ist und mit denen ein dauerhafter generatorischer Betrieb einer elektrischen Maschine mit hohem Gesamtwirkungsgrad der Getriebevorrichtung möglich ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Getriebevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und mit einem Verfahren gemäß des Patentanspruches 9 gelöst.
  • Eine Planetengetriebeeinrichtung der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist über eine erste Welle mit wenigstens einem hydraulischen Variator, und über eine zweite Welle mit einem Schaltgetriebe gekoppelt, über das wenigstens zwei Übersetzungsbereiche darstellbar sind. Innerhalb der Übersetzungsbereiche ist eine Übersetzung der Getriebevorrichtung über den Variator jeweils stufenlos variierbar. Zusätzlich steht die Planetengetriebeeinrichtung über eine dritte Welle mit einer Getriebeeingangswelle in Wirkverbindung. Die mit dem Variator verbundene erste Welle der Planetengetriebeeinrichtung ist mit einer elektrischen Maschine koppelbar.
  • Erfindungsgemäß ist die elektrische Maschine auch mit der mit der Getriebeeingangswelle verbundenen dritten Welle der Planetengetriebeeinrichtung oder der Getriebeeingangswelle verbindbar, womit die elektrische Maschine zwischen zwei Wellen eines leistungsverzweigten Getriebes umkoppelbar ist.
  • Damit ist ein Getriebeausgangsmoment bzw. eine Zugkraft im Bereich von mit dem Getriebeausgang verbundenen Rädern eines Fahrzeugantriebsstranges in gewünschtem Umfang durch die bereits bekannte Entlastung des Variators über die elektrische Maschine, die während der Anbindung der elektrischen Maschine an die mit dem Variator in Wirkverbindung stehende erste Welle der Planetengetriebeeinrichtung möglich ist, zur Verfügung stellbar. Zusätzlich ist während der Anbindung der elektrischen Maschine an die dritte Welle der Planetengetriebeeinrichtung bzw. der damit verbundenen Getriebeeingangswelle ein generatorischer Betrieb der elektrischen Maschine ohne zusätzliche Belastung des Variators und somit ein möglichst dauerhafter generatorischer Betrieb der elektrischen Maschine darstellbar.
  • Dabei ist besonders von Vorteil, dass die elektrische Maschine in mit der dritten Welle der Planetengetriebeeinrichtung bzw. der Getriebeeingangswelle verbundenem Betriebszustand unabhängig von der aktuell vorliegenden Fahrsituation immer als Generator betreibbar ist und ein elektrisches Bordnetz sowie gegebenenfalls elektrisch betriebene Nebenaggregate mit Strom versorgen kann.
  • Im Unterschied hierzu ist die elektrische Maschine in mit der ersten Welle der Planetengetriebeeinrichtung verbundenem Betriebszustand während Betriebszustandsverläufen, während welchen in der Getriebevorrichtung den Variator belastende Blindleistung über den Variator geführt wird, generatorisch betreibbar und entlastet gleichzeitig den Variator.
  • Zusätzlich besteht bei vollständig vom Leistungsfluss der Getriebevorrichtung entkoppelter elektrischer Maschine die Möglichkeit, einen konventionellen Betrieb der Getriebevorrichtung darzustellen und durch die Trägheit der elektrischen Maschine verursachte sowie gegebenenfalls durch im Bereich der elektrischen Maschine auftretende Schleppverluste verursachte Störmomente nicht in den Leistungsfluss der Getriebevorrichtung einzuleiten. Dies ist insbesondere im Fehlerfall der elektrischen Maschine, wenn die elektrische Maschine beispielsweise nicht mitdreht, von Vorteil. Des Weiteren ist eine vollständige Entkopplung permanent erregter elektrischer Maschinen in gewissen Betriebszustandsbereichen der Getriebevorrichtung vom Leistungsfluss der Getriebevorrichtung sinnvoll, um im Bereich der elektrischen Maschine betriebszustandsabhängig eine Induzierung von Spannung zu vermeiden.
  • Die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung kann sowohl mit sekundärer Kopplung, bei welcher der Variator über eine erste Welle des Variators mit der ersten Welle der Planetengetriebeeinrichtung und über eine zweite Welle mit dem Schaltgetriebe verbunden ist, als auch mit primärer Kopplung, bei welcher der Variator über eine erste Welle des Variators mit der Getriebeeingangswelle und über eine zweite Welle mit der ersten Welle der Planetengetriebeeinrichtung gekoppelt ist, ausgeführt sein.
  • Bei einer die Entlastung des Variators begünstigenden Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist die erste Welle der Planetengetriebeeinrichtung ein Sonnenrad, die zweite Welle der Planetengetriebeeinrichtung ein Planetenträger und die dritte Welle der Planetengetriebeeinrichtung ein Hohlrad. Jedoch besteht auch die Möglichkeit, die erste Welle und auch die dritte Welle der Planetengetriebeeinrichtung in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles als Planetenträger oder Hohlrad bzw. als Planetenträger oder als Sonnenrad auszuführen.
  • Die elektrische Maschine ist bei einer konstruktiv einfachen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung über eine Schalteinrichtung mit der ersten Welle und/oder mit der dritten Welle der Planetengetriebeeinrichtung oder der Getriebeeingangswelle verbindbar.
  • Dabei besteht in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles die Möglichkeit, die Schalteinrichtung wenigstens mit zwei Schaltelementen auszuführen, die als reib- und/oder formschlüssige Schaltelemente ausgebildet sind.
  • Die Schalteinrichtung kann als Doppelschaltelement mit mindestens zwei Schaltpositionen und vorzugsweise mit einer dritten Schaltposition als Neutralstellung, während der die elektrische Maschine weder mit der ersten noch mit der dritten Welle der Planetengetriebeeinrichtung verbunden ist, ausgeführt sein.
  • Die Schaltelemente sind bei einer bauraum- und kostengünstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung über eine gemeinsame Betätigungseinrichtung betätigbar. Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, dass die Schaltelemente über separate Betätigungseinrichtungen betätigt werden. Dann kann die Planetengetriebeeinrichtung durch gleichzeitiges Schließen der Schaltelemente verblockt und ein fixer mechanischer Gang der Getriebevorrichtung ohne Leistungsverzweigung bei gleichzeitig gutem Wirkungsgrad dargestellt werden. Der Wirkungsgrad wird dadurch verbessert, dass in verblocktem Betriebszustand der Planetengetriebeeinrichtung keine Leistung über den Variator geführt wird. Dieser Gang steht auch in allen über das Schaltgetriebe darstellbaren Übersetzungsbereichen zur Verfügung.
  • Der Variator kann über eine Welle entweder direkt oder über eine Zwischenübersetzung mit der ersten Welle der Planetengetriebeeinrichtung verbunden sein.
  • Zusätzlich kann der Variator auch entweder direkt oder über eine Zwischenübersetzung mit der Getriebeeingangswelle bzw. der dritten Welle der Planetengetriebeeinrichtung in Wirkverbindung stehen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben der vorbeschriebenen Getriebevorrichtung wird die elektrische Maschine bei am Variator anliegenden Drehmomentwerten größer als oder gleich einem vordefinierten Drehmomentwert mit der ersten Welle der Planetengetriebeeinrichtung gekoppelt, womit unzulässige Belastungen des Variators auf einfache Art und Weise durch Entlastung des Variators über die dann damit gekoppelte elektrische Maschine vermeidbar sind und ein gefordertes Getriebeausgangsmoment bzw. eine geforderte Zugkraft im Bereich von Rädern eines mit der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ausgeführten Fahrzeugantriebsstranges darstellbar ist.
  • Bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei am Variator anliegenden Drehmomentwerten kleiner als der vordefinierte Drehmomentwert jeweils die Verbindung zwischen der elektrischen Maschine und der ersten Welle oder der zweiten Welle der Planetengetriebeeinrichtung hergestellt, über welche Verbindung sich der jeweils größere Gesamtwirkungsgrad der Getriebevorrichtung während des aktuell vorliegenden Betriebszustandsverlaufes einstellt. Damit wird die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung in Bezug auf den jeweils vorliegenden Betriebszustandsverlauf im Bereich des maximalen Gesamtwirkungsgrades betrieben, wobei hierfür sowohl Verluste im Bereich des Variators als auch elektrische Verluste im Bereich der elektrischen Maschine herangezogen werden können und der Gesamtwirkungsgrad beispielsweise über Wirkungsgradkennfelder bestimmbar ist.
  • Wird bei am Variator anliegenden Drehmomentwerten kleiner als der vordefinierte Drehmomentwert die Verbindung zwischen der elektrischen Maschine und der dritten Welle der Planetengetriebeeinrichtung oder der Getriebeeingangswelle hergestellt, ist die elektrische Maschine unabhängig von der jeweils vorliegenden Fahrsituation sowohl generatorisch betreibbar als auch als Motor verwendbar und somit auf einfache Art und Weise ein Parallelhybridsystem darstellbar.
  • Wird die elektrische Maschine bei Vorliegen eines Betrages der Drehzahl der ersten Welle der Planetengetriebeeinrichtung größer als ein vordefinierter Grenzwert mit der ersten Welle der Planetengetriebeeinrichtung gekoppelt, wird einerseits der Gesamtwirkungsgrad der Getriebevorrichtung durch die Entlastung des Variators während eines generatorischen Betriebes der elektrischen Maschine verbessert und es ist ohne Überlastung des Variators eine hohe Zugkraft bzw. ein hohes Getriebeausgangsmoment darstellbar. Zusätzlich ist bei einer geeigneten Auswahl des vordefinierten Grenzwertes gewährleistet, dass die elektrische Maschine während des generatorischen Betriebes mit einem guten Wirkungsgrad betreibbar ist. Damit ist auf einfache Art und Weise berücksichtigbar, dass der Wirkungsgrad einer elektrischen Maschine bei kleineren Beträgen der Drehzahl stark abnimmt. Dieses Verhalten von elektrischen Maschinen ist im generatorischen Betrieb noch stärker ausgeprägt als im motorischen Betrieb.
  • Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die elektrische Maschine bei sinkender Drehzahl der elektrischen Maschine bei Unterschreiten einer Drehzahlschwelle mit der dritten Welle der Planetengetriebeeinrichtung bzw. der Getriebeeingangswelle zu verbinden und die Verbindung mit der ersten Welle der Planetengetriebeeinrichtung zu trennen. Mittels dieser Vorgehensweise ist die elektrische Maschine über einen größeren Betriebsbereich der Getriebevorrichtung generatorisch betreibbar und es wird eine zusätzliche Belastung des Variators während eines echten leistungsverzweigten Betriebes der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung, während welchem beispielsweise die als Sonnenrad ausgeführte erste Welle der Planetengetriebeeinrichtung vorwärts dreht, auf einfache Art und Weise vermieden.
  • Wird wenigstens eines der Schaltelemente der Schalteinrichtung während eines schaltelementseitigen Zu- oder Abschaltens der Verbindung zwischen der elektrischen Maschine und der ersten Welle der Planetengetriebeeinrichtung oder zwischen der elektrischen Maschine und der dritten Welle der Planetengetriebeeinrichtung über die vorzugsweise generatorisch betriebene elektrische Maschine in einen wenigstens annähernd lastfreien Betriebszustand überführt, sind die Schaltelemente der Schalteinrichtung als einfach betätigbare und kostengünstige formschlüssige Schaltelemente, wie Klauen oder dergleichen, ausführbar. Zusätzlich sind reibschlüssige Schaltelemente bei gleichzeitig geringen Belastungen in einen geschlossenen oder in einen geöffneten Betriebszustand überführbar, wenn diese wie formschlüssige Schaltelemente über die elektrische Maschine in einen wenigstens annähernd synchronen Betriebszustand überführt und anschließend geöffnet oder geschlossen werden.
  • Dabei besteht bei einer Ausführung beider Schaltelemente der Schalteinrichtung als Klauenkupplungen bei einem Umkoppeln der elektrischen Maschine von der ersten Welle an die dritte Welle oder von der dritten Welle an die erste Welle der Planetengetriebeeinrichtung die Möglichkeit, die Umkopplung durch einen entsprechenden Betrieb der elektrischen Maschine zu unterstützen. Hierfür ist bei Vorliegen einer entsprechenden Anforderung für eine Umkopplung der elektrischen Maschine zunächst ein Lastabbau im Bereich der elektrischen Maschine durchzuführen. Anschließend wird das die elektrische Maschine mit der ersten Welle oder der dritten Welle der Planetengetriebeeinrichtung verbindende und durch den Lastabbau im Bereich der elektrischen Maschine im Wesentlichen lastfreie Schaltelement geöffnet. Anschließend wird die Drehzahl der elektrischen Maschine dahingehend variiert, dass das zuzuschaltende Schaltelement einen wenigstens annähernd synchronisierten Betriebszustand aufweist und durch das aktive Synchronisieren in seinen geschlossenen Betriebszustand überführbar ist. Da die elektrische Maschine hierfür unter Umständen auch motorisch zu betreiben ist, ist eventuell ein elektrischer Energiespeicher vorzusehen. Ist das zuzuschaltende Schaltelement in seinen geschlossenen Betriebszustand überführt, ist im Bereich der elektrischen Maschine wiederum der gewünschte Lastaufbau durchführbar.
  • Ist eines der Schaltelemente der Schalteinrichtung als reibschlüssiges Schaltelement und das zweite Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt oder sind beide Schaltelemente als reibschlüssige Schaltelemente ausgeführt, ist das Umkoppeln der elektrischen Maschine gemäß einer der nachstehend näher beschriebenen Vorgehensweisen durchzuführen, um einen möglichst unterbrechungsfreien generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine gewährleisten zu können. Ein möglichst unterbrechungsfreier Generatorbetrieb der elektrischen Maschine bietet den Vorteil, dass dann kein oder nur ein sehr klein dimensionierter elektrischer Energiespeicher nötig ist, um die elektrische Maschine entweder mit der ersten Welle oder mit der dritten Welle der Planetengetriebeeinrichtung zu verbinden.
  • Liegt eine Anforderung zum Umkoppeln der elektrischen Maschine von der ersten Welle in Richtung der dritten Welle der Planetengetriebeeinrichtung vor und ist das die elektrische Maschine mit der dritten Welle der Planetengetriebeeinrichtung oder der Getriebeeingangswelle verbindende Schaltelement als reibschlüssiges Schaltelement ausgeführt, während das die elektrische Maschine mit der ersten Welle verbindende Schaltelement als reibschlüssiges Schaltelement oder als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt ist, werden folgende Vorgehensweisen vorgeschlagen, um einen möglichst unterbrechungsfreien generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine darstellen zu können.
  • Bei mit der ersten Welle der Planetengetriebeeinrichtung verbundener elektrischer Maschine und gleichzeitig getrennter Verbindung zwischen der elektrischen Maschine und der dritten Welle der Planetengetriebeeinrichtung sowie einem generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine ist das die elektrische Maschine mit der ersten Welle verbindende und als reibschlüssige Kupplung ausgeführte Schaltelement unter Last, d. h. ohne Unterbrechung des generatorischen Betriebes der elektrischen Maschine, in seinen geöffneten Betriebszustand überführbar.
  • Ist das die elektrische Maschine mit der ersten Welle verbindende Schaltelement als Klauenkupplung ausgebildet, ist im Bereich der elektrischen Maschine vor dem Öffnen dieses Schaltelementes ein Lastabbau vorzusehen und anschließend das Schaltelement zu öffnen. Wiederum anschließend ist die Last im Bereich der elektrischen Maschine wieder aufbaubar. Damit ist nur eine kurze Unterbrechung des generatorischen Betriebes der elektrischen Maschine vorzusehen, während der die nicht unter Last auslegbare Klauenkupplung in ihren geöffneten Betriebszustand überführbar ist. Aufgrund des generatorischen Betriebes der elektrischen Maschine sinkt die Drehzahl der elektrischen Maschine in Richtung null ab.
  • Ist aufgrund der absolut gesehenen bzw. betragsmäßig kleiner werdenden Drehzahl der elektrischen Maschine ein generatorischer Betrieb mit ausreichend hohem Wirkungsgrad der elektrischen Maschine nicht mehr möglich, wird das Drehmoment der elektrischen Maschine im Wesentlichen auf null reduziert und die elektrische Maschine durch Schließen des als reibschlüssige Kupplung ausgeführten und die elektrische Maschine mit der dritten Welle der Planetengetriebeeinrichtung verbindenden Schaltelementes in Richtung der Drehzahl der Getriebeeingangswelle bzw. einer damit verbundenen Antriebsmaschine eines mit der Getriebevorrichtung ausgeführten Fahrzeugantriebsstranges geführt bzw. hochgezogen.
  • Sobald eine Drehzahl vorliegt, zu der der generatorische Betrieb der elektrischen Maschine mit einem ausreichenden Wirkungsgrad durchführbar ist, wird das Drehmoment der elektrischen Maschine, d. h. ein negatives Drehmoment der elektrischen Maschine, bei Vorliegen einer entsprechenden positiven Drehzahl erneut aufgebaut.
  • Der Vorteil der letztbeschriebenen Vorgehensweise liegt darin, dass die elektrische Maschine während des Umkoppelvorganges nicht durch einen elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie zu versorgen ist und der generatorische Betrieb der elektrischen Maschine nur so kurz wie möglich zu unterbrechen ist.
  • Ist das die elektrische Maschine mit der dritten Welle der Planetengetriebeeinrichtung bzw. der Getriebeeingangswelle verbindende Schaltelement entweder als eine Reibkupplung oder als eine Klauenkupplung ausgeführt und das die elektrische Maschine mit der ersten Welle der Planetengetriebeeinrichtung verbindende Schaltelement als Reibkupplung ausgeführt, sind nachfolgende Vorgehensweisen zum Umkoppeln der elektrischen Maschine von der dritten Welle in Richtung der ersten Welle der Planetengetriebeeinrichtung vorteilhaft, um einen möglichst unterbrechungsfreien generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine zu gewährleisten und den Umkoppelvorganges ohne oder nur mit einem klein dimensionierten elektrischen Energiespeicher durchführen zu können.
  • Ausgehend von einem Betriebszustand der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung, zu dem die elektrische Maschine mit der dritten Welle der Planetengetriebeeinrichtung bzw. der Getriebeeingangswelle verbunden ist und gleichzeitig die Verbindung zwischen der elektrischen Maschine und der ersten Welle der Planetengetriebeeinrichtung unterbrochen ist sowie die elektrische Maschine generatorisch betrieben wird, wird das die elektrische Maschine mit der Getriebeeingangswelle bzw. der dritten Welle der Planetengetriebeeinrichtung verbindende Schaltelement unter Last geöffnet, wenn das Schaltelement als reibschlüssige Kupplung ausgeführt ist. Dann ist keine Unterbrechung des generatorischen Betriebs der elektrischen Maschine erforderlich.
  • Ist das zu öffnende Schaltelement als Klauenkupplung ausgebildet, ist vor dem Öffnen des Schaltelementes ein Lastabbau im Bereich der elektrischen Maschine durchzuführen und anschließend das Schaltelement in einem im Wesentlichen lastfreien Betriebszustand öffenbar. In geöffnetem Betriebszustand des Schaltelementes ist der Lastaufbau im Bereich der elektrischen Maschine wiederum möglich und lediglich eine kurze Unterbrechung des generatorischen Betriebes der elektrischen Maschine darstellbar.
  • Da die Drehzahl der elektrischen Maschine aufgrund des generatorischen Betriebes der elektrischen Maschine in vom Leistungsfluss der Getriebevorrichtung entkoppeltem Zustand in Richtung null absinkt, ist ein generatorischer Betrieb mit ausreichendem Wirkungsgrad nicht mehr möglich. Aus diesem Grund wird das Drehmoment der elektrischen Maschine auf null reduziert und die elektrische Maschine durch Schließen des als reibschlüssige Kupplung ausgeführten und die elektrische Maschine mit der ersten Welle der Planetengetriebeeinrichtung verbindenden Schaltelementes in Richtung der Drehzahl der ersten Welle der Planetengetriebeeinrichtung geführt bzw. auf diese heruntergezogen. Sobald die elektrische Maschine, die für einen erneuten generatorischen Betrieb erforderliche negative Drehzahl aufweist, wird das Drehmoment der elektrischen Maschine wieder erhöht.
  • Bei den letztbeschriebenen Vorgehensweisen ist die elektrische Maschine ohne Versorgung durch einen elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie während des Umkoppelvorganges der elektrischen Maschine betreibbar. Zusätzlich ist der generatorische Betrieb der elektrischen Maschine nur für kurze Zeit bzw. so kurz wie möglich unterbrochen. Sind beide Schaltelemente der Schalteinrichtung als lastschaltbare reibschlüssige Schaltelemente ausgebildet, ist die elektrische Maschine ohne zusätzlichen elektrischen Energiespeicher und ohne Unterbrechung des generatorischen Betriebes der elektrischen Maschine im Betrieb der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit der ersten Welle, der dritten Welle oder mit beiden Wellen der Planetengetriebeeinrichtung verbindbar und die Verbindung zwischen der elektrischen Maschine und der Planetengetriebeeinrichtung zwischen der ersten Welle und der dritten Welle umkoppelbar, ohne die Schaltelemente zuvor in einen wenigstens annähernd lastfreien Betriebszustand führen zu müssen.
  • Um die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung mit einem hohen Wirkungsgrad betreiben zu können, wird ein von der elektrischen Maschine an der jeweils damit über die Schalteinrichtung verbundenen Welle der Planetengetriebeeinrichtung anliegendes Drehmoment bei Vorliegen eines Betrages der Drehzahl der mit der elektrischen Maschine über die Schalteinrichtung gekoppelten Welle der Planetengetriebeeinrichtung kleiner als ein Betrag eines Drehzahlgrenzwertes, unterhalb dem ein Wirkungsgrad der elektrischen Maschine während des generatorischen Betriebes der elektrischen Maschine stark abfällt, im Wesentlichen auf null reduziert.
  • Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung angegebenen Merkmale sind jeweils für sich allein oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
  • Es zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugantriebsstranges, der mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ausgebildet ist;
    • 2 eine 1 entsprechende Darstellung eines mit einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ausgebildeten Fahrzeugantriebsstranges;
    • 3 eine 1 entsprechende Darstellung eines mit einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ausgebildeten Fahrzeugantriebsstranges;
    • 4 eine 1 entsprechende Darstellung eines mit einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ausgebildeten Fahrzeugantriebsstranges;
    • 5 Verläufe von Drehzahlen von Wellen einer Planetengetriebeeinrichtung der in 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung während einer Beschleunigung eines mit der Getriebevorrichtung ausgeführten Fahrzeuges aus dem Stillstand heraus über der Zeit t; und
    • 6 Verläufe der Drehzahlen der Wellen der Planetengetriebeeinrichtung und einer damit in Wirkverbindung bringbaren elektrischen Maschine während eines Umkoppelvorganges der elektrischen Maschine von einer ersten Welle der Planetengetriebeeinrichtung in Richtung einer dritten Welle der Planetengetriebeeinrichtung bei Erreichen eines vordefinierten Grenzwertes der Drehzahl der elektrischen Maschine.
  • 1 zeigt einen Fahrzeugantriebsstrang 1A mit einer Getriebevorrichtung 1, die einen Variator 2 zum stufenlosen Variieren einer Übersetzung der Getriebevorrichtung 1 aufweist. Eine Planetengetriebeeinrichtung 3 der Getriebevorrichtung 1 ist mit einer Getriebeeingangswelle 4, einer Welle 29 des Variators 2 sowie einem Schaltgetriebe 5 gekoppelt, in dessen Bereich in Verbindung mit dem Variator 2 jeweils vier Übersetzungsbereiche für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt darstellbar sind. Die Übersetzung der Getriebevorrichtung 1 ist innerhalb der vier Übersetzungsbereiche über den Variator 2 jeweils stufenlos veränderbar, wobei der Variator 2 über eine zweite Welle 21 hierfür über eine Getriebeeinrichtung 6 auch mit der Getriebeeingangswelle 4 verbunden ist.
  • Der Variator 2 umfasst eine als Verstellpumpe mit zwei Förderrichtungen ausgeführte Hydraulikeinheit 7A und eine weitere als Konstantmotor ausgeführte Hydraulikeinheit 7B, wobei der Konstantmotor in zwei verschiedenen Drehrichtungen betreibbar ist. Das Schaltgetriebe 5 umfasst neben der Planetengetriebeeinrichtung 3 drei weitere Planetengetriebeeinrichtungen 8 bis 10, deren Wellen zur Darstellung der vier Übersetzungsbereiche über fünf reibschlüssige Schaltelemente 11 bis 15 in der später näher beschriebenen Art und Weise miteinander koppelbar sind und die alle koaxial auf der Getriebeeingangswelle 4 angeordnet sind.
  • Getriebeausgangsseitig des Schaltgetriebes 5 sind zwei weitere reibschlüssige Schaltelemente 17 und 18 vorgesehen, wobei bei geschlossenem reibschlüssigem Schaltelement 17 jeweils ein Vorwärtsfahrbetrieb darstellbar ist, während bei geschlossenem reibschlüssigem Schaltelement 18 ein mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1A und der Getriebevorrichtung 1 ausgeführtes Fahrzeug in Rückwärtsfahrtrichtung betreibbar ist.
  • Die Getriebeeinrichtung 6 umfasst vorliegend ein drehfest mit der Getriebeeingangswelle 4 verbundenes erstes Zahnrad 19, das mit einem Zwischenrad 20 kämmt. Das Zwischenrad 20 steht wiederum mit einem drehfest mit der Welle 21 des Variators 2 verbundenen weiteren Zahnrad 22 in Wirkverbindung. Im Bereich eines weiteren reibschlüssigen Schaltelementes 25 ist die mit einer Antriebsmaschine 26 des Fahrzeugantriebsstranges 1A verbundene Getriebeeingangswelle 4 mit einer Antriebswelle 27 koppelbar, über welche Nebenabtriebe eines vorzugsweise als Traktor oder dergleichen ausgeführten Fahrzeuges antreibbar sind.
  • Die erste Planetengetriebeeinrichtung 3 ist vorliegend über eine erste Welle 28, die als ein Sonnenrad ausgeformt ist, über ein mit einem drehfest mit der Welle 29 des Variators 2 verbundenen Zahnrad 30 kämmendes weiteres Zahnrad 31 mit dem Variator 2 wirkverbunden, während eine zweite Welle 32 der ersten Planetengetriebeeinrichtung 3, die als ein Planetenträger ausgeformt ist, mit einem Hohlrad 33 der zweiten Planetengetriebeeinrichtung 8 und einem Planetenträger 34 der dritten Planetengetriebeeinrichtung 9 drehfest verbunden ist. Eine dritte Welle 35 der ersten Planetengetriebeeinrichtung 3, die als Hohlrad 35 ausgeformt ist, ist mit einem Planetenträger 36 der zweiten Planetengetriebeeinrichtung 8 gekoppelt. Ein Sonnenrad 37 der zweiten Planetengetriebeeinrichtung 8 ist drehfest mit einem Sonnenrad 38 der dritten Planetengetriebeeinrichtung 9 verbunden.
  • Ein Hohlrad 39 der dritten Planetengetriebeeinrichtung 9 ist über das erste reibschlüssige Schaltelement 11 mit einem Sonnenrad 40 der vierten Planetengetriebeeinrichtung 10 koppelbar, während die Sonnenräder 37 und 38 der Planetengetriebeeinrichtungen 8 und 9 über das zweite reibschlüssige Schaltelement 12 mit dem Sonnenrad 40 der vierten Planetengetriebeeinrichtung 10 in Wirkverbindung bringbar sind. Der Planetenträger 32 der ersten Planetengetriebeeinrichtung 3, das Hohlrad 33 der zweiten Planetengetriebeeinrichtung 8 und der Planetenträger 34 der dritten Planetengetriebeeinrichtung 9 sind über das dritte reibschlüssige Schaltelement 13 mit einem Planetenträger 41 der vierten Planetengetriebeeinrichtung 10 in Wirkverbindung bringbar, der mit einem gemeinsamen Außenlamellenträger 42 der reibschlüssigen Schaltelemente 17 und 18 drehfest verbunden ist. Eine als Hohlrad ausgeführte Welle 16 der vierten Planetengetriebeeinrichtung 10 ist über das als Bremse ausgeführte reibschlüssige Schaltelement 15 drehfest darstellbar.
  • Ein Innenlamellenträger 43 des reibschlüssigen Schaltelementes 17 ist drehfest mit einem Zahnrad 44 verbunden, das mit einem drehfest mit einer Getriebeausgangswelle 46 der Getriebevorrichtung 1 verbundenen Stirnrad 45 kämmt. Zusätzlich ist ein Innenlamellenträger 47 des reibschlüssigen Schaltelementes 18 mit einem Stirnrad 48 gekoppelt, das über ein damit kämmendes Zwischenrad 49 mit einem ebenfalls drehfest mit der Getriebeausgangswelle 46 verbundenen weiteren Stirnrad 50 in Eingriff steht. Die Getriebeausgangswelle 46 ist mit einer antreibbaren Fahrzeugachse 53 wirkverbunden und über ein Stirnradgetriebe über ein weiteres reibschlüssiges Schaltelement mit einer zweiten antreibbaren Fahrzeugachse koppelbar.
  • Zur Darstellung des ersten Übersetzungsbereiches für Vorwärtsfahrt oder für Rückwärtsfahrt sind die reibschlüssigen Schaltelemente 11 und 15 in geschlossenen Betriebszustand zu überführen, während die weiteren reibschlüssigen Schaltelemente 12, 13 und 14 zu öffnen sind. Liegt eine entsprechende Anforderung zum Wechsel in den zweiten Übersetzungsbereich ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich vor, ist das erste reibschlüssige Schaltelement 11 zu öffnen und das zweite reibschlüssige Schaltelement 12 zu schließen, während das reibschlüssige Schaltelement 15 in geschlossenem Zustand und die Schaltelemente 13 und 14 in geöffnetem Zustand gehalten werden.
  • Soll ausgehend vom zweiten Übersetzungsbereich in den dritten Übersetzungsbereich gewechselt werden, ist das reibschlüssige Schaltelement 15 zu öffnen und das reibschlüssige Schaltelement 13 zu schließen, während bei einem Wechsel von dem dritten Übersetzungsbereich in den vierten Übersetzungsbereich das reibschlüssige Schaltelement 13 zu öffnen und das weitere reibschlüssige Schaltelement 14 bei gleichzeitig geschlossenem reibschlüssigen Schaltelement 12 in seinen geschlossenen Betriebszustand zu überführen ist.
  • Bei eingelegtem ersten Übersetzungsbereich ist ein mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1A gemäß 1 ausgeführtes Fahrzeug in einem Geschwindigkeitsbereich von 0 bis ca. 6 km/h betreibbar. Während des eingelegten zweiten Übersetzungsbereiches ist das Fahrzeug in einem Geschwindigkeitsbereich von ca. 6 bis ca. 13,5 km/h betreibbar und bei eingelegtem dritten Übersetzungsbereich steht für den Betrieb des Fahrzeuges ein Geschwindigkeitsbereich von ca. 13,5 bis ca. 27 km/h zur Verfügung. Ist in der Getriebevorrichtung 1 gemäß 1 der vierte Übersetzungsbereich eingelegt, ist das Fahrzeug in einem Geschwindigkeitsbereich von ca. 27 bis ca. 58 km/h betreibbar.
  • Zur Kosten- und Nutzenoptimierung der stufenlosen Getriebevorrichtung 1 ist die Auslastung der Getriebekomponenten kontinuierlich zu steigern, wobei die Optimierung durch die Leistungsgrenze einzelner Komponenten der Getriebevorrichtung 1 limitiert ist. Insbesondere der zur Darstellung der stufenlosen Verstellung der Übersetzung der Getriebevorrichtung 1 vorgesehene Variator 2 wird in einzelnen Übersetzungsbereichen der Getriebevorrichtung 1 im Grenzbereich des zulässigen Druckes im Hydrostathochdruckkreis betrieben.
  • Die Planetengetriebeeinrichtung 3 ist über die dritte Welle 35, die als Hohlrades ausgeformt ist, und über die erste Welle 28, die als Sonnenrad ausgeformt ist, über eine zwei Schaltelemente 57, 58 aufweisende Schalteinrichtung mit einer sowohl generatorisch als auch motorisch betreibbaren elektrischen Maschine 60 in Wirkverbindung bringbar. Der Variator 2 ist, wenn über den Variator 2 Blindleistung geführt wird, bei mit der ersten Welle 28 der Planetengetriebeeinrichtung 3 verbundener elektrischer Maschine 60 während eines generatorischen Betriebes der elektrischen Maschine in bekannter Art und Weise entlastbar. Bei über das Schaltelement 57 mit der dritten Welle 35 der Planetengetriebeeinrichtung 3 verbundener elektrischer Maschine 60 ist die elektrische Maschine 60 unabhängig von der jeweils vorliegenden Fahrsituation bzw. des Betriebszustandes des Fahrzeugantriebsstranges 1A als Generator betreibbar und ein elektrisches Bordnetz sowie gegebenenfalls elektrisch betriebene Nebenaggregate des mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1A ausgeführten Fahrzeuges über die elektrische Maschine mit Strom versorgbar.
  • Die Schaltelemente 57 und 58 sind bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Getriebevorrichtung 1 als reibschlüssig Kupplungen ausgeführt, während das Schaltelement 57 bei der Ausführung der Getriebevorrichtung 1 gemäß 3 eine reibschlüssige Schaltkupplung ist und das Schaltelement 58 als Klauenkupplungen ausgebildet ist. Der in 4 dargestellte Fahrzeugantriebsstrang 1A weist eine Schalteinrichtung 59 auf, deren Schaltelement 57 eine Klauenkupplung und deren Schaltelement 58 eine reibschlüssige Kupplung ist.
  • 5 zeigt einen Verlauf der Drehzahl n_28 der ersten Welle 28 der Planetengetriebeeinrichtung 3, die als Sonnenrad ausgeformt ist, der Drehzahl n_32 der zweiten Welle 32 der Planetengetriebeeinrichtung 3, die als Planetenträger ausgeformt ist, und der Drehzahl n_35 der dritten Welle 35 der Planetengetriebeeinrichtung 3, die als Hohlradausgeformt ist, während einer Beschleunigung eines mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1A gemäß 1 bis 4 ausgeführten Fahrzeuges über der Zeit t aus dem Fahrzeugstillstand heraus. Zu einem Zeitpunkt T0 ist die Drehzahl n_32 des Planetenträgers gleich null, während die Drehzahl n_35, die während des betrachteten Betriebszustandsverlaufes konstant ist, größer null und die Drehzahl n_28 des Sonnenrades kleiner null ist. Zu einem Zeitpunkt T1 sind die Drehzahlen n_28, n_32 und n_35 des Sonnenrades, des Planetenträgers und des Hohlrades gleich groß.
  • 6 zeigt neben den Verläufen der Drehzahl n_28 der ersten Welle 28 der Planetengetriebeeinrichtung 3, die als Sonnenrad ausgeformt ist, der Drehzahl n_32 der zweiten Welle 32 der Planetengetriebeeinrichtung 3, die als Planetenträger ausgeformt ist, und der Drehzahl n_35 der dritten Welle 35 der Planetengetriebeeinrichtung 3, die als Hohlradausgeformt ist, auch den Verlauf der Drehzahl n_60 der elektrischen Maschine 60 über der Zeit t während eines Umkoppelvorganges der elektrischen Maschine 60 von dem Sonnenrad in Richtung des Hohlrades, wobei der eigentliche Umkoppelvorgang zwischen einem Zeitpunkt T2 und einem weiteren Zeitpunkt T3 stattfindet. Zum Zeitpunkt T0 steigt die Drehzahl des Planetenträgers mit zunehmender Abtriebsgeschwindigkeit des Fahrzeugantriebsstranges 1A aufgrund eines Beschleunigungsvorganges des mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1A gemäß 1 bis 4 ausgeführten Fahrzeuges an. Aufgrund der betragsmäßig sinkenden Drehzahl n_28 des Sonnenrades reduziert sich auch die Drehzahl n_60 der elektrischen Maschine 60. Zum Zeitpunkt T2 weist die Drehzahl n_60 der elektrischen Maschine 60 einen Drehzahlwert auf, der einem Schwellwert n_schwell entspricht. Unterhalb des Schwellwertes n_schwell fällt der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine 60 im generatorischen Betrieb stark ab, weshalb die elektrische Maschine 60 bei Drehzahlwerten der Drehzahl n_60, deren Betrag kleiner als der Betrag des Schwellwertes n_schwell ist, nicht mehr generatorisch betrieben wird.
  • Aus diesem Grund wird die Verbindung zwischen der elektrischen Maschine 60 und dem Sonnenrad ab dem Zeitpunkt T2 durch Öffnen des Schaltelementes 57 und möglichst gleichzeitigem Herstellen der Verbindung zwischen der elektrischen Maschine 60 und dem Hohlrad umgekoppelt, wobei der Umkoppelvorgang vorliegend zum Zeitpunkt T3 beendet ist. Ab dem Zeitpunkt T3 wird die elektrische Maschine 60 über die Getriebeeingangswelle 4 bzw. das Hohlrad ausgehend von der Antriebsmaschine 26 mit Drehmoment versorgt und mit einer Drehzahl betrieben,
    deren Betrag größer als der Betrag des Schwellwertes n_schwell ist. Damit ist gewährleistet, dass die elektrische Maschine 60 nahezu über den gesamten Betriebsbereich der Getriebevorrichtung 1 mit einem gewünscht hohen Wirkungsgrad generatorisch betreibbar ist.
  • Ist ein elektrischer Energiespeicher vorhanden, der während der Unterbrechung des generatorischen Betriebes der elektrischen Maschine 60 einen motorischen Betrieb der elektrischen Maschine 60 ermöglicht oder ein elektrisches Bordnetz sowie weitere elektrische Nebenverbraucher mit elektrischer Energie versorgt, ist die Getriebevorrichtung 1 in der in 1 dargestellten Art und Weise mit Schaltelementen 57 und 58 ausführbar, die als Klauenkupplungen ausgebildet sind.
  • Die in 2 bis 4 gezeigten alternativen Ausführungsformen der Getriebevorrichtung 1 mit einem oder zwei reibschlüssigen Schaltelementen der Schalteinrichtung 59 sind vom Aufwand her gegen den Einsatz eines passenden elektrischen Energiespeichers abzuwägen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Getriebevorrichtung
    1A
    Fahrzeugantriebsstrang
    2
    Variator
    3
    Planetengetriebeeinrichtung
    4
    Getriebeeingangswelle
    5
    Schaltgetriebe
    6
    Getriebeeinrichtung
    7A, 7B
    Hydraulikeinheit
    8 bis 10
    Planetengetriebeeinrichtung
    11 bis 15
    reibschlüssiges Schaltelement
    16
    Welle der Planetengetriebeeinrichtung 10
    17, 18
    reibschlüssiges Schaltelement
    19
    erstes Zahnrad der Getriebeeinrichtung
    20
    Zwischenrad der Getriebeeinrichtung
    21
    erste Welle des Variators
    22
    weiteres Zahnrad der Getriebeeinrichtung
    25
    weiteres reibschlüssiges Schaltelement
    26
    Antriebsmaschine
    27
    Antriebswelle
    28
    erste Welle der Planetengetriebeeinrichtung 3
    29
    zweite Welle des Variators
    30
    Zahnrad
    31
    weiteres Zahnrad
    32
    zweite Welle der Planetengetriebeeinrichtung 3
    33
    Hohlrad der Planetengetriebeeinrichtung 8
    34
    Planetenträger der Planetengetriebeeinrichtung 9
    35
    dritte Welle der Planetengetriebeeinrichtung 3
    36
    Planetenträger der Planetengetriebeeinrichtung 8
    37
    Sonnenrad der Planetengetriebeeinrichtung 8
    38
    Sonnenrad der Planetengetriebeeinrichtung 9
    39
    Hohlrad der Planetengetriebeeinrichtung 9
    40
    Sonnenrad der Planetengetriebeeinrichtung 10
    41
    Planetenträger der Planetengetriebeeinrichtung 10
    42
    Außenlamellenträger der reibschlüssigen Schaltelemente 17 und 18
    43
    Innenlamellenträger des reibschlüssigen Schaltelementes 17
    44
    Zahnrad
    45
    Stirnrad
    46
    Getriebeausgangswelle
    47
    Innenlamellenträger des reibschlüssigen Schaltelementes 18
    48
    Stirnrad
    49
    Zwischenrad
    50
    weiteres Stirnrad
    53
    antreibbare Fahrzeugachse
    57
    Schaltelement
    58
    Schaltelement
    59
    Schalteinrichtung
    60
    elektrische Maschine
    n_28
    Drehzahl der ersten Welle 28
    n_32
    Drehzahl der zweiten Welle 32
    n_35
    Drehzahl der dritten Welle 35
    n_schwell
    Schwellwert
    T0 bis T3
    Zeitpunkt
    t
    Zeit

Claims (14)

  1. Getriebevorrichtung (1) mit einer Planetengetriebeeinrichtung (3), die über eine erste Welle (28) mit wenigstens einem hydraulischen Variator (2) und über eine zweite Welle (32) mit einem Schaltgetriebe (5) gekoppelt ist, über das wenigstens zwei Übersetzungsbereiche darstellbar sind, innerhalb welchen eine Übersetzung über den Variator (2) jeweils stufenlos variierbar ist, wobei die Planetengetriebeeinrichtung (3) über eine dritte Welle (35) mit einer Getriebeeingangswelle (4) in Wirkverbindung steht und die mit dem Variator (2) verbundene erste Welle (28) der Planetengetriebeeinrichtung (3) mit einer elektrischen Maschine (60) koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (60) auch mit der mit der Getriebeeingangswelle (4) verbundenen dritten Welle (35) der Planetengetriebeeinrichtung (3) oder der Getriebeeingangswelle (4) verbindbar ist.
  2. Getriebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Variator (2) über eine erste Welle (21) des Variators (2) mit der ersten Welle (28) der Planetengetriebeeinrichtung (3) und über eine zweite Welle (29) des Variators (2) mit dem Schaltgetriebe (5) verbunden ist.
  3. Getriebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Variator (2) über eine erste Welle (21) des Variators (2) mit der Getriebeeingangswelle (4) und über eine zweite Welle (29) mit der ersten Welle (28) der Planetengetriebeeinrichtung (3) gekoppelt ist.
  4. Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (28) der Planetengetriebeeinrichtung (3) ein Sonnenrad, die zweite Welle (32) der Planetengetriebeeinrichtung (3) ein Planetenträger und die dritte Welle (35) der Planetengetriebeeinrichtung (3) ein Hohlrad ist.
  5. Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (60) über eine Schalteinrichtung (59) mit der ersten Welle (28) und/oder mit der dritten Welle (35) der Planetengetriebeeinrichtung (3) oder der Getriebeeingangswelle (4) verbindbar ist.
  6. Getriebevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (59) wenigstens zwei Schaltelemente (57, 58) aufweist, die als reib- und/oder formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind.
  7. Getriebevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (57, 58) über eine gemeinsame Betätigungseinrichtung betätigbar sind.
  8. Getriebevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (57, 58) über separate Betätigungseinrichtungen betätigbar sind.
  9. Verfahren zum Betreiben einer Getriebevorrichtung (1) gemäß einer der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (60) bei am Variator (2) anliegenden Drehmomentwerten größer als oder gleich einem vordefinierten Drehmomentwert mit der ersten Welle (28) der Planetengetriebeeinrichtung (3) gekoppelt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei am Variator (2) anliegenden Drehmomentwerten kleiner als der vordefinierte Drehmomentwert jeweils die Verbindung zwischen der elektrischen Maschine (60) und der ersten Welle (28) oder der dritten Welle (35) der Planetengetriebeeinrichtung (3) hergestellt wird, über welche Verbindung sich der jeweils größere Gesamtwirkungsgrad der Getriebevorrichtung (1) während des aktuell vorliegenden Betriebszustandsverlaufes einstellt.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei am Variator (2) anliegenden Drehmomentwerten kleiner als der vordefinierte Drehmomentwert die Verbindung zwischen der elektrischen Maschine (60) und der dritten Welle (35) der Planetengetriebeeinrichtung (3) oder der Getriebeeingangswelle (4) hergestellt wird.
  12. Verfahren zum Betreiben einer Getriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (60) bei Vorliegen eines Betrags der Drehzahl (n_28) der ersten Welle (28) der Planetengetriebeeinrichtung (3) größer als ein vordefinierter Grenzwert (n_schwell) mit der ersten Welle (28) der Planetengetriebeeinrichtung (3) gekoppelt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Schaltelemente (57, 58) der Schalteinrichtung (59) während eines schaltelementseitigen Zu- oder Abschaltens der Verbindung zwischen der elektrischen Maschine (60) und der ersten Welle (28) der Planetengetriebeeinrichtung (3) oder zwischen der elektrischen Maschine (60) und der dritten Welle (35) der Planetengetriebeeinrichtung (3) über die vorzugsweise generatorisch betriebene elektrische Maschine (60) in einen wenigstens annähernd lastfreien Betriebszustand überführt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der elektrischen Maschine (60) an der jeweils damit über die Schalteinrichtung (59) verbundenen Welle (28 oder 35) der Planetengetriebeeinrichtung (3) anliegendes Drehmoment bei Vorliegen eines Betrages der Drehzahl (n_28 oder n_35) der mit der elektrischen Maschine (60) über die Schalteinrichtung (59) gekoppelten Welle (28 oder 35) der Planetengetriebeeinrichtung (3) kleiner als ein Betrag eines Drehzahlgrenzwertes, unterhalb dem ein Wirkungsgrad der elektrischen Maschine (60) während des generatorischen Betriebes der elektrischen Maschine (60) stark abfällt, im Wesentlichen auf null reduziert wird.
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