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Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit einer Getriebe-Eingangswelle und einer Getriebe-Ausgangswelle, einem Hauptradsatz, einem Zusatzradsatz, und einer elektrischen Maschine mit einem Rotor und einem Stator, wobei das Getriebe zumindest einen Leistungspfad zwischen der Getriebe-Eingangswelle und dem Hauptradsatz aufweist, wobei der Hauptradsatz einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz mit insgesamt vier in Drehzahlordnung als erste, zweite, dritte und vierte Welle bezeichnete Wellen aufweist, wobei der zumindest eine Leistungspfad über zumindest ein Schaltelement mit zumindest einer der vier Wellen des Hauptradsatzes verbindbar ist, wobei die dritte Welle des Hauptradsatzes mit der Getriebe-Ausgangswelle verbunden ist, und wobei der Zusatzradsatz einen Planetenradsatz mit einer ersten, zweiten und dritten Welle aufweist, wobei die erste Welle des Zusatzradsatzes mit dem Rotor verbunden ist. Die Erfindung betrifft außerdem einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe.
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Ein Getriebe bezeichnet hier insbesondere ein mehrgängiges Getriebe, bei dem eine vordefinierte Anzahl an Gängen, also festen Übersetzungsverhältnissen zwischen einer Getriebe-Eingangswelle und einer Getriebe-Ausgangswelle, durch Schaltelemente automatisch schaltbar ist. Bei den Schaltelementen handelt es sich hier beispielsweise um Kupplungen oder Bremsen. Derartige Getriebe finden vor allem in Kraftfahrzeugen Anwendung, um das Drehzahl- und Drehmomentabgabevermögen der Antriebseinheit den Fahrwiderständen des Fahrzeugs in geeigneter Weise anzupassen.
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Aus der Patentanmeldung
DE 10 2012 201 377 A1 der Anmelderin ist ein Getriebe mit einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle und zwei Leistungspfaden zwischen der Getriebeeingangswelle und einem Hauptradsatz mit zwei Einzelplanetenradsätzen mit vier in Drehzahlordnung als erste, zweite, dritte und vierte Welle bezeichneten Wellen bekannt, wobei die dritte der vier Wellen mit der Getriebeausgangswelle verbunden ist. Eine Elektromaschine ist über ein Planetengetriebe an der ersten Welle des Hauptradsatzes angebunden.
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Die Veröffentlichung
DE 11 2010 000 442 T5 lehrt ein Hybridantriebssystem mit einem Eingangsteil, einem Abtriebsteil, zwei elektrische Maschinen, einer Leistungsaufteilungsvorrichtung, einem Untersetzungsgetriebe und einem Steuerungsabschnitt zur Auswahl einer Betriebsart des Hybridantriebssystems. In
1 ist ein Getriebe offenbart, welches einen Planetenradsatz und einen Radsatz aufweist, welcher aus zwei doppelt miteinander gekoppelten Einzelplanetenradsätzen besteht. Über zwei Leistungspfade ist Leistung vom Eingangsteil zu zwei der vier Wellen des Radsatzes übertragbar. Das einzige Hohlrad des Radsatzes ist, über einen der Leistungspfade, mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes verbindbar.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Komplexität eines derartigen Getriebes zu verringern, wodurch die Herstellung und auch die Instandhaltung des Getriebes vereinfacht wird.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren ergeben.
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Das Getriebe umfasst wenigstens eine Getriebe-Eingangswelle und eine Getriebe-Ausgangswelle, einen Hauptradsatz, einen Zusatzradsatz, und eine elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator.
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Der Hauptradsatz weist einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz mit insgesamt vier in Drehzahlordnung als erste, zweite, dritte und vierte Welle bezeichnete Wellen auf. Der Hauptradsatz ist somit als ein Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebe ausgebildet. Der Zusatzradsatz weist einen Planetenradsatz mit insgesamt drei als erste, zweite, und dritte Welle bezeichnete Wellen auf. Die erste Welle des Zusatzradsatzes ist mit dem Rotor ständig verbunden.
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Unter einem Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebe ist ein Planetengetriebe zu verstehen, das aus zwei über genau zwei Koppelwellen kinematisch miteinander gekoppelten Einzel-Planetenradsätzen gebildet ist und bei dem vier seiner Elemente („Wellen”) für andere Getriebeelemente frei zugänglich sind. Eine Koppelwelle ist dabei als ständige mechanische Verbindung zwischen einem Element – also Sonnenrad oder Steg oder Hohlrad – des ersten Einzel-Planetenradsatzes mit einem Element – also Sonnenrad oder Steg oder Hohlrad – des zweiten Einzel-Planetenradsatzes definiert. Die Anzahl der Einzel-Planetenradsätze und die Anzahl der freien Wellen sind nicht über das optische Erscheinungsbild des Getriebes definiert, sondern über dessen Kinematik. In jedem Gang eines Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebes müssen zwei der mit Elementen des Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebes verbunden Schaltelemente des Getriebes geschlossen sein. Zur graphischen Darstellung der Kinematik des Getriebes wird üblicherweise ein Drehzahlplan des Getriebes verwendet, beispielsweise den aus der Getriebelehre bekannten Kutzbachplan. Bekannte Ausführungsbeispiele für ein solches Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebe sind der so genannte Ravigneaux-Radsatz und der so genannte Simpson-Radsatz.
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Ein reduziertes Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebe ist eine Bauform eines Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebes, bei dem ein Element – also ein Sonnenrad, ein Steg oder ein Hohlrad – des Getriebes eingespart ist, da ein anderes Element des Getriebes dessen Aufgabe übernimmt, ohne die Kinematik dadurch zu verändern. Dasjenige Element, welches die Funktion des eingesparten Elementes übernimmt, ist damit gleichzeitig eine der Koppelwellen des Getriebes. Ein bekanntes Ausführungsbeispiel hierfür ist der Ravigneaux-Radsatz, der entweder zwei Sonnenräder und nur ein Hohlrad aufweist oder aber zwei Hohlräder und nur ein Sonnenrad.
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Über zumindest einen Leistungspfad ist die Getriebe-Eingangswelle über zumindest ein Schaltelement mit zumindest einer der vier Wellen des Hauptradsatzes verbindbar. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Leistungspfad über zwei Schaltelemente mit zwei der vier Wellen des Hauptradsatzes verbindbar. Durch Schließen eines der Schaltelemente wird somit eine drehfeste Verbindung zwischen dem zumindest einen Leistungspfad und einer der vier Wellen des Hauptradsatzes hergestellt, wodurch Drehmoment von der Getriebe-Eingangswelle auf eine der vier Wellen des Hauptradsatzes führbar ist. Unter zumindest einem Leistungspfad ist zu verstehen, dass das Getriebe einen oder mehrere Leistungspfade zwischen der Getriebe-Eingangswelle und dem Hauptradsatz aufweist. Die dritte Welle des Hauptradsatzes ist dabei mit der Getriebe-Ausgangswelle verbunden.
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Erfindungsgemäß sind die Hohlräder des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes sowie des ersten und zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes ständig miteinander verbunden. Diese derart miteinander verbundenen Hohlräder sind dabei Bestandteil der dritten Welle des Hauptradsatzes und der dritten Welle des Zusatzradsatzes.
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Bei Anwendung in einem Kraftfahrzeug ist die Getriebe-Eingangswelle mit einer Welle eines Antriebsaggregates verbunden oder über eine Kupplung verbindbar, sodass mechanische Leistung des Antriebsaggregats der Getriebe-Eingangswelle zuführbar ist. Das Antriebsaggregat kann sowohl als Verbrennungskraftmaschine als auch als elektrische Maschine ausgebildet sein. Die Getriebe-Ausgangswelle dient als Schnittstelle zur Übertragung mechanischer Leistung zu den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs.
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Unter einer Welle ist nachfolgend nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten zu verstehen, sondern vielmehr sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente zu verstehen, die einzelne Bauteile oder Elemente miteinander verbinden, insbesondere Verbindungselemente, die mehrere Elemente drehfest miteinander verbinden.
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Ein Planetenradsatz umfasst ein Sonnenrad, einen Steg und ein Hohlrad. An dem Steg drehbar gelagert sind Planetenräder, welche mit der Verzahnung des Sonnenrades und/oder mit der Verzahnung des Hohlrads kämmen. Nachfolgend beschreibt ein Minus-Radsatz einen Planetenradsatz mit einem Steg, an dem die Planetenräder drehbar gelagert sind, mit einem Sonnenrad und mit einem Hohlrad, wobei die Verzahnung zumindest eines der Planetenräder sowohl mit der Verzahnung des Sonnenrades, als auch mit der Verzahnung des Hohlrades kämmt, wodurch das Hohlrad und das Sonnenrad in entgegengesetzte Drehrichtungen rotieren, wenn das Sonnenrad bei feststehendem Steg rotiert.
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Sowohl Sonnenrad als auch Hohlrad eines Planetenradsatzes können auch in mehrere Segmente aufgeteilt sein. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Planetenräder mit zwei Sonnenräder kämmen, welche nicht miteinander verbunden sind. Die Drehzahlverhältnisse sind selbstverständlich an beiden Segmenten des Sonnenrads identisch, so als ob sie miteinander verbunden wären.
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Ein Plus-Radsatz unterscheidet sich zu dem gerade beschriebenen Minus-Planetenradsatz dahingehend, dass der Plus-Radsatz innere und äußere Planetenräder aufweist, welche drehbar an dem Steg gelagert sind. Die Verzahnung der inneren Planetenräder kämmt dabei einerseits mit der Verzahnung des Sonnenrads und andererseits mit der Verzahnung der äußeren Planetenräder. Die Verzahnung der äußeren Planetenräder kämmt darüber hinaus mit der Verzahnung des Hohlrades. Dies hat zur Folge, dass bei feststehendem Steg das Hohlrad und das Sonnenrad in die gleiche Drehrichtung rotieren.
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Die Standgetriebeübersetzung definiert das Drehzahlverhältnis zwischen Sonnenrad und Hohlrad eines Planetenradsatzes bei drehfestem Steg. Da sich bei einem Minus-Radsatz die Drehrichtung zwischen Sonnenrad und Hohlrad bei drehfestem Steg umkehrt, nimmt die Standgetriebeübersetzung bei einem Minus-Radsatz stets einen negativen Wert an.
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Im Drehzahlplan sind in vertikaler Richtung die Drehzahlverhältnisse der einzelnen Wellen aufgetragen. Die horizontalen Abstände zwischen den Wellen ergeben sich aus den Übersetzungsverhältnissen zwischen den Wellen, sodass sich zu einem bestimmten Betriebspunkt gehörende Drehzahlverhältnisse und Drehmomentverhältnisse der Wellen durch eine Gerade verbinden lassen. Die Übersetzungsverhältnisse zwischen den Wellen ergeben sich aus den Standgetriebeübersetzungen der beteiligten Planetenradsätze. Der Drehzahlplan ist beispielsweise in Form eines Kutzbachplans darstellbar.
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Vier in Drehzahlordnung als erste, zweite, dritte und vierte Welle bezeichnete Wellen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlen dieser Wellen in der genannten Reihenfolge linear ansteigen, abnehmen oder gleich sind. In anderen Worten ist die Drehzahl der ersten Welle kleiner gleich der Drehzahl der zweiten Welle. Die Drehzahl der zweiten Welle ist wiederum kleiner gleich der Drehzahl der dritten Welle. Die Drehzahl der dritten Welle ist kleiner gleich der Drehzahl der vierten Welle. Diese Reihenfolge ist auch reversibel, sodass die vierte Welle die größte Drehzahl aufweist, während die erste Welle eine Drehzahl annimmt die kleiner oder gleich groß wie die Drehzahl der vierten Welle ist. Zwischen den Drehzahlen aller vier Wellen besteht dabei stets ein linearer Zusammenhang.
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Die Drehzahl einer oder mehrerer Wellen kann dabei auch negative Werte, oder auch den Wert Null annehmen. Die Drehzahlordnung ist daher stets auf den vorzeichenbehafteten Wert der Drehzahlen zu beziehen, und nicht auf deren Betrag.
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Die Drehzahlen der vier Wellen sind dann gleich, wenn von den Elementen Hohlrad, Steg und Sonne eines der Planetenradsätze zwei dieser Elemente miteinander verbunden sind.
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Eine elektrische Maschine besteht zumindest aus einem drehfesten Stator und einem drehbar gelagerten Rotor und ist in einem motorischen Betrieb dazu eingerichtet, elektrische Energie in mechanische Energie in Form von Drehzahl und Drehmoment zu wandeln, sowie in einem generatorischen Betrieb mechanische Energie in elektrische Energie in Form von Strom und Spannung zu wandeln.
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Durch Schaltelemente wird, je nach Betätigungszustand, eine Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen zugelassen oder eine Verbindung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen den zwei Bauteilen hergestellt. Unter einer Relativbewegung ist beispielsweise eine Rotation zweier Bauteile zu verstehen, wobei die Drehzahl des ersten Bauteils und die Drehzahl des zweiten Bauteils voneinander abweichen. Darüber hinaus ist auch die Rotation nur eines der beiden Bauteile denkbar, während das andere Bauteil stillsteht oder in entgegengesetzter Richtung rotiert. Die Schaltelemente sind in der gegenständlichen Erfindung bevorzugt als Klauen-Schaltelemente ausgeführt, welche die Verbindung durch Formschluss herstellen.
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Zwei Elemente werden insbesondere dann als miteinander verbunden bezeichnet, wenn zwischen den Elementen eine feste, insbesondere drehfeste Verbindung besteht. Derart verbundene Elemente drehen mit der gleichen Drehzahl. Die verschiedenen Bauteile und Elemente der genannten Erfindung können dabei über eine Welle beziehungsweise über ein geschlossenes Schaltelement oder ein Verbindungselement, aber auch direkt, beispielsweise mittels einer Schweiß-, Press- oder einer sonstigen Verbindung, miteinander verbunden sein.
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Zwei Elemente werden im Weiteren als verbindbar bezeichnet, wenn zwischen diesen Elementen eine lösbare drehfeste Verbindung besteht. Wenn die Verbindung besteht, so drehen solche Elemente mit der gleichen Drehzahl.
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Ein Schaltvorgang wird durch Schließen eines zuvor nicht im Leistungsfluss des Getriebes liegenden Schaltelements des Getriebes und Öffnen eines zuvor im Leistungsfluss des Getriebes liegenden Schaltelements des Getriebes bewirkt. Der Schaltvorgang kann auch unter Last, das heißt ohne vollständige Zurücknahme des Drehmoments an der Getriebe-Eingangswelle und der Getriebe-Ausgangswelle vorgenommen werden. Ein derartiger Schaltvorgang wird im Folgenden als Lastschaltung bezeichnet. Eine Voraussetzung für die Lastschaltung bei der Verwendung von Klauen-Schaltelementen ist, dass das zu lösende Schaltelement vor dem Lösen in einen zumindest nahezu lastlosen Zustand geführt wird. Die Führung in den nahezu lastlosen Zustand wird dadurch erreicht, dass das Schaltelement weitgehend drehmomentfrei gestellt wird, sodass über das Schaltelement kein oder nur ein geringes Drehmoment übertragen wird. Dazu wird durch die elektrische Maschine ein Drehmoment auf jene Welle aufgebracht, mit der das zu lösende Schaltelement eine Verbindung herstellt.
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Durch die erfindungsgemäße Verbindung zwischen dem Hohlrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes und den Hohlrädern des ersten und zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes entfallen zahlreiche sonst erforderliche Verbindungselemente. Die Anzahl der Einzelteile und der damit verbundene Aufwand in der Herstellung und Montage des Getriebes wird damit auf einfache Weise reduziert. Dies wirkt sich auch positiv auf das Gewicht des Getriebes aus. Dies ist insbesondere bei der Verwendung des Getriebes im Kraftfahrzeug von Bedeutung, da jede Gewichtsreduzierung zur Effizienzsteigerung des Kraftfahrzeugs beiträgt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Hohlrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes und die Hohlräder des ersten und zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes als ein gemeinsames Hohlrad ausgebildet. Dieses gemeinsame Hohlrad weist dabei bevorzugt einen einheitlichen Wirkdurchmesser auf. Das gemeinsame Hohlrad ist bevorzugt einteilig ausgeführt. Eine derartige Ausgestaltung reduziert die Komplexität des Getriebes weiter, und vereinfacht derart die Herstellung und Montage des Getriebes.
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Vorzugsweise ist die zweite Welle des Zusatzradsatzes entweder mit der ersten oder mit der zweiten Welle des Hauptradsatzes verbunden. Da der Rotor der elektrische Maschinen mit der ersten Welle des Zusatzradsatzes verbunden ist, und die dritte Welle des Zusatzradsatzes mit der dritten Welle des Hauptradsatzes verbunden ist, wird durch diese Anbindung sichergestellt dass der Rotor selbst bei drehfester Festsetzung der ersten Welle des Hauptradsatzes dazu in der Lage ist, eine Drehzahl anzunehmen. Dies ist Vorrausetzung zur Aufnahme und Abgabe von mechanischer Leistung durch die elektrische Maschine. Dadurch wird ermöglicht, dass die elektrische Maschine auch in jenen Gängen dazu imstande ist mechanische Leistung aufzunehmen oder abzugeben, in der die erste Welle des Hauptradsatzes drehfest festgesetzt ist oder keine nennenswerte Drehzahl aufweist. Dies ist insbesondere bei Anwendung des Getriebes in einem Kraftfahrzeug vorteilhaft, da kinetische Energie des Kraftfahrzeugs durch den generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine in jedem Gang des Getriebes rekuperiert werden kann. Ist eine Verbrennungskraftmaschine mit der Getriebe-Eingangswelle verbunden, so kann zudem der Lastpunkt der Verbrennungskraftmaschine durch generatorischen oder motorischen Betrieb der elektrischen Maschine in jedem Gang verschoben werden. Das Getriebe ermöglicht damit eine Effizienzsteigerung des Kraftfahrzeugs.
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Ist die zweite Welle des Zusatzradsatzes mit der ersten Welle des Hauptradsatzes verbunden, so liegt die erste Welle des Hauptradsatzes im Drehzahlplan stets zwischen der ersten Welle des Zusatzradsatzes und der zweiten Welle des Hauptradsatzes. Ist die zweite Welle des Zusatzradsatzes mit der zweiten Welle des Hauptradsatzes verbunden, so liegt die erste Welle des Hauptradsatzes im Drehzahlplan nur dann zwischen der ersten Welle des Zusatzradsatzes und der zweiten Welle des Hauptradsatzes wenn die Standgetriebeübersetzungen der beteiligten Planetenradsätze entsprechend gewählt sind. Durch diese bevorzugte Lage der ersten Welle des Hauptradsatzes im Drehzahlplan wird eine Vergrößerung der Übersetzung vom Rotor zu den Wellen des Hauptradsatzes erreicht. Durch diese vergrößerte Übersetzung wird das beim Schaltvorgang vom Rotor aufzubringende Drehmoment reduziert, wodurch die elektrische Maschine kleiner und leichter aufgebaut werden kann. Derart kann die verkleinerte elektrische Maschine bei einer Lastschaltung selbst bei einem hohen Drehmoment an der Getriebe-Eingangswelle das erforderliche Drehmoment aufbringen, ohne dass es zu einer unerwünscht hohen Drehmomentreduktion an der Getriebe-Ausgangswelle kommt. Die vergrößerte Übersetzung ist zudem auch dann von Nutzen, wenn das Drehmoment der elektrischen Maschine auf die Getriebe-Ausgangswelle übertragen werden soll, beispielsweise bei Verwendung des Getriebes in einem Kraftfahrzeug, wodurch ein elektrischer Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht wird. Durch die derart vergrößerte Übersetzung ist ein Anfahren des Kraftfahrzeugs in einer Steigung selbst bei verkleinerter elektrischer Maschine möglich. Die vergrößerte Übersetzung ist zusätzlich von Nutzen, wenn ausgehend von der elektrischen Maschine ein Drehmoment auf die Getriebe-Eingangswelle übertragen wird, beispielsweise bei Anwendung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine, die mit der Getriebe-Eingangswelle verbunden ist. Auch hier führt die vergrößerte Übersetzung dazu, dass die elektrische Maschine kleiner und damit leichter aufgebaut werden kann.
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Die Reihenfolge der vier Wellen des Hauptradsatzes im Drehzahlplan ist abhängig von der Art und Weise, welche Wellen welchen Elementen des ersten und zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes zugeordnet sind, und welche der vier Wellen miteinander verbunden sind. Im Stand der Technik sind Beispiele dazu bekannt, jedoch haben sich bestimmte Varianten als besonders vorteilhaft für die Umsetzung in einem Getriebe hervorgetan. Diese sind insbesondere wegen einer geometrisch günstigen Anordnung, wegen einer verringerten Bauteilbelastung sowie wegen einer verbesserten Zugänglichkeit zu Schaltelementen vorteilhaft.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Variante ist die erste Welle des Hauptradsatzes mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes verbunden. Die zweite Welle des Hauptradsatzes ist mit dem Steg des ersten und des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes verbunden. Die dritte Welle des Hauptradsatzes ist mit dem Hohlrad des ersten und zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes verbunden. Die vierte Welle des Hauptradsatzes ist mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes verbunden. Der erste Planetenradsatz ist dabei als Minus-Radsatz ausgebildet, während der zweite Planetenradsatz als Plus-Radsatz ausgebildet ist.
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Das Getriebe weist zwei Leistungspfade zwischen der Getriebe-Eingangswelle und dem Hauptradsatz auf. Die beiden Leistungspfade weisen dabei ein unterschiedliches Übersetzungsverhältnis zur Getriebe-Eingangswelle auf. Das unterschiedliche Übersetzungsverhältnis wird durch einen Vorschaltradsatz erreicht, der als Planetenradsatz ausgebildet ist. Der erste Leistungspfad ist über ein erstes Schaltelement mit der vierten Welle des Hauptradsatzes und über ein zweites Schaltelement mit der zweiten Welle des Hauptradsatzes verbindbar. Der zweite Leistungspfad ist über ein drittes Schaltelement mit der ersten Welle des Hauptradsatzes und über ein viertes Schaltelement mit der zweiten Welle des Hauptradsatzes verbindbar. Die erste Welle des Hauptradsatzes ist durch ein fünftes Schaltelement drehfest festsetzbar. Die vierte Welle des Hauptradsatzes ist durch ein sechstes Schaltelement drehfest festsetzbar. Durch das fünfte und sechste Schaltelement ist demnach eine feste Verbindung mit einem Getriebegehäuse des Getriebes oder mit einem anderen drehfest fixierten Bauelement des Getriebes herstellbar. Zusammen mit der Anordnung der ersten bis vierten Schaltelemente bewirkt diese Anordnung eine besonders vorteilhafte Aufteilung der einzelnen Gänge.
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Jeweils zwei Schaltelemente sind durch eine doppeltwirkende Schalteinrichtung betätigbar. Zweites und viertes Schaltelement sind über eine erste Schalteinrichtung betätigbar. Drittes und fünftes Schaltelement sind über eine zweite Schalteinrichtung betätigbar. Erstes und sechstes Schaltelement sind über eine dritte Schalteinrichtung betätigbar. Jede der drei Schalteinrichtungen kann dabei drei Zustände einnehmen. In einem ersten Schaltzustand der Schalteinrichtung befindet sich das erste der Schalteinrichtung zugeordnete Schaltelement in einer Geschlossen-Stellung, während das zweite der Schalteinrichtung zugeordnete Schaltelement eine Offen-Stellung einnimmt. In einem zweiten Schaltzustand der Schalteinrichtung befindet sich das zweite der Schalteinrichtung zugeordnete Schaltelement in einer Geschlossen-Stellung, während das erste der Schalteinrichtung zugeordnete Schaltelement eine Offen-Stellung einnimmt. In einem dritten Schaltzustand nehmen beide der Schalteinrichtung zugeordneten Schaltelemente die Offen-Stellung ein. Durch die Ausgestaltung des Hauptradsatzes und die Anbindung des Hauptradsatzes an die elektrische Maschine wird diese Zuordnung der insgesamt sechs Schaltelemente zu lediglich drei Schalteinrichtungen ermöglicht. Auch diese verringerte Anzahl der Schalteinrichtungen trägt zur Reduktion der Komplexität des Getriebes bei.
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Jeder Schalteinrichtung ist eine entsprechende Betätigungseinrichtung zugeordnet. Während die Schalteinrichtung das Öffnen und Schließen der ihr zugeordneten Schaltelemente direkt bewirkt, erzeugt und/oder überträgt die Betätigungseinrichtung die dafür erforderlichen Kräfte oder Drehmomente. Die Betätigungseinrichtung kann beispielsweise ein Gestänge sein, oder ein hydraulischer oder elektromechanischer Aktuator.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind zumindest die zweite und dritte Schalteinrichtung derart angeordnet, dass diese ausgehend von je einer Betätigungseinrichtung direkt betätigbar sind. Die Betätigungseinrichtungen der zweiten und dritten Schalteinrichtung sind dabei gehäusefest, also am Gehäuse des Getriebes oder einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes befestigt. Dies erleichtert sowohl die Montage des Getriebes als auch dessen Wartung, da die Zugänglichkeit zu den Betätigungseinrichtungen und zu den Schalteinrichtungen dadurch verbessert wird.
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Der Vorschaltradsatz dient zur Herstellung einer unterschiedlichen Übersetzung zwischen den beiden Leistungspfaden des Getriebes. Der Vorschaltradsatz ist dabei bevorzugt als Planetenradsatz mit einer ersten, zweiten und dritten Welle aufgebaut. Gemäß einer möglichen Ausgestaltung ist die erste Welle des Vorschaltradsatzes mit der Getriebe-Eingangswelle verbunden, und ist derart Bestandteil des ersten Leistungspfades. Die zweite Welle des Vorschaltradsatzes ist Bestandteil des zweiten Leistungspfades, während die dritte Welle des Vorschaltradsatzes drehfest festgesetzt ist. Ist die erste Welle des Vorschaltradsatzes mit einem Sonnenrad des Planetenradsatzes des Vorschaltradsatzes verbunden, und ist die zweite Welle des Vorschaltradsatzes mit einem Steg des Vorschaltradsatzes verbunden, so wird die Drehzahl des Stegs im Verhältnis zur Drehzahl des Sonnenrads reduziert.
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Vorzugsweise ist die erste Schalteinrichtung durch den Steg des Planetenradsatzes des Vorschaltradsatzes hindurch betätigbar. Der Steg ist zu diesem Zweck hohl ausgeführt. Ein Gestänge, welches mit der gleichen Drehzahl wie der Steg rotiert, ist durch den hohlen Steg hindurchgeführt und entlang der Stegachse beweglich. Ein erstes Ende des Gestänges ist dabei mit der ersten Schalteinrichtung verbunden. Das andere Ende des Gestänges ist über ein Druckstück mit einer gehäusefesten Betätigungseinrichtung verbunden. Ein Axiallager kann den Drehzahlunterschied zwischen dem Gestänge und der Betätigungseinrichtung kompensieren.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die erste Schalteinrichtung und die zweite Schalteinrichtung räumlich zwischen dem Vorschaltradsatz und dem Zusatzradsatz angeordnet. Durch diese Anordnung sind erste und zweite Schalteinrichtung während der Montage des Getriebes gut zugänglich.
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Das Getriebe kann vorzugsweise Bestandteil eines Hybridantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sein. Der Hybridantriebsstrang weist neben dem Getriebe auch eine Verbrennungskraftmaschine auf. Die Verbrennungskraftmaschine ist entweder direkt oder über eine Kupplung mit der Getriebe-Eingangswelle des Getriebes verbunden, bzw. verbindbar. Das Kraftfahrzeug kann dabei sowohl durch die Verbrennungskraftmaschine als auch durch die elektrische Maschine des Getriebes angetrieben werden. Optional weist das Getriebe dazu eine Zusatz-Elektromaschine auf, die dazu eingerichtet ist über ihren Rotor ein Drehmoment auf die Getriebe-Eingangswelle abzugeben und derart die Verbrennungskraftmaschine zu starten. Dies hat den Vorteil, dass die Verbrennungskraftmaschine mittels der Zusatz-Elektromaschine gestartet werden kann, ohne Einfluss auf einen zeitgleichen elektrischen Fahrbetrieb zu nehmen, in dem das Kraftfahrzeug allein durch die elektrische Maschine des Getriebes angetrieben wird.
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Die elektrische Maschine ist dabei mit einem Umformer verbunden, über den die elektrische Maschine mit einem Energiespeicher verbunden ist. Dazu ist jede Form von Energiespeicher geeignet, insbesondere elektrochemische, elektrostatische, hydraulische und mechanische Energiespeicher.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das Getriebe auch Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Elektrofahrzeugs sein. Ein Elektrofahrzeug wird dabei allein durch eine oder mehrere Elektromaschinen angetrieben, und weist dementsprechend keine Verbrennungskraftmaschine auf. An der Getriebe-Eingangswelle ist in diesem Fall eine Traktions-Elektromaschine angebunden. Durch die verschiedenen Übersetzungsstufen des Getriebes kann die Traktions-Elektromaschine dabei stets in einem Betriebsbereich mit hohem Wirkungsgrad betrieben werden, wodurch die Energieeffizienz des gesamten Elektrofahrzeugs verbessert wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
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1 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
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2 zeigt einen Drehzahlplan des Getriebes.
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3 zeigt ein Schaltschema des Getriebes.
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4 zeigt schematisch ein Getriebe entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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5 zeigt einen Hybridantriebstrang eines Kraftfahrzeugs.
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Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können.
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1 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Getriebe G weist einen Vorschaltradsatz VRS, einen Zusatzradsatz ZRS und einen Hauptradsatz HRS auf. Der Vorschaltradsatz VRS weist einen Planetenradsatz P3 auf und der Zusatzradsatz ZRS weist einen Planetenradsatz P4 auf, während der Hauptradsatz HRS einen ersten Planetenradsatz P1 und einen zweiten Planetenradsatz P2 aufweist. Sämtliche Planetenradsätze P1, P2, P3, P4 sind als Minus-Radsätze ausgebildet.
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Die Darstellung des Getriebes G zeigt im Wesentlichen die verbindbaren und verbundenen Elemente des Getriebes G. Durch die in der Darstellung des Getriebes G gewählten Abstände kann nicht auf die Übersetzungsverhältnisse rückgeschlossen werden.
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Die Getriebe-Eingangswelle GW1 ist mit einem Sonnenrad So-P3 des ersten Planetenradsatzes P3 des Vorschaltradsatzes VRS verbunden, während ein Hohlrad Ho-P3 des ersten Planetenradsatzes P3 des Vorschaltradsatzes VRS drehfest mit dem Getriebegehäuse GG des Getriebes G, oder mit einem anderen drehfest fixierten Bauelement des Getriebes G verbunden ist. Derart wird ein erster und ein zweiter Leistungspfad L1, L2 gebildet, wobei sowohl durch den ersten Leistungspfad L1 als auch durch den zweiten Leistungspfad L2 Leistung von der Getriebe-Eingangswelle GW1 zum Hauptradsatz HRS übertragen werden kann. Der zweite Leistungspfad L2 leitet dabei eine im Vergleich zur Drehzahl der Getriebe-Eingangswelle GW1 veränderte Drehzahl an den Hauptradsatz HRS weiter, indem die Drehzahl an der Getriebeeingangswelle GW1 durch die Übersetzung zwischen dem Sonnenrad So-P3 und einem Steg St-P3 des ersten Planetenradsatzes P3 des Vorschaltradsatzes VRS übersetzt wird. Der erste Leistungspfad L1 leitet die Drehzahl der Getriebe-Eingangswelle GW1 ohne Übersetzung an den Hauptradsatz HRS weiter. Das Sonnenrad So-P3 des ersten Planetenradsatzes P3 des Vorschaltradsatzes VRS ist dabei Bestandteil einer ersten Welle W1VS des Vorschaltradsatzes VRS, welche mit der Getriebe-Eingangswelle GW1 verbunden ist. Der Steg St-P3 des ersten Planetenradsatzes P3 des Vorschaltradsatzes VRS ist Bestandteil einer zweiten Welle W2VS des Vorschaltradsatzes VRS. Jenes Bauelement, an dem sich das Hohlrad Ho-P3 des ersten Planetenradsatzes P3 des Vorschaltradsatzes VRS abstützt, wird im Folgenden als dritte Welle W3VS des Vorschaltradsatzes VRS bezeichnet.
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Eine erste Welle W1 des Hauptradsatzes HRS ist mit einem Sonnenrad So-P1 des ersten Planetenradsatzes P1 des Hauptradsatzes HRS verbunden. Eine zweite Welle W2 des Hauptradsatzes HRS ist mit einem Steg St-P1 des ersten Planetenradsatzes P1 und mit einem Steg St-P2 des zweiten Planetenradsatzes P2 des Hauptradsatzes HRS verbunden. Eine dritte Welle W3 des Hauptradsatzes HRS ist mit einem Hohlrad Ho-P1 des ersten Planetenradsatzes P1 und mit einem Hohlrad Ho-P2 des zweiten Planetenradsatzes P2 des Hauptradsatzes HRS verbunden. Eine vierte Welle W4 des Hauptradsatzes HRS ist mit einem Sonnenrad So-P2 des zweiten Planetenradsatzes P2 des Hauptradsatzes HRS verbunden. Durch diese Anordnung und Verbindung zwischen den einzelnen Bauelementen des ersten und zweiten Planetenradsatzes P1, P2 des Hauptradsatzes HRS wird die Anordnung der ersten, zweiten, dritten und vierten Welle W1, W2, W3, W4 des Hauptradsatzes HRS im Drehzahlplan bestimmt, wobei die Reihenfolge erste, zweite, dritte, vierte Welle W1, W2, W3, W4 deren Reihenfolge im Drehzahlplan entspricht. Die dritte Welle W3 ist mit der Getriebe-Ausgangswelle GW2 verbunden. Alternativ dazu kann die dritte Welle W3 auch über ein zusätzliches Übersetzungsgetriebe mit der Getriebe-Ausgangswelle GW2 verbunden sein. Durch die Anordnung der Getriebe-Ausgangswelle GW2 ist das Getriebe G insbesondere für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug mit quer zur Fahrtrichtung angeordnetem Antriebsstrang geeignet.
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Der erste Leistungspfad L1 ist über ein erstes Schaltelement A mit der vierten Welle W4 des Hauptradsatzes HRS und über ein zweites Schaltelement E mit der zweiten Welle W2 des Hauptradsatzes HRS verbindbar. Der zweite Leistungspfad L2 ist über ein drittes Schaltelement B mit der ersten Welle W1 des Hauptradsatzes HRS und über ein viertes Schaltelement D mit der zweiten Welle W2 des Hauptradsatzes HRS verbindbar. Die erste Welle W1 des Hauptradsatzes HRS ist durch ein fünftes Schaltelement C mit dem Getriebegehäuse GG des Getriebes G, oder mit einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes G verbindbar, sodass die erste Welle W1 des Hauptradsatzes HRS bei geschlossenem fünftem Schaltelement C keine Drehzahl annehmen kann. Die vierte Welle W4 des Hauptradsatzes HRS ist in gleicher Weise durch ein sechstes Schaltelement F drehfest festsetzbar, indem die vierte Welle W4 durch das sechste Schaltelement F mit dem Getriebegehäuse GG verbunden wird.
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Das Getriebe G weist eine elektrische Maschine EM auf, wobei ein Stator S drehfest mit dem Getriebegehäuse GG des Getriebes G oder mit einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes G verbunden ist, sodass der Stator S keine Drehzahl annehmen kann. Ein drehbar gelagerter Rotor R ist mit einem Sonnenrad So-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS verbunden. Das Sonnenrad So-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist dabei Bestandteil einer ersten Welle W1 P4 des Zusatzradsatzes ZRS. Ein Steg St-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist Bestandteil einer zweiten Welle W2P4 des Zusatzradsatzes ZRS und ist mit der ersten Welle W1 des Hauptradsatzes HRS verbunden. Ein Hohlrad Ho-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS ist Bestandteil einer dritten Welle W3P4 des Zusatzradsatzes ZRS und ist mit der dritten Welle W3 des Hauptradsatzes HRS verbunden.
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Das Hohlrad Ho-P4 des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes und die Hohlräder Ho-P1, Ho-P2 des ersten und zweiten Planetenradsatzes P1, P2 des Hauptradsatzes HRS weisen den gleichen Wirkdurchmesser auf, und sind als ein gemeinsames Hohlrad Ho-Z ausgebildet.
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2 zeigt einen Drehzahlplan des Getriebes G, während in 3 ein Schaltschema des Getriebes G dargestellt ist. In 2 sind in vertikaler Richtung die Drehzahlen der vier Wellen W1, W2, W3, W4 des Hauptradsatzes HRS und des Rotors R im Verhältnis zur Drehzahl der Getriebe-Eingangswelle GW1 aufgetragen. Die maximal auftretende Drehzahl der Getriebe-Eingangswelle GW1 ist auf den Wert Eins normiert. Die Abstände zwischen den vier Wellen W1, W2, W3, W4 des Hauptradsatzes HRS und dem Rotor R ergeben sich durch die Standgetriebeübersetzungen des ersten und zweiten Planetenradsätzen P1, P2 des Hauptradsatzes HRS und der Standgetriebeübersetzung des Planetenradsatzes P4 des Zusatzradsatzes ZRS. Zu einem bestimmten Betriebspunkt gehörende Drehzahlverhältnisse lassen sich durch eine Gerade verbinden.
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Werden zwei Wellen miteinander verbunden, so drehen diese miteinander verbundenen Wellen mit derselben Drehzahl. Der Übersichtlichkeit halber können derart verbundene Wellen im Drehzahlplan horizontal getrennt voneinander dargestellt sein, beispielsweise um die Drehzahl-Übertragung vom Vorschaltradsatz VRS über den ersten oder zweiten Leistungspfad L1, L2 zum Hauptradsatz HRS besser zu verdeutlichen. Der dabei im Drehzahlplan gewählte horizontale Abstand zwischen den verbundenen Wellen ist willkürlich. Die Übersetzung zwischen derart verbundenen Wellen beträgt selbstverständlich den Wert Eins, unabhängig vom im Drehzahlplan gewählten horizontalen Abstand.
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Werden von Hohlrad, Steg und Sonne eines Planetenradsatzes zwei dieser Elemente miteinander verbunden, so rotieren Hohlrad, Steg und Sonne dieses Planetenradsatzes mit derselben Drehzahl. In diesem Zustand nimmt die Übersetzung zwischen den genannten Elementen den Wert Eins an. Der Übersichtlichkeit halber wird die horizontale Anordnung der mit diesen Elementen verbundenen Wellen im Drehzahlplan nicht verschoben. Infolgedessen ist dieser Zustand im Drehzahlplan durch eine horizontale Gerade zu erkennen, die die beteiligten Wellen miteinander verbindet.
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3 zeigt ein Schaltschema des Getriebes G. Durch das Schaltschema in 3 und dem Drehzahlplan in 2 wird die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform des Getriebes G deutlich. Die geschlossenen Schaltelemente A, B, C, D, E, F sind in 3 durch Kreise gekennzeichnet. Dem Schaltschema können die jeweiligen Übersetzungen der einzelnen Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Gangsprünge zum nächst höheren Gang beispielhaft entnommen werden, wobei das Getriebe G derart eine Spreizung von 10,1 aufweist. Die Übersetzungen ergeben sich aus den Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze P1, P2, P3, P4. Bei sequentieller Schaltweise können Doppelschaltungen bzw. Gruppenschaltungen vermieden werden, da zwei benachbarte Gangstufen ein Schaltelement gemeinsam benutzen. Die Gänge des Getriebes G sind in den verschiedenen Zeilen des Schaltschemas dargestellt. In einer Spalte des Schaltschemas ist des Weiteren angegeben, ob die elektrische Maschine EM in dem betreffenden Gang in der Lage ist, mechanische Leistung auf die Getriebe-Ausgangswelle GW2 abzugeben oder von dieser aufzunehmen.
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Ein erster Vorwärtsgang 1VM zwischen der Getriebe-Eingangswelle GW1 und der Getriebe-Ausgangswelle GW2 ergibt sich durch Schließen des dritten Schaltelements B und des sechsten Schaltelements F, ein zweiter Vorwärtsgang 2VM durch Schließen des vierten Schaltelements D und des sechsten Schaltelements F, ein dritter Vorwärtsgang 3VM durch Schließen des dritten Schaltelements B und des vierten Schaltelements D, ein vierter Vorwärtsgang 4VM durch Schließen des vierten Schaltelements D und des ersten Schaltelements A, ein fünfter Vorwärtsgang 5VM durch Schließen des dritten Schaltelementes B und des ersten Schaltelements A, ein sechster Vorwärtsgang 6VM durch Schließen des zweiten Schaltelements E und des ersten Schaltelements A, ein siebenter Vorwärtsgang 7VM durch Schließen des dritten Schaltelements B und des zweiten Schaltelements E, und ein achter Vorwärtsgang 8VM durch Schließen des fünften Schaltelements C und des zweiten Schaltelements E.
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In einem elektrischen Gang 1EM wird Drehmoment allein von der elektrischen Maschine EM zur Getriebe-Ausgangswelle GW2 übertragen, wobei alle Schaltelemente bis auf das sechste Schaltelement F geöffnet sind, und somit keine drehmomentführende Verbindung zwischen der Getriebe-Eingangswelle GW1 und der Getriebe-Ausgangswelle GW2 besteht. Der elektrische Gang 1EM dient auch als Rückwärtsgang, in dem die elektrische Maschine EM so angesteuert wird, dass der Rotor R eine negative Drehzahl, also eine Rückwärtsrotation annimmt. Auf einen separaten Rückwärtsgang kann somit verzichtet werden.
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In einem ersten und zweiten Startmodus 1S, 2S wird der Getriebe-Eingangswelle GW1 Drehmoment zugeführt, wobei je nach Stellung des sechsten Schaltelements F Drehmoment ausschließlich von der elektrischen Maschine EM oder auch von der Getriebe-Ausgangswelle GW2 der Getriebe-Eingangswelle GW1 zuführbar ist. Ist das sechste Schaltelement F geschlossen, und gibt die elektrische Maschine EM kein Moment ab, so kann der Getriebe-Eingangswelle GW1 Drehmoment auch ausschließlich von der Getriebe-Ausgangswelle GW2 zugeführt werden. Dies ist insbesondere bei der Verwendung des Getriebes G im Kraftfahrzeug relevant, um derart eine an der Getriebe-Eingangswelle GW1 angebundene Verbrennungskraftmaschine VKM zu starten. Ist dabei das sechste Schaltelement F geöffnet, so muss die Getriebe-Ausgangswelle GW2 durch eine Feststellbremse drehfest festgesetzt sein.
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Im Folgenden wird beispielhaft ein Lastschaltvorgang beschrieben. Im zweiten Vorwärtsgang bilden die zweite und die vierte Welle W2, W4 des Hauptradsatzes HRS je eine Differenzwelle, während die dritte Welle W3 des Hauptradsatzes HRS eine Summenwelle darstellt. Bei einem Schaltvorgang vom zweiten Vorwärtsgang 2VM in den dritten Vorwärtsgang 3VM bleibt das vierte Schaltelement D geschlossen. Das sechste Schaltelement F wird geöffnet, anschließend wird das dritte Schaltelement B geschlossen. Ist das sechste Schaltelement F als Klauen-Schaltelement ausgebildet, so muss das sechste Schaltelement F vor dem Öffnen weitgehend drehmomentfrei gestellt werden, sodass das sechste Schaltelement F kein oder nur mehr ein geringes Drehmoment überträgt. Diese Lastfreistellung des sechsten Schaltelements F wird durch ein generatorisches Moment der elektrischen Maschine EM bewirkt. Dabei bleibt zumindest ein Anteil des zuvor an der dritten Welle W3 des Hauptradsatzes HRS anliegenden Drehmoments erhalten, wodurch es an der Getriebe-Ausgangswelle GW2 zu keinem vollständigen Drehmomenteinbruch kommt. Ist das sechste Schaltelement F geöffnet, so wird die zweite Welle W2 des Hauptradsatzes HRS zur Summenwelle, während die erste Welle W1 P4 des Zusatzradsatzes ZRS und die dritte Welle W3 des Hauptradsatzes HRS je eine Differenzwelle bilden. Durch die elektrische Maschine EM wird nun ein generatorisches Drehmoment aufgebracht, um eine Drehzahlsynchronisation zwischen der zweiten Welle W2VS des Vorschaltradsatzes VRS und der ersten Welle W1 des Hauptradsatzes HRS zu erreichen. Dadurch wird ein Schließen des dritten Schaltelements B ermöglicht, wobei zumindest ein Anteil des zuvor an der dritten Welle W3 des Hauptradsatzes HRS anliegenden Drehmoments erhalten bleibt. Ist das dritte Schaltelement B geschlossen, so wird die erste Welle W1 des Hauptradsatzes HRS zur Differenzwelle, der Schaltvorgang ist damit abgeschlossen. Dadurch wird erreicht, dass während des Schaltvorgangs ein Teil des Leistungsflusses von Getriebe-Eingangswelle GW1 zur Getriebe-Ausgangswelle GW2 aufrechterhalten werden kann. Diese Wirkungsweise gilt für alle Ausführungsformen.
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4 zeigt schematisch ein Getriebe G entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist die zweite Welle W2P4 des Zusatzradsatzes ZRS anstatt mit der ersten Welle W1 des Hauptradsatzes HRS mit der zweiten Welle W2 des Hauptradsatzes HRS verbunden. Der Drehzahlplan in 2 und das Schaltschema in 3 gelten in gleicher Weise auch für die in 4 dargestellte zweite Ausführungsform des Getriebes G.
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5 zeigt schematisch einen Hybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Das darin enthaltene Getriebe G entspricht der ersten Ausführungsform des Getriebes G, wobei dies lediglich beispielhaft anzusehen ist. Ein drehbarer Rotor R2 einer Zusatz-Elektromaschine SG ist mit der Getriebe-Eingangswelle GW1 verbunden, während der Stator S2 der Zusatz-Elektromaschine SG drehfest am Getriebegehäuse GG des Getriebes G oder an einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes G angebunden ist. Über einen Rotationsschwingungsdämpfer RD ist eine Verbrennungskraftmaschine VKM mit der Getriebe-Eingangswelle GW1 verbunden. Die Getriebe-Ausgangswelle GW2 ist mit einem Achsgetriebe AG verbunden. Vom Achsgetriebe AG ausgehend wird das Drehmoment, das an der Getriebe-Ausgangswelle GW2 anliegt, auf Räder W des Kraftfahrzeugs verteilt. Im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine EM wird dem Stator S über einen Wechselrichter INV elektrischer Leistung zugeführt. Im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine EM führt der Stator S dem Wechselrichter INV elektrische Leistung zu. Der Wechselrichter INV wandelt dabei die Gleichspannung einer Batterie BAT in eine für die elektrische Maschine EM geeignete Wechselspannung, und umgekehrt. Die Zusatz-Elektromaschine SG kann dabei ebenso über den Wechselrichter INV mit elektrischer Leistung versorgt werden. Alternativ dazu kann die Zusatz-Elektromaschine SG auch an eine andere Leistungsversorgung angeschlossen sein, beispielsweise an ein Niederspannungs-Bordnetz des Kraftfahrzeugs.
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Bezugszeichen
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- G
- Getriebe
- GW1
- Getriebe-Eingangswelle
- GW2
- Getriebe-Ausgangswelle
- HRS
- Hauptradsatz
- ZRS
- Zusatzradsatz
- VRS
- Vorschaltradsatz
- EM
- Elektrische Maschine
- R
- Rotor der elektrischen Maschine
- S
- Stator der elektrischen Maschine
- SG
- Zusatz-Elektromaschine
- R2
- Rotor der Zusatz-Elektromaschine
- S2
- Stator der Zusatz-Elektromaschine
- RD
- Rotationsschwingungsdämpfer
- VKM
- Verbrennungskraftmaschine
- INV
- Wechselrichter
- BAT
- Batterie
- P1
- Erster Planetenradsatz des Hauptradsatzes
- P2
- Zweiter Planetenradsatz des Hauptradsatzes
- P3
- Planetenradsatz des Vorschaltradsatzes
- P4
- Planetenradsatz des Zusatzradsatzes
- W1
- Erste Welle des Hauptradsatzes
- W2
- Zweite Welle des Hauptradsatzes
- W3
- Dritte Welle des Hauptradsatzes
- W4
- Vierte Welle des Hauptradsatzes
- W1VS
- Erste Welle des Vorschaltradsatzes
- W2VS
- Zweite Welle des Vorschaltradsatzes
- W3VS
- Dritte Welle des Vorschaltradsatzes
- W1P4
- Erste Welle des Zusatzradsatzes
- W2P4
- Zweite Welle des Zusatzradsatzes
- W3P4
- Dritte Welle des Zusatzradsatzes
- A
- Erstes Schaltelement
- E
- Zweites Schaltelement
- B
- Drittes Schaltelement
- D
- Viertes Schaltelement
- C
- Fünftes Schaltelement
- F
- Sechstes Schaltelement
- So-P1
- Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes
- St-P1
- Steg des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes
- Ho-P1
- Hohlrad des ersten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes
- So-P2
- Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes
- St-P2
- Steg des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes
- Ho-P2
- Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes des Hauptradsatzes
- So-P3
- Sonnenrad des Planetenradsatzes des Vorschaltradsatzes
- St-P3
- Steg des Planetenradsatzes des Vorschaltradsatzes
- Ho-P3
- Hohlrad des Planetenradsatzes des Vorschaltradsatzes
- So-P4
- Sonnenrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes
- St-P4
- Steg des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes
- Ho-P4
- Hohlrad des Planetenradsatzes des Zusatzradsatzes
- Ho-Z
- Gemeinsames Hohlrad
- L1
- Erster Leistungspfad
- L2
- Zweiter Leistungspfad
- 1VM–8VM
- Erster bis achter Vorwärtsgang
- 1EM
- Elektrischer Gang
- 1S
- Erster Startmodus
- 2S
- Zweiter Startmodus
- AG
- Achsgetriebe
- W
- Rad
