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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere ein Drei-Gang-Getriebe für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise für den Einsatz in einem Antriebsstrang für Elektrofahrzeuge oder in einem Antriebsstrang für Hybridfahrzeuge. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Getriebes sowie einen Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe.
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Ein Getriebe bezeichnet hier insbesondere ein mehrgängiges Getriebe, bei dem eine vordefinierte Anzahl an Gängen, also festen Übersetzungsverhältnissen zwischen Getriebeeingang und Getriebeausgang, durch Schaltelemente automatisch schaltbar ist. Bei den Schaltelementen handelt es sich hierbei beispielsweise um Kupplungen und/oder Bremsen.
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Derzeit werden als Antriebssysteme für Elektrofahrzeuge hauptsächlich Ein-Gang-Getriebe, d.h. reine Untersetzungsstufen mit gegenüber einer Eingangsdrehzahl erniedrigter Ausgangsdrehzahl eingesetzt. Bei einem solchen Aufbau muss der Elektroantrieb jedoch den gesamten Drehzahlbereich abdecken, wodurch dessen Gesamtwirkungsgrad deutlich abnimmt. Außerdem ist der realisierbare Drehzahlbereich eher schmal.
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Es wurde deshalb bereits vorgeschlagen, Zwei-Gang-Getriebe als Antriebssysteme für Elektrofahrzeuge zu verwenden. Diese wurden bisher jedoch als konventionelle Handschaltgetriebe mit Schiebemuffe aufgebaut. Wird ein solches Getriebe eingesetzt, so kann die Elektromaschine kleiner dimensioniert werden, wodurch sich ein klarer Kostenvorteil ergibt. Gerade der Aufbau des Getriebes mit Schiebemuffe bedingt jedoch einen Zugkrafteinbruch während der Schaltung. Für automatisierte Triebstränge bedeutet ein solcher Zugkrafteinbruch jedoch eine erhebliche Komforteinbuße, die von Kundenseite bzw. Fahrerseite nicht gewünscht wird.
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Die
DE 10 2010 024 147 A1 offenbart ein Zwei-Gang-Getriebe zur Übertragung eines Antriebsmomentes in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges, vorzugsweise für den Einsatz in einem Antriebsstrang für Elektrofahrzeuge, in einem Antriebsstrang für Hybridfahrzeuge oder in einem Zusatzantriebsstrang für Hybridfahrzeuge, mit dem eine Schaltung ohne Zugkraftunterbrechung bzw. eine Schaltung mit verminderter Zugkraftunterbrechung mit zwei automatisierten und regelbaren Kupplungen durchführbar ist.
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Die
DE 10 2010 061 054 A1 offenbart einen Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug mit welchem drei oder mehr feste Übersetzungsverhältnis-Modi realisierbar sind, umfassend einen ersten und einen zweiten Motor-Generator, zwei Einzelplanetenradsätze sowie vier Drehmomentübertragungselemente.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welches geringe Gangsprünge bei einer hohen Getriebespreizung aufweist, gleichzeitig bezüglich des benötigten Bauraums optimiert ist und/oder einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
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Unter einer Getriebespreizung ist der Quotient aus dem Übersetzungsverhältnis des niedrigsten Gangs und dem Übersetzungsverhältnis des höchsten Gangs zu verstehen, wobei der niedrigste Gang das größte Übersetzungsverhältnis und der höchste Gang das geringste Übersetzungsverhältnis aufweist. Bei einem Übersetzungsverhältnis von i < 1,0 erfolgt eine Übersetzung ins Schnelle, das heißt, dass an dem Getriebeausgang eine höhere Drehzahl anliegt als an dem Getriebeeingang.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Getriebe gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Demnach wird ein erfindungsgemäßes Getriebe vorgeschlagen, welches eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, ein Gehäuse, zumindest zwei Planetenradsätze und zumindest drei Schaltelemente umfasst, deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle des Getriebes bewirkt, sodass zumindest drei Gänge realisierbar sind.
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Gemäß der Erfindung sind ein Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und die Antriebswelle verdrehfest miteinander verbunden und bilden eine erste drehbare Welle des Getriebes. Ein Steg des ersten Planetenradsatzes, ein Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes und die Abtriebswelle sind verdrehfest miteinander verbunden und bilden eine zweite drehbare Welle des Getriebes. Ein Steg des zweiten Planetenradsatzes bildet eine dritte drehbare Welle des Getriebes. Ein Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und ein Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes sind verdrehfest miteinander verbunden und bilden eine vierte drehbare Welle des Getriebes.
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Hinsichtlich der Anbindung der Schaltelemente an die verschiedenen Elemente der Planetenradsätze des Getriebes wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das erste Schaltelement im Kraftfluss zwischen der vierten Welle und dem Gehäuse des Getriebes, das zweite Schaltelement im Kraftfluss zwischen der dritten Welle und dem Gehäuse des Getriebes und das dritte Schaltelement im Kraftfluss zwischen der ersten Welle und der dritten Welle des Getriebes angeordnet ist.
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Die Planetenradsätze sind vorzugsweise als sogenannte Minus-Planetenradsätze ausgebildet. Ein Minus-Planetenradsatz umfasst einen Planetenträger, an dem Planetenräder drehbar gelagert sind, ein Sonnenrad und ein 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 Planetenträger rotiert.
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Ein Plus-Planetenradsatz unterscheidet sich zu dem beschriebenen Minus-Planetenradsatz dahingehend, dass der Plus-Planetenradsatz innere und äußere Planetenräder aufweist, welche drehbar an dem Planetenträger 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 Planetenträger das Hohlrad und das Sonnenrad in die gleiche Drehrichtung rotieren.
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Die Ausbildung der beiden Planetenradsätze des erfindungsgemäßen Getriebes als Minus-Planetenradsätze erweist sich in besonderer Weise als kostengünstige Realisierungsmöglichkeit. Gleichzeitig weist diese Anordnung einen hohen Wirkungsgrad bezüglich des Radsatzes auf. Soweit es die Bindbarkeit zulässt, kann als alternative Ausführungsform zumindest ein Minus-Planetenradsatz in einen Plus-Planetenradsatz umgewandelt werden. Dies erfordert jedoch gleichzeitig, dass die Planetenträger- und die Hohlradanbindung getauscht und der Betrag der Standübersetzung um den Wert 1 erhöht wird. Die Standübersetzung gibt dabei das Übersetzungsverhältnis zwischen Sonnenrad und Hohlrad an, wenn der Planetenträger feststeht.
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Durch die Verwendung von Planetenradsätzen können besonders kompakte Getriebe realisiert werden, wodurch eine große Freiheit bei der Anordnung des Getriebes in einem Fahrzeug erreicht wird.
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Hinsichtlich der räumlichen Anordnung der beiden Planetenradsätze im Gehäuse des Getriebes wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgeschlagen, beide Planetenradsätze koaxial zueinander anzuordnen.
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Die geometrische Lage der einzelnen Planetenradsätze und Schaltelemente ist frei wählbar, solange es die Bindbarkeit der Elemente zulässt. Dies bedeutet, dass die einzelnen Elemente beliebig in ihrer Lage in dem Gehäuse verschoben werden können, solange sich die einzelnen Verbindungselemente beziehungsweise Wellen nicht kreuzen. Dies beinhaltet ebenfalls, dass Planetenradsätze radial übereinander oder auch axial hintereinander entlang beispielsweise der Antriebswelle angeordnet sein können. Unter der Bindbarkeit ist zu verstehen, dass bei unterschiedlicher geometrischer Lage, also einer von der gerade beschriebenen Anordnung abweichenden Anordnung der Bauteile, die gleiche Anbindung beziehungsweise Verbindung der Schnittstellen gewährleistet ist, ohne dass sich einzelne Verbindungselemente oder Wellen kreuzen.
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Die Schaltelemente des erfindungsgemäßen Getriebes können jeweils als reibschlüssige Schaltelemente, also als reibschlüssige Kupplungen bzw. als reibschlüssige Bremsen, wie beispielsweise Lamellenkupplungen, Lamellenbremsen oder Bandbremsen, oder als formschlüssige Schaltelemente, also als formschlüssige Kupplungen bzw. als formschlüssige Bremsen, wie beispielsweise als unsynchronisierte oder synchronisierte Klauenkupplungen bzw. Klauenbremsen oder als Konuskupplungen bzw. Konusbremsen ausgebildet sein.
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Darüber hinaus sind die Schaltelemente bevorzugt so angeordnet, dass sie von außen gut zugänglich sind. Von außen gut zugänglich bedeutet im Sinne der Schaltelemente, dass zwischen Gehäuse und Schaltelement keine weiteren Bauteile angeordnet sind, beziehungsweise, dass die Schaltelemente bevorzugt an der Antriebswelle oder an der Abtriebswelle angeordnet sind.
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Kupplungen beschreiben dabei Schaltelemente, welche, je nach Betätigungszustand, eine Relativbewegung zwischen zumindest zwei Bauteilen zulassen oder eine drehfeste Verbindung zur Übertragung einer Last bzw. eines Drehmoments darstellen. Unter einer Relativbewegung ist beispielsweise eine Rotation zumindest zweier Bauteile der Kupplung zu verstehen, wobei die Drehzahl des ersten Bauteils und die Drehzahl des zweiten Bauteils voneinander abweichen, also eine Differenzdrehzahl vorherrscht. Darüber hinaus ist auch die Rotation nur eines der Bauteile denkbar, während das andere Bauteil stillsteht oder in entgegengesetzter Richtung rotiert.
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Im Folgenden ist unter einer nicht betätigten Kupplung eine geöffnete Kupplung zu verstehen. Dies bedeutet, dass eine Relativbewegung zwischen den beiden Bauteilen möglich ist. Bei betätigter beziehungsweise geschlossener Kupplung rotieren die beiden Bauteile dementsprechend mit gleicher Drehzahl in dieselbe Richtung.
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Unter einer Bremse ist ein Schaltelement zu verstehen, welches auf einer Seite mit einem feststehenden Element, beispielsweise einem Gehäuse, und auf einer anderen Seite mit einem rotierbaren Element verbunden ist. Im Folgenden ist unter einer nicht betätigten Bremse eine geöffnete Bremse zu verstehen. Dies bedeutet, dass sich das rotierbare Bauteil im Freilauf befindet, das heißt, dass die Bremse bevorzugt keinen Einfluss auf die Drehzahl des rotierbaren Bauteils nimmt. Bei betätigter beziehungsweise geschlossener Bremse erfolgt eine Reduzierung der Drehzahl des rotierbaren Bauteils bis hin zum Stillstand, das heißt, dass eine Verbindung zwischen rotierbarem Element und feststehendem Element herstellbar ist.
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Grundsätzlich ist auch eine Verwendung von Schaltelementen möglich, die in nicht betätigtem Zustand geschlossen und in betätigtem Zustand geöffnet sind. Dementsprechend sind die Zuordnungen zwischen Funktion und Schaltzustand der oben beschriebenen Schaltzustände in umgekehrter Weise zu verstehen. Bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen wird zunächst eine Anordnung zugrunde gelegt, in der ein betätigtes Schaltelement geschlossen und ein nicht betätigtes Schaltelement geöffnet ist.
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Dabei können die Schaltelemente beispielsweise hydraulisch, pneumatisch oder elektromechanisch betätigbar ausgebildet sein.
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Bevorzugt ist das erste Schaltelement als erste Bremse, das zweite Schaltelement als zweite Bremse und das dritte Schaltelement als erste Kupplung ausgebildet.
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Insbesondere sind durch das erfindungsgemäße Getriebe drei Gänge realisierbar, wobei sich der erste Gang durch Schließen des zweiten Schaltelementes, der zweite Gang durch Schließen des ersten Schaltelementes und der dritte Gang durch Schließen des dritten Schaltelementes ergibt. Pro Gang ist somit lediglich ein Schaltelement betätigt, während die anderen beiden Schaltelemente nicht betätigt sind.
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Zur Bildung eines Ganges wird somit ein Schaltelement geschossen und die anderen Schaltelemente geöffnet, wobei ein Gangwechsel in einen benachbarten höheren Gang oder in einem benachbarten niedrigeren Gang jeweils durch Schließen von einem zuvor geöffneten Schaltelement und durch Öffnen von dem zuvor geschlossenen Schaltelement erfolgt.
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In Abhängigkeit der Drehrichtung der Antriebswelle des Getriebes sind der erste Gang, der zweite Gang und der dritte Gang des erfindungsgemäßen Getriebes als Vorwärtsgänge oder als Rückwärtsgänge darstellbar. Somit können die Gänge des Getriebes bei einer ersten Drehrichtung der Antriebswelle als Vorwärtsgänge genutzt werden, während durch eine zur ersten Drehrichtung umgekehrten zweiten Drehrichtung der Antriebswelle die Gänge des Getriebes als Rückwärtsgänge darstellbar sind. Die Schaltelemente und die Schaltzustände der Schaltelemente sind für die Vorwärtsgänge und für die Rückwärtsgänge identisch. Dadurch können separate Getriebebauteile für die Rückwärtsgänge eingespart werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind alle Schaltelemente des erfindungsgemäßen Getriebes als reibschlüssige Schaltelemente ausgebildet. Die Ausbildung aller Schaltelemente als reibschlüssige Schaltelemente ermöglicht eine volle Lastschaltbarkeit des erfindungsgemäßen Getriebes, wobei unter voller Lastschaltbarkeit verstanden werden soll, dass zumindest die sequentielle Gangfolge lastschaltbar ausführbar ist und zwar sowohl als Hochschaltung als auch als Rückschaltung und jeweils sowohl im Zugbetrieb als auch im Schubbetrieb.
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In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes sind das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement formschlüssig ausgebildet und lediglich das erste Schaltelement ist reibschlüssig ausgebildet. Dadurch kann im Vergleich zur Ausführung, bei der alle Schaltelemente als reibschlüssige Schaltelemente ausgebildet sind, der Bauaufwand der Schaltelemente reduziert werden. Das reibschlüssig ausgebildete Schaltelement ist hierbei bevorzugt das bei einem Gangwechsel von dem ersten Gang in den zweiten Gang zu schließende Schaltelement bzw. das bei einem Gangwechsel von dem zweiten Gang in den ersten Gang zu öffnende Schaltelement, wodurch eine Zughochschaltung von dem ersten in den zweiten Gang bzw. eine Zugrückschaltung von dem zweiten in den ersten Gang lastschaltbar ausführbar ist.
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Ist lediglich das erste Schaltelement reibschlüssig ausgebildet, ist es vorteilhaft, den zweiten Gang des erfindungsgemäßen Getriebes als Hauptfahrgang auszubilden, da das reibschlüssige Schaltelement im zweiten Gang geschlossen ist und somit keine Schleppverluste verursacht, was den Wirkungsgrad verbessert.
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Die Übersetzungen des ersten Ganges und des zweiten Ganges können in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung derart gewählt werden, dass diese den gesamten Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs abdecken. Der dritte Gang ist dann als so genannter Schongang bzw. Overdrive ausgebildet, wodurch bei höheren Geschwindigkeiten im dritten Gang geringere Drehzahlen vorherrschen. Eine Zughochschaltung von dem ersten in den zweiten Gang bzw. eine Zugrückschaltung von dem zweiten in den ersten Gang ist somit im performanten Fahrbetrieb als Lastschaltung durchführbar.
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Zur weiteren Einsparung von Bauteilkosten, Bauraum und Gewicht kann in einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass zwei Schaltelemente, welche nie gleichzeitig bzw. zeitlich überschneidend geschlossen werden, als Doppelschaltelement in einem doppelseitig betätigbaren Schaltpaket zusammengefasst sind. Die Schaltelemente des Schaltpakets können vorzugsweise als kostengünstige Klauenkupplungen bzw. Klauenbremsen ausgebildet sein. Zur Betätigung des Schaltpakets bzw. des Doppelschaltelements wird dann lediglich ein einzelner in zwei Richtungen wirkender Aktuator benötigt.
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Unter der Annahme, dass das erste Schaltelement als reibschlüssige Bremse ausgebildet ist sowie das zweite Schaltelement als formschlüssige Bremse und das dritte Schaltelement als formschlüssige Kupplung ausgebildet und zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst sind, ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung das reibschlüssig ausgebildete Schaltelement als so genanntes „normally open“-Schaltelement ausgebildet, was bedeutet, dass dieses Schaltelement in nicht betätigtem Zustand beispielsweise durch eine Federkraft in geöffnetem Zustand gehalten wird, und zur Realisierung des geschlossenen Zustandes dieses Schaltelement durch einen Aktuator dauerhaft betätigt wird. Dadurch kann bei einem Ausfall der Aktuatorik ein Blockieren des Getriebes sicher verhindert werden, da dann ein gleichzeitiges Einlegen von zwei Getriebegängen ausgeschlossen ist. Bei der Ausbildung des reibschlüssigen Schaltelements als reibschlüssige Bremse wird keine Drehübertragung notwendig, wie dies bei einer reibschlüssigen Kupplung der Fall wäre, da die Betätigung der reibschlüssigen Bremse gehäusefest erfolgen kann. Dadurch können Getriebeverluste reduziert werden, was sich besonders bei elektrischen Antrieben sehr vorteilhaft auswirkt.
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Im Rahmen einer Weiterbildung kann zwischen zumindest einer Welle des Getriebes und dem Gehäuse des Getriebes oder zwischen zumindest einer Welle des Getriebes und einer anderen Welle des Getriebes ein Freilauf angeordnet sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann dem erfindungsgemäßen Getriebe ein Planetenradsatz vorgeschaltet sein, welcher zumindest ein Sonnenrad, ein Planetenrad, einen Planetenradträger und ein Hohlrad umfasst. Bevorzugt ist der vorgeschaltete Planentenradsatz als Minus-Planetenradsatz ausgebildet. Das Sonnenrad dieses Planetenradsatzes bildet dann eine fünfte Welle des Getriebes, welche mit einer Abtriebswelle eines Antriebsaggregats verdrehfest oder drehelastisch verbunden bzw. verbindbar ist. Das Hohlrad ist bevorzugt als verdrehfestes Element ausgebildet und kann beispielsweise verdrehfest mit dem Gehäuse des Getriebes verbunden sein oder einstückig mit dem Gehäuse des Getriebes gefertigt sein. Der Steg des vorgeschalteten Planetenradsatzes ist bevorzugt mit der ersten Welle des nachgeschalteten Getriebes verbunden. Durch den vorgeschalteten Planetenradsatz kann das Antriebsdrehmoment des Antriebsaggregats entsprechend erhöht werden. Der vorgeschaltete Planetenradsatz kann in einer weiteren Ausführungsform auch als Plus-Planetenradsatz ausgebildet sein.
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Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung kann das erfindungsgemäße Getriebe als Hauptgetriebe eines Gruppengetriebes ausgebildet sein, bei welchem dem Hauptgetriebe zumindest eine weitere Übersetzungsstufe vor- und/oder nachgeschaltet zugeordnet ist. Eine dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeschaltete Übersetzungsstufe kann vorzugsweise als Bereichsgruppe ausgeführt sein, während eine dem Hauptgetriebe antriebstechnisch vorgeschaltete Übersetzungsstufe vorzugsweise als Splitgruppe ausgeführt sein kann. Durch eine zweistufig ausgeführte Splitgruppe, welche auch als Vorschaltgruppe bezeichnet werden kann, werden die Übersetzungssprünge zwischen den Übersetzungsstufen des Hauptgetriebes in etwa halbiert und damit die Anzahl der insgesamt zur Verfügung stehenden Übersetzungsstufen verdoppelt. Durch eine zweistufig ausgeführte Bereichsgruppe, welche auch als Nachschaltgruppe bezeichnet werden kann, wird die Spreizung des Gesamtgetriebes deutlich erhöht und die Anzahl der insgesamt zur Verfügung stehenden Übersetzungsstufen nochmals verdoppelt. Die vor- bzw. nachgeschaltete Übersetzungsstufe kann dabei beispielsweise als Stirnradpaar oder als Planetenradsatz ausgebildet sein.
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Die Antriebswelle und die Abtriebswelle des Getriebes sowie der Getriebeantrieb und der Getriebeabtrieb sind bevorzugt koaxial zueinander angeordnet. Die Antriebswelle und die Abtriebswelle sowie der Getriebeantrieb und der Getriebeabtrieb können jedoch auch derart ausgebildet sein, dass diese beispielsweise achsparallel oder zueinander winklig angeordnet sind. Es ist zudem möglich, dass der Getriebeantrieb und der Getriebeabtrieb auf gegenüberliegenden Seiten des Getriebegehäuses oder auf der gleichen Seite des Getriebegehäuses angeordnet sind. Dadurch kann das Getriebe an unterschiedliche Einbausituation angepasst werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung können auf der Antriebsseite oder auf der Abtriebsseite des Getriebes ein Achsdifferential, ein Verteilerdifferential und/oder eine Kupplung angeordnet sein.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann zum Antrieb von zusätzlichen Aggregaten auf jeder Welle des Getriebes, bevorzugt auf der Antriebswelle oder der Abtriebswelle, ein Nebenabtrieb vorgesehen sein.
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Ein weiterer Vorteil des hier vorgestellten Getriebes besteht darin, dass auf jeder Welle des Getriebes prinzipiell zusätzlich eine elektrische Maschine oder eine sonstige Kraft-/Leistungsquelle angeordnet werden kann. Diese zusätzliche elektrische Maschine oder sonstige Kraft-/Leistungsquelle kann beispielsweise zum Synchronisieren von Elementen des Getriebes verwendet werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Getriebes sieht zur Realisierung der drei Gänge des Getriebes vor, dass in jedem Gang jeweils nur ein Schaltelement geschlossen ist und die anderen beiden Schaltelemente geöffnet sind. Unabhängig davon, ob hydraulisch, pneumatisch, elektromechanisch oder in sonstiger Weise betätigbar, führt dies zu einem geringen Energiebedarf der Schaltelemente, was sich letztendlich vorteilhaft auf den Verbrauch, beispielsweise von Kraftstoff bei einer Brennkraftmaschine als Antriebsquelle, des Fahrzeugs auswirkt. Ein Gangwechsel in einen benachbarten höheren Gang oder in einen benachbarten niedrigeren Gang wird jeweils durch Schließen von einem zuvor geöffneten Schaltelement und durch Öffnen von dem zuvor geschlossenen Schaltelement realisiert.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zumindest eine Zughochschaltung von dem ersten in den zweiten Gang, eine Zugrückschaltung von dem zweiten in den ersten Gang, eine Schubhochschaltung von dem zweiten in den dritten Gang sowie eine Schubrückschaltung von dem dritten in den zweiten Gang als Lastschaltung ausgeführt. Bei der Zughochschaltung von dem ersten in den zweiten Gang und bei der Schubrückschaltung von dem dritten in den zweiten Gang kann eine Lastübernahme durch ein bei dem Gangwechsel zu schließendes reibschlüssiges Schaltelement derart erfolgen, dass ein bei diesem Gangwechsel zu öffnendes formschlüssig ausgebildetes Schaltelement lastfrei ausgelegt werden kann. Bei der Zugrückschaltung von dem zweiten in den ersten Gang bzw. bei der Schubhochschaltung von dem zweiten in den dritten Gang kann eine Last durch ein bei dem Gangwechsel zu öffnendes reibschlüssiges Schaltelement derart aufrechterhalten werden, dass ein bei diesem Gangwechsel zu schließendes formschlüssig ausgebildetes Schaltelement lastfrei eingelegt werden kann.
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Der erfindungsgemäße Antriebsstrang umfasst neben dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Getriebe zumindest ein Antriebsaggregat, wobei die Antriebswelle des Getriebes verdrehfest oder drehelastisch mit einer Abtriebswelle des Antriebsaggregats verbunden bzw. verbindbar ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Antriebsaggregat als elektrische Maschine ausgebildet, die sowohl als Motor als auch als Generator betreibbar ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind der erste Gang, der zweite Gang und der dritte Gang des erfindungsgemäßen Getriebes in Abhängigkeit der Drehrichtung der elektrischen Maschine bzw. der Drehrichtung der Antriebswelle des Getriebes jeweils als Vorwärtsgang oder als Rückwärtsgang darstellbar. Somit können die Gänge des Getriebes bei einer ersten Drehrichtung der elektrischen Maschine als Vorwärtsgänge genutzt werden, während durch eine Ansteuerung der elektrischen Maschine in der zur ersten Drehrichtung umgekehrten zweiten Drehrichtung die Gänge des Getriebes als Rückwärtsgänge genutzt werden. Die Schaltelemente und die Schaltzustände der Schaltelemente sind für die Vorwärtsgänge und für die Rückwärtsgänge identisch. Dadurch können separate Getriebebauteile für die Rückwärtsgänge eingespart werden. Dieser Antriebsstrang ist besonders geeignet für ein Elektrofahrzeug, bei welchem die elektrische Maschine über das Getriebe mit Antriebsrädern des Elektrofahrzeugs verbindbar ist. Zwischen dem Getriebe und den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise ein Differentialgetriebe, wie ein Achsgetriebe angeordnet sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Antriebsstrang als Hybridantriebsstrang ausgebildet und weist zusätzlich zur oben erwähnten elektrischen Maschine eine Brennkraftmaschine auf. Dieser Antriebsstrang ist besonders geeignet für ein Hybridfahrzeug bei welchem sowohl die Brennkraftmaschine als auch die elektrische Maschine über das Getriebe mit den Antriebsrädern des Hybridfahrzeugs verbindbar sind. Zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe kann in herkömmlicher Weise eine steuerbare Reibungskupplung angeordnet sein, durch welche die Triebwelle der Brennkraftmaschine mit der Antriebswelle des Getriebes verbunden werden kann. Die Reibungskupplung kann als Trenn- und Anfahrkupplung sowie als Synchronisationsmittel bei Schaltvorgängen genutzt werden. Alternativ kann als Anfahrelement zwischen der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle des Getriebes auch ein hydrodynamischer Drehmomentwandler angeordnet sein. Außerdem kann zwischen dem Getriebe und den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs auch hier beispielsweise ein Differentialgetriebe, wie ein Achsgetriebe angeordnet sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1: eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes,
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2: eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes,
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3: eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes,
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4: eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes,
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5: eine schematische Ansicht einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes,
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6: eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes und
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7: ein beispielhaftes Schaltschema.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes, wobei das Getriebe eine Antriebswelle AN, eine Abtriebswelle AB, einen ersten Planetenradsatz PR1, einen zweiten Planetenradsatz PR2 sowie drei Schaltelemente B03, B04, K13 umfasst, die alle in einem Gehäuse G des Getriebes angeordnet sind. Beide Planetenradsätze PR1, PR2 sind in diesem Ausführungsbeispiel als einfache Minus-Planetenradsätze ausgebildet. Gemäß der Erfindung kann zumindest einer der Planetenradsätze PR1, PR2 als Plus-Planetenradsatz ausgeführt sein, wenn gleichzeitig die Steg- und Hohlradanbindung getauscht und der Betrag der Standgetriebeübersetzung im Vergleich zu der Ausführung als Minus-Planetenradsatz um 1 erhöht wird. Die Hohlräder der beiden Planetenradsätze PR1, PR2 sind mit H1 und H2 bezeichnet, die Sonnenräder mit S1 und S2, die Planetenräder mit P1 und P2 und die Stege, an denen die genannten Planetenräder P1, P2 rotierbar gelagert sind, sind mit ST1 und ST2 bezeichnet. Das erfindungsgemäße Getriebe weist vier drehbare Wellen auf, die mit den Bezugszeichen 1 bis 4 bezeichnet sind.
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Hinsichtlich der Kopplung der einzelnen Elemente der beiden Planetenradsätze PR1, PR2 untereinander und zur Antriebs- und Abtriebswelle AN, AB ist bei dem Getriebe gemäß 1 folgendes vorgesehen: Das Hohlrad H1 des ersten Planetenradsatzes und die Antriebswelle AN sind verdrehfest miteinander verbunden und bilden die erste drehbare Welle 1 des Getriebes. Ein Steg ST1 des ersten Planetenradsatzes PR1, ein Hohlrad H2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 und die Abtriebswelle AB sind verdrehfest miteinander verbunden und bilden die zweite drehbare Welle 2 des Getriebes. Ein Steg ST2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 bildet die dritte drehbare Welle 3 des Getriebes. Ein Sonnenrad S1 des ersten Planetenradsatzes PR1 und ein Sonnenrad S2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 sind verdrehfest miteinander verbunden und bilden die vierte drehbare Welle 4 des Getriebes.
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Hinsichtlich der Kopplung der drei Schaltelemente B03, B04, K13 an die so beschriebenen Wellen 1 bis 4 des Getriebes ist bei dem Getriebe gemäß 1 folgendes vorgesehen: Das erste Schaltelement B04 ist im Kraftfluss zwischen der vierten Welle 4 und dem Gehäuse des Getriebes angeordnet, das zweite Schaltelement B03 ist im Kraftfluss zwischen der dritten Welle 3 und dem Gehäuse G des Getriebes angeordnet und das dritte Schaltelement K13 ist im Kraftfluss zwischen der ersten Welle 1 und der dritten Welle 3 des Getriebes angeordnet. Gemäß der 1 sind die drei Schaltelemente B03, B04, K13 räumlich gesehen radial zwischen den Planetenradsätzen PR1, PR2 und dem Gehäuse G des Getriebes angeordnet.
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In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Planetenradsätze PR1, PR2 koaxial hintereinander angeordnet, wobei der erste Planetenradsatz PR1 der antriebsnahe Radsatz des Getriebes und der zweite Planentenradsatz PR2 der abtriebsnahe Radsatz des Getriebes ist. Die Antriebswelle AN und die Abtriebswelle AB des Getriebes sowie der Getriebeantrieb und der Getriebeabtrieb sind ebenfalls koaxial zueinander angeordnet. Der Getriebeantrieb und der Getriebeabtrieb befinden sich auf sich gegenüberliegenden Seiten des Getriebes. Die geometrische Lage der beiden Planetenradsätze PR1, PR2 und die räumliche Anordnung der drei Schaltelemente B03, B04, K13 sind jedoch frei wählbar, solange es die Bindbarkeit der Elemente zulässt.
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Bei den drei Schaltelementen B03, B04, K13 handelt es sich um eine erste Bremse B04, eine zweite Bremse B03 und eine erste Kupplung K13. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das als erste Bremse ausgebildete Schaltelement B04 reibschlüssig ausgebildet, während das als zweite Bremse B03 und das als erste Kupplung K13 ausgebildete Schaltelement formschlüssig ausgebildet sind. Mit diesen drei Schaltelementen B03, B04, K13 ist ein selektives Schalten von drei Gängen realisierbar.
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Durch eine derartige Ausführung der Schaltelemente B03, B04, K13 kann der Bauaufwand der Schaltelemente im Vergleich zu einer Ausführungsform bei der alle Schaltelemente B03, B04, K13 reibschlüssig ausgebildet sind, entsprechend reduziert werden. Eine Zughochschaltung von dem ersten in den zweiten Gang, eine Zugrückschaltung von dem zweiten in den ersten Gang, eine Schubhochschaltung von dem zweiten in den dritten Gang sowie eine Schubrückschaltung von dem dritten in den zweiten Gang können vorteilhafterweise als Lastschaltung durchgeführt werden, da die bei diesen Gangwechseln zu schließende bzw. zu öffnende Bremse B04 reibschlüssig ausgebildet ist.
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2 zeigt eine weitere Form der Ausgestaltung des in 1 beschriebenen Getriebes, wobei lediglich auf die Unterschiede zu der in der 1 beschriebenen Ausführungsform eingegangen wird. Im Unterschied zu der in 1 beschriebenen Ausführungsform sind in der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß 2 die beiden formschlüssig ausgebildeten Schaltelemente B03, K13 als Doppelschaltelement DS in einem gemeinsamen Schaltpaket zusammengefasst. Somit wird für die Betätigung der beiden Schaltelemente B03, K13 in vorteilhafter Weise lediglich ein einzelner Aktuator benötigt, welcher in eine erste und eine zweite Betätigungsrichtungen schaltbar ist.
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Die 3 bis 5 zeigen je eine weitere Form der Ausgestaltung des in 1 beschriebenen Getriebes, wobei lediglich auf Unterschiede zu einer zuvor beschriebenen Ausführungsform eingegangen wird. Im Unterschied zu der in 1 beschriebenen Ausführungsform sind in der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß 3 der Getriebeantrieb und der Getriebeabtrieb auf der gleichen Seite des Getriebegehäuses und winklig zueinander angeordnet, während in der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß 4 der zweite Planetenradsatz PR2 als Plus-Planetenradsatz ausgebildet ist. Bei der Ausgestaltung des zweiten Planetenradsatzes PR2 als Plus-Planetenradsatz bildet das Hohlrad H2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 die dritte Welle 3 des Getriebes und der Steg ST2 des zweiten Planetenradsatzes PR2, der Steg ST1 des ersten Planetenradsatzes PR1 und die Abtriebswelle AB sind verdrehfest miteinander verbunden und bilden die zweite Welle 2 des Getriebes.
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Das in 5 schematisch dargestellte Getriebeschema unterscheidet sich von dem in 4 dargestellten Getriebeschema dadurch, dass der Getriebeantrieb und der Getriebeabtrieb winklig zueinander angeordnet sind, wobei der Getriebeabtrieb räumlich gesehen auf der dem ersten Planetenradsatz PR1 abgewandten Seite des zweiten Planetenradsatzes PR2 axial zwischen der ersten und der zweiten Bremse B04, B03 angeordnet ist.
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Das in 6 schematisch dargestellte Getriebe unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Getriebe dadurch, dass dem Getriebe ein Planetenradsatz PR3 vorgeschaltet ist. Der Planetenradsatz PR3 umfasst ein Sonnenrad S3, ein Planetenrad P3 und ein Hohlrad H3. Das Sonnenrad S3 bildet eine fünfte Welle 5, welche mit einer Abtriebswelle eines hier nicht dargestellten Antriebsaggregats, beispielsweise einer elektrischen Maschine, verdrehfest oder drehelastisch verbunden ist. Das Hohlrad H3 ist als verdrehfestes Element ausgebildet und hier verdrehfest mit dem Gehäuse G des Getriebes verbunden. Ein Steg ST3 des Planetenradsatzes PR3 ist mit der ersten Welle 1 des nachgeschalteten Getriebes und somit auch mit dem Hohlrad H1 des ersten Planetenradsatzes PR1 verdrehfest verbunden. Durch den vorgeschalteten Planetenradsatz PR3, welcher hier als Minus-Planetenradsatz ausgebildet ist, kann eine Erhöhung des Antriebsdrehmoments des Antriebsaggregats erreicht werden.
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7 zeigt in einer Tabelle ein beispielhaftes Schaltschema des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß den 1 bis 6. Über ein X in dem jeweiligen Feld wird kenntlich gemacht, welches der Schaltelemente für die Realisierung der einzelnen Gänge geschlossen ist. Der erste Gang ist durch die geschlossene zweite Bremse B03, der zweite Gang ist durch die geschlossene erste Bremse B04 und der dritte Gang ist durch die geschlossene erste Kupplung K13 darstellbar.
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Außerdem ist in der Tabelle die Übersetzung der jeweiligen Gänge beispielhaft angegeben, wobei der erste Gang ein Übersetzungsverhältnis von i = 2,0, der zweite Gang ein Übersetzungsverhältnis von i = 1,385 und der dritte Gang ein Übersetzungsverhältnis von i = 1,0 aufweist. Der dritte Gang kann somit also als so genannter Direktgang ausgeführt sein. Übersetzung und Übersetzungsverhältnis sind hier gleichbedeutend.
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Die Übersetzungen des ersten Ganges und des zweiten Ganges können bevorzugt derart gewählt, dass diese den gesamten Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs abdecken, wodurch ein Gangwechsel von dem ersten in den zweiten Gang als Zughochschaltung bzw. von dem zweiten in den ersten Gang als Zugrückschaltung im performanten Fahrbetrieb immer als Lastschaltung durchführbar ist. Der dritte Gang kann dann als so genannter Schongang ausgebildet sein, wodurch bei höheren Geschwindigkeiten im dritten Gang geringere Drehzahlen vorherrschen. Dies führt zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades sowie zu einer Geräuschreduzierung.
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In Abhängigkeit der Drehrichtung der Antriebswelle des Getriebes sind der erste Gang, der zweite Gang und der dritte Gang des erfindungsgemäßen Getriebes als Vorwärtsgänge oder als Rückwärtsgänge darstellbar. Somit können die Gänge des Getriebes bei einer ersten Drehrichtung der Antriebswelle als Vorwärtsgänge genutzt werden, während durch eine zur ersten Drehrichtung umgekehrten zweiten Drehrichtung der Antriebswelle die Gänge des Getriebes als Rückwärtsgänge darstellbar sind. Die Schaltelemente und die Schaltzustände der Schaltelemente B03, B04, K13 sind für die Vorwärtsgänge und für die Rückwärtsgänge identisch. Dadurch können separate Getriebebauteile für die Rückwärtsgänge eingespart werden.
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Weiter sind der Tabelle gemäß 7 die entsprechenden Gangsprünge der Gänge zu entnehmen. Unter einem Gangsprung ist der Quotient der Übersetzung eines Ganges und eines nächsthöheren Ganges zu verstehen. Dabei weist der Gangsprung von dem ersten Gang zu dem zweiten Gang einen Wert von φ = 1,444 und der Gangsprung von dem zweiten Gang zu dem dritten Gang einen Wert von φ = 1,385 auf.
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Nachfolgend werden für ein Elektrofahrzeug bzw. ein Hybridfahrzeug beispielhaft unterschiedliche Gangwechsel unter Berücksichtigung der Schaltungstypen Zughochschaltung, Zugrückschaltung, Schubhochschaltung und Schubrückschaltung beschrieben, unter der Annahme, dass lediglich die Bremse B04 als reibschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist und die Bremse B03 sowie die Kupplung K13 als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet sind.
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Eine Zughochschaltung, d. h. eine Hochschaltung bei positivem Motormoment, von dem ersten in den zweiten Gang ist wie bereits erwähnt lastschaltbar durchführbar, da die beim Gangwechsel von dem ersten in den zweiten Gang zu schließende Bremse B04 reibschlüssig ausgebildet ist. Bei der Zughochschaltung von dem ersten in den zweiten Gang entsteht an der sich schließenden reibschlüssigen Bremse B04 eine Differenzdrehzahl, wodurch eine Lastübernahme durch die Bremse B04 erfolgen kann, so dass die bei diesem Gangwechsel zu öffnende formschlüssige Bremse B03 lastfrei ausgelegt werden kann. Anschließend erfolgt eine Drehzahlanpassung an den neuen zweiten Gang und die beim Gangwechsel von dem ersten in den zweiten Gang zu schließende reibschlüssige Bremse B04 wird vollständig geschlossen. Somit ist die im Fahrbetrieb häufig auftretende Zughochschaltung von dem ersten in den zweiten Gang lastschaltbar ausführbar.
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Eine Zughochschaltung von dem zweiten in den dritten Gang wird als zugkraftunterbrechende Schaltung ausgeführt, da die beim Gangwechsel von dem zweiten in den dritten Gang zu schließende Kupplung K13 formschlüssig ausgebildet ist und daher durch die Kupplung K13 keine Lastübernahme unter Differenzdrehzahl erfolgen kann. Eine zugkraftunterbrechende Schaltung kann hier akzeptiert werden, da diese vorzugsweise bei bereits höheren Geschwindigkeiten und somit bei geringerer Zugkraft auftritt.
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Eine Zugrückschaltung, d. h. eine Rückschaltung bei positivem Motormoment, von dem zweiten in den ersten Gang ist lastschaltbar durchführbar, da die beim Gangwechsel von dem zweiten Gang in den ersten Gang zu öffnende Bremse B04 reibschlüssig ausgebildet ist. Bei der Zugrückschaltung von dem zweiten in den ersten Gang entsteht an der sich öffnenden reibschlüssigen Bremse B04 eine Differenzdrehzahl, wodurch eine Last durch die Bremse B04 zunächst teilweise aufrechterhalten werden kann, so dass die bei diesem Gangwechsel zu schließende formschlüssige Bremse B03 nach der Drehzahlanpassung lastfrei eingelegt werden kann. Anschließend wird die zu öffnende Bremse B04 vollständig geöffnet und die bereits eingelegte Bremse B03 übernimmt die Last. Die Lastschaltbarkeit der Zugrückschaltung von dem zweiten in den ersten Gang ist sehr vorteilhaft, da bei geringen Fahrgeschwindigkeiten die Zugkraft erhöht werden kann, beispielsweise dann, wenn eine am Getriebeeingang angeordnete elektrische Maschine mit einer Drehzahl unterhalb ihrer so genannten Eckdrehzahl betrieben wird und nicht ihre volle Leistung erbringen kann.
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Eine Zugrückschaltung von dem dritten in den zweiten Gang wird als zugkraftunterbrechende Schaltung ausgeführt, da die beim Gangwechsel von dem dritten in den zweiten Gang zu öffnende Kupplung K13 formschlüssig ausgebildet ist und daher durch die Kupplung K13 keine Last unter Differenzdrehzahl aufrechterhalten werden kann. Eine zugkraftunterbrechende Schaltung kann hier akzeptiert werden, da diese vorzugsweise nur bei höheren Fahrgeschwindigkeiten und langsamer werdendem Fahrzeug auftritt. Bei einer Zugrückschaltung von dem dritten in den zweiten Gang fordert ein Fahrzeugführer in der Regel nur wenig Antriebsleistung an, wodurch eine nur geringe Zugkraftanforderung vorliegt. Bei Antrieben mit elektrischer Maschine als Antriebsaggregat steht oberhalb der so genannten Eckdrehzahl immer die volle Antriebsleistung zur Verfügung. Somit steht auch dann, wenn das Fahrzeug aufgrund einer Steigung langsamer wird, die volle Zugkraft zur Verfügung, solange die Drehzahl der elektrischen Maschine nicht unter die so genannte Eckdrehzahl absinkt.
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Eine Schubrückschaltung, d. h. eine Rückschaltung bei negativem Motormoment, von dem dritten in den zweiten Gang ist lastschaltbar durchführbar, da die beim Gangwechsel von dem dritten in den zweiten Gang zu schließende Bremse B04 reibschlüssig ausgebildet ist. Bei der Schubrückschaltung von dem dritten in den zweiten Gang entsteht an der sich schließenden reibschlüssigen Bremse B04 eine Differenzdrehzahl, wodurch eine Lastübernahme durch die Bremse B04 erfolgen kann, so dass die bei diesem Gangwechsel zu öffnende formschlüssige Kupplung K13 lastfrei ausgelegt werden kann. Anschließend erfolgt eine Drehzahlanpassung an den neuen zweiten Gang und die beim Gangwechsel von dem dritten in den zweiten Gang zu schließende reibschlüssige Bremse B04 wird vollständig geschlossen. Die Lastschaltbarkeit der Schubrückschaltung von dem dritten in den zweiten Gang ist sehr vorteilhaft, da beim elektrischen Bremsen, also beim Rekuperieren, das Fahrzeug langsamer wird und durch eine Schubrückschaltung die elektrische Maschine wieder mit einer höheren Drehzahl betrieben wird. Durch die Schubrückschaltung von dem dritten in den zweiten Gang kann vermieden werden, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine unter die so genannte Eckdrehzahl fällt, bei welcher die elektrische Maschine nicht mehr die volle Leistung liefern kann, wodurch die elektrische Maschine mit besserem Wirkungsgrad betrieben wird.
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Eine Schubrückschaltung von dem zweiten in den ersten Gang wird als zugkraftunterbrechende Schaltung ausgeführt, da die beim Gangwechsel von dem zweiten in den ersten Gang zu schließende Bremse B03 formschlüssig ausgebildet ist und daher durch die Bremse B03 keine Lastübernahme unter Differenzdrehzahl erfolgen kann. Eine zugkraftunterbrechende Schaltung kann hier akzeptiert werden, da beim elektrischen Bremsen, also beim Rekuperieren, zu diesem Schaltpunkt hin das Fahrzeug sehr langsam wird und die volle Leistung der elektrischen Maschine aus Komfortgründen ohnehin nicht abgerufen werden kann.
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Eine Schubhochschaltung, d. h. eine Hochschaltung bei negativem Motormoment, von dem ersten in den zweiten Gang wird als zugkraftunterbrechende Schaltung ausgeführt, da die beim Gangwechsel von dem ersten in den zweiten Gang zu öffnende Bremse B03 formschlüssig ausgebildet ist und daher durch die Bremse B03 keine Last unter Differenzdrehzahl aufrechterhalten werden kann. Eine zugkraftunterbrechende Schaltung kann hier akzeptiert werden, da Schubhochschaltungen von dem ersten in den zweiten Gang in der Praxis eher selten vorkommen, beispielsweise dann, wenn das Fahrzeug trotz Schubmoment bergab beschleunigt.
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Eine Schubhochschaltung von dem zweiten in den dritten Gang ist lastschaltbar durchführbar, da die beim Gangwechsel von dem zweiten in den dritten Gang zu öffnende Bremse B04 reibschlüssig ausgebildet ist. Bei der Schubhochschaltung von dem zweiten in den dritten Gang entsteht an der sich öffnenden reibschlüssigen Bremse B04 eine Differenzdrehzahl, wodurch eine Last durch die Bremse B04 zunächst teilweise aufrechterhalten werden kann, so dass die bei diesem Gangwechsel zu schließende formschlüssige Kupplung K13 nach der Drehzahlanpassung lastfrei eingelegt werden kann. Anschließend wird die zu öffnende Bremse B04 vollständig geöffnet und die bereits eingelegte Kupplung K13 übernimmt die Last.
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Nachfolgend wird beispielhaft ein möglicher Schaltablauf dargestellt. In der Ausgangssituation befindet sich das Getriebe im ersten Gang und das Fahrzeug wird durch das Antriebsaggregat aufgrund einer Fahreranforderung beschleunigt. Hat das Fahrzeug eine vorgebbare Geschwindigkeit erreicht oder liegt an der Antriebswelle des Getriebes eine vorgebbare Drehzahl vor, dann erfolgt eine Zughochschaltung von dem ersten in den zweiten Gang, die wie oben bereits erwähnt als Lastschaltung durchführbar ist. Im zweiten Gang wird das Fahrzeug durch das Antriebsaggregat weiter beschleunigt. Hat das Fahrzeug eine zweite vorgebbare Geschwindigkeit erreicht oder liegt an der Antriebswelle des Getriebes eine zweite vorgebbare Drehzahl vor, dann erfolgt eine Zughochschaltung von dem zweiten in den dritten Gang, welche wie oben bereits erwähnt als zugkraftunterbrochene Schaltung durchgeführt wird. Im dritten Gang kann das Fahrzeug durch das Antriebsaggregat weiter beschleunigt werden. Wird das Fahrzeug anschließend durch beispielsweise eine Bremspedalbetätigung durch den Fahrzeugführer abgebremst, wird das Fahrzeug verzögert und es findet eine Rekuperation statt. Eine als Lastschaltung durchführbare Schubrückschaltung von dem dritten in den zweiten Gang wird dann ausgelöst, wenn das Fahrzeug eine dritte vorgebbare Geschwindigkeit erreicht oder an der Antriebswelle des Getriebes eine dritte vorgebbare Drehzahl vorliegt. Die Ausführung der Schubrückschaltung von dem dritten in den zweiten Gang als Lastschaltung ist hier sehr vorteilhaft, da somit keine Unterbrechung des Rekuperierens stattfindet. Wird das Fahrzeug weiterhin verzögert, dann kann der nun eingelegte zweite Gang bevorzugt bis zu einer Fahrzeuggeschwindigkeit von nahezu Stillstand eingelegt bleiben. Fordert der Fahrzeugführer erneut eine höhere Antriebsleistung an, beispielsweise durch Betätigung eines Fahrpedals, dann erfolgt eine Zugrückschaltung von dem zweiten in den ersten Gang, welche wie oben bereits erwähnt lastschaltbar durchführbar ist. Anschließend kann das Fahrzeug im ersten Gang erneut beschleunigt werden.
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Bezugszeichenliste
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- AN
- Antriebswelle
- AB
- Abtriebswelle
- 1
- erste Welle
- 2
- zweite Welle
- 3
- dritte Welle
- 4
- vierte Welle
- 5
- fünfte Welle
- G
- Gehäuse
- B04
- erstes Schaltelement, erste Bremse
- B03
- zweites Schaltelement, zweite Bremse
- K13
- drittes Schaltelement, erste Kupplung
- DS
- Doppelschaltelement
- PR1
- erster Planetenradsatz
- PR2
- zweiter Planetenradsatz
- PR3
- dritter Planetenradsatz
- S1
- Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes
- S2
- Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes
- S3
- Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes
- P1
- Planetenrad des ersten Planetenradsatzes
- P2
- Planetenrad des zweiten Planetenradsatzes
- P3
- Planetenrad des dritten Planetenradsatzes
- H1
- Hohlrad des ersten Planetenradsatzes
- H2
- Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes
- H3
- Hohlrad des dritten Planetenradsatzes
- ST1
- Steg des ersten Planetenradsatzes
- ST2
- Steg des zweiten Planetenradsatzes
- ST3
- Steg des dritten Planetenradsatzes
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010024147 A1 [0005]
- DE 102010061054 A1 [0006]
