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Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für ein Fahrzeug mit einer Eingangsschnittstelle zur Ankopplung eines Elektromotors, mit einer Doppelkupplungseinrichtung, wobei die Doppelkupplungseinrichtung einen Kupplungseingang und einen ersten sowie einen zweiten Kupplungsausgang aufweist, wobei der Kupplungseingang mit der Eingangsschnittstelle wirkverbunden ist, sowie mit einem Getriebeabschnitt, wobei der Getriebeabschnitt mit dem ersten und dem zweiten Kupplungsausgang wirkverbunden ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit dieser Getriebeanordnung.
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Bei Fahrzeugen wird durch Doppelkupplungen vor allem erreicht, dass Getriebe auch unter Last schaltbar sind. Dies führt dazu, dass Gänge zugkraftunterbrechungsfrei gewechselt werden können, so dass der Fahrkomfort und die Sportlichkeit der Fahrzeuge erhöht wird. Derartige Doppelkupplungen sind mittlerweile weit verbreitet und werden beispielsweise von VW in einem Getriebe mit der Bezeichnung „Direktschaltgetriebe“ seit 2003 eingesetzt. Die
5 der
DE 10 2010 024 604 A1 und die
3 der
US 2012/ 0 227 732 A1 bilden weiteren Stand der Technik.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Getriebeanordnung für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welche in modernen Fahrzeugen eingesetzt werden kann. Diese Aufgabe wird durch eine Getriebeanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist somit eine Getriebeanordnung, welche für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um einen Personenkraftwagen, einen Bus, einen Lastkraftwagen, etc.
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Die Getriebeanordnung weist eine Eingangsschnittstelle zur Ankopplung eines Motors auf. Vorzugsweise weist die Getriebeanordnung nur eine einzige Eingangsschnittstelle zur Ankopplung des Motors auf. Der Motor ist besonders bevorzugt als Elektromotor ausgebildet und bildet optional einen Teil der Getriebeanordnung. Der Elektromotor erlaubt es vorzugsweise, das Fahrzeug auf Geschwindigkeiten > 50 km/h zu beschleunigen. Die Eingangsschnittstelle kann als eine reale oder konstruktive Schnittstelle ausgebildet sein, alternativ ist diese als eine virtuelle Schnittstelle, wie zum Beispiel als ein Wellenabschnitt, realisiert.
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Die Getriebeanordnung weist eine Doppelkupplungseinrichtung auf, wobei die Doppelkupplungseinrichtung einen Kupplungseingang und einen ersten und einen zweiten Kupplungsausgang umfasst. Die Doppelkupplungseinrichtung ist ausgebildet, einen Momentenpfad innerhalb der Doppelkupplungseinrichtung wahlweise von dem Kupplungseingang zu dem ersten oder alternativ zu dem zweiten Kupplungsausgang zu führen. Optional ergänzend kann die Doppelkupplungseinrichtung auch beide Momentenpfade öffnen und dadurch die Doppelkupplungseinrichtung in einen Neutralzustand setzen. Es ist vorgesehen, dass der Kupplungseingang mit der Eingangsschnittstelle wirkverbunden ist. Besonders bevorzugt ist der Kupplungseingang mit der Eingangsschnittstelle drehfest verbunden. In einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung, wobei der Motor als der Elektromotor ausgebildet ist, ist der Kupplungseingang mit einer Rotorwelle des Elektromotors drehfest und besonders bevorzugt unlösbar verbunden.
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Die Getriebeanordnung weist einen Getriebeabschnitt auf, wobei der Getriebeabschnitt mit dem ersten und dem zweiten Kupplungsausgang wirkverbunden ist. Vorzugsweise bildet der Getriebeabschnitt zwei Teilgetriebeabschnitte aus, welche wahlweise über den ersten Kupplungseingang oder alternativ über den zweiten Kupplungseingang mit der Eingangsschnittstelle wirkverbunden werden können.
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Vorzugsweise bilden die Doppelkupplungseinrichtung und der Getriebeabschnitt ein Schaltgetriebe, insbesondere ein Zweigang - Schaltgetriebe.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Getriebeabschnitt als ein Planetengetriebe ausgebildet ist. Das Planetengetriebe ist insbesondere als ein Stirnradplanetengetriebe realisiert. Es umfasst ein Hohlrad, einen Planetenträger sowie einen Satz Doppelplaneten. Die Doppelplaneten weisen jeweils einen ersten und einen zweiten Planetenradabschnitt auf, wobei der erste und der zweite Planetenradabschnitt zueinander koaxial angeordnet und miteinander drehfest verbunden sind. Der erste und der zweite Planetenradabschnitt weisen unterschiedliche Teilkreisdurchmesser auf. Die Doppelplaneten sind auf dem Planetenträger drehbar angeordnet. Es ist vorgesehen, dass einer der Planetenradabschnitte mit dem Hohlrad kämmt. Vorzugsweise ist das Hohlrad stationär angeordnet.
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Das Planetengetriebe weist ferner ein erstes und ein zweites Sonnenrad auf, wobei das erste Sonnenrad mit dem ersten Kupplungsausgang und das zweite Sonnenrad mit dem zweiten Kupplungsausgang wirkverbunden sind. Das erste Sonnenrad kämmt mit dem ersten Planetenradabschnitt, das zweite Sonnenrad kämmt mit dem zweiten Planetenradabschnitt. Somit wird über den ersten Kupplungsausgang, die erste Sonne, den ersten Planetenradabschnitt und das Hohlrad der erste Teilgetriebeabschnitt und durch den zweiten Kupplungsausgang, das zweite Sonnenrad und den zweiten Planetenradabschnitt der zweite Teilgetriebeabschnitt realisiert, wobei der erste und der zweite Teilgetriebeabschnitt mit den Planetenträgern einen gemeinsamen Getriebeabschnittsausgang aufweisen.
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Die beschriebene Getriebeanordnung hat den Vorteil, dass damit ein lastschaltfähiges, zweigängiges Getriebe konzipiert ist, welches den Bauraumvorteil eines reduzierten Planetengetriebes nutzt und flexibel hinsichtlich des Stufensprungs der zwei Gänge ist. Die Übersetzung, welche zum einen durch das erste Sonnenrad und den ersten Planetenradabschnitt und zum anderen durch das zweite Sonnenrad und den zweiten Planetenradabschnitt vorgegeben oder zumindest mitbestimmt ist, kann beliebig ausgeführt werden, sodass die Getriebeanordnung an die gewünschten Übersetzungen angepasst werden können. Durch die Doppelkupplungseinrichtung wird erreicht, dass zwischen den Teilgetriebeabschnitten und somit zwischen den durch die Teilgetriebeabschnitte realisierten Übersetzungen lastschaltfähig und/oder zugunterbrechungsfrei umgeschaltet werden kann. Damit genügt die Getriebeanordnung hohen Anforderungen hinsichtlich Schaltkomfort und Fahrdynamik.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der erste Planetenradabschnitt einen größeren Teilkreisdurchmesser als der zweite Planetenradabschnitt auf, wobei der zweite Planetenradabschnitt mit dem Hohlrad kämmt. Dadurch, dass der zweite Planetenradabschnitt und damit der kleinere Planetenradabschnitt mit dem Hohlrad kämmt, wird Bauraum in radialer Richtung in Bezug zu einer Hauptachse der Getriebeanordnung eingespart, sodass die Getriebeanordnung sehr kompakt ausgeführt werden kann.
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Es ist vorgesehen, dass die Doppelkupplungseinrichtung eine erste Kupplung mit dem ersten Kupplungsausgang und eine zweite Kupplung mit dem zweiten Kupplungsausgang aufweist, wobei die erste Kupplung die zweite Kupplung konzentrisch umschließt. In dieser Architektur der Doppelkupplungseinrichtung kann insbesondere Bauraum in axialer Richtung eingespart werden.
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Es ist besonders bevorzugt, dass die Getriebeanordnung zweigängig ausgebildet ist. Eine zweigängige Ausbildung stellt einen zeitgemäßen Kompromiss zwischen Schaltkomfort und Einsparung von Komponenten und damit verbunden Einsparung von Gewicht, etc. der Getriebeanordnung dar.
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Optional weist die Getriebeanordnung eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Doppelkupplungseinrichtung auf. Es ist vorgesehen, dass die Getriebeanordnung mindestens oder genau zwei Gangzustände einnehmen kann, wobei in einem Gangzustand die erste Kupplung geschlossen und die zweite Kupplung geöffnet und in dem anderen Gangzustand die erste Kupplung geöffnet und die zweite Kupplung geschlossen ist. Auf diese Weise wird bei jedem Gangübergang zugleich eine Kupplung geöffnet und die andere Kupplung geschlossen, sodass das lastfähige Umschalten realisiert ist.
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Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung weist die Getriebeanordnung eine Abschlussgetriebestufe - auch Final Drive - auf, wobei die Abschlussgetriebestufe einen Stufeneingang und einen Stufenausgang aufweist. Es ist vorgesehen, dass der Stufeneingang mit dem Planetenträger wirkverbunden, vorzugsweise drehfest gekoppelt ist. Auf diese Weise wird der Momentenpfad ausgehend von dem Getriebeabschnitt über die Abschlussgetriebestufe weitergeleitet.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist die Getriebeanordnung eine Differentialeinrichtung auf, wobei die Differentialeinrichtung einen Differentialeingang und zwei Differentialausgänge umfasst. Der Differentialeingang ist mit dem Planetenträger oder mit dem Stufenausgang wirkverbunden. In Abhängigkeit der Ausgestaltung der Getriebeanordnung kann nämlich auch auf die Abschlussgetriebestufe verzichtet werden, sodass dann die Differentialeinrichtung unmittelbar mit dem Planetenträger gekoppelt ist.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist die Doppelkupplungseinrichtung, der Getriebeabschnitt und optional ergänzend die Abschlussgetriebestufe und/oder die Differentialeinrichtung koaxial zueinander angeordnet. Vorzugsweise wird ein Differentialausgang als eine Ausgangswelle koaxial durch die Doppelkupplungseinrichtung und optional ergänzend durch den Elektromotor durchgeführt.
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Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Getriebeanordnung als eine elektrische Achse ausgebildet ist, wobei die Hauptachse der Getriebeanordnung parallel oder identisch zu einer Fahrzeugachse ist, insbesondere eine angetriebene Fahrzeugachse des Fahrzeugs bildet.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug eine Getriebeanordnung aufweist, wie diese zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Getriebeanordnung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Getriebeanordnung 1 für ein Fahrzeug 2 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Getriebeanordnung 1 bildet eine elektrische Achse in dem Fahrzeug 2 und dient zum Antrieb zweier angetriebener Räder 3a, b des Fahrzeugs 2.
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Die Getriebeanordnung 1 umfasst einen Elektromotor 4 oder ist mit diesem wirkverbunden, wobei der Elektromotor einen Stator 5 und einen Rotor 6 aufweist. Der Rotor 6 ist drehbar relativ zu einer Hauptdrehachse H gelagert. Der Rotor 6 des Elektromotors 4 ist mit einer Eingangsschnittstelle 7 der Getriebeanordnung 1 drehfest und unlösbar verbunden.
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Die Getriebeanordnung 1 weist eine Doppelkupplungseinrichtung 8, einen Getriebeabschnitt 9, eine Abschlussgetriebestufe 10 sowie eine Differentialeinrichtung 11 auf. Die Doppelkupplungseinrichtung 8, der Getriebeabschnitt 9, die Abschlussgetriebestufe 10 und die Differentialeinrichtung 11 sind koaxial zu der Hauptdrehachse H angeordnet. Die Doppelkupplungseinrichtung 8 weist einen Kupplungseingang 8.0 auf, welcher drehfest mit der Eingangsschnittstelle 7 verbunden ist. Ferner weist die Doppelkupplungseinrichtung 8 einen ersten Kupplungsausgang 8.1 und einen zweiten Kupplungsausgang 8.2 auf. Die Doppelkupplungseinrichtung 8 weist eine erste Kupplung 8.3 und eine zweite Kupplung 8.4 auf. Die Kupplungen 8.3, 8.4 sind als Reibkupplungen, z.B. als Lamellenkupplungen, ausgeführt.
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Die Kupplungen 8.3, 8.4 sind konzentrisch zueinander angeordnet und/oder in radialer Richtung zu der Hauptdrehachse H überlappend angeordnet. Die Doppelkupplungseinrichtung 8 kann mit einer Steuereinrichtung 13 verbunden sein, welche eine Ansteuerung der Doppelkupplungseinrichtung 8 erlaubt, sodass wahlweise der erste Kupplungsausgang 8.1 mit dem Kupplungseingang 8.0 oder alternativ der zweite Kupplungsausgang 8.2 mit dem Kupplungseingang 8.0 drehfest verbunden ist. Alternativ können beide Kupplungen 8.3 und 8.4 geöffnet sein, sodass eine Neutralstellung gegeben ist.
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Der Getriebeabschnitt 9 ist als ein Planetengetriebe ausgebildet und weist ein gestellfest oder stationär angeordnetes Hohlrad 9.3, einen Planetenträger 9.4, eine erste Sonne 9.1 und eine zweite Sonne 9.2 auf. Die erste Sonne 9.1 ist mit dem ersten Kupplungsausgang 8.1 drehfest verbunden. Die zweite Sonne 9.2 ist mit dem zweiten Kupplungsausgang 8.2 drehfest verbunden.
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Auf dem Planetenträger 9.4 sind ein Satz Doppelplanetenräder 9.5 drehbar in einem Teilkreis um die Hauptdrehachse H angeordnet, wobei die Doppelplanetenräder 9.5 einen ersten Planetenradabschnitt 9.6 und einen zweiten Planetenradabschnitt 9.7 aufweisen. Der erste Planetenradabschnitt 9.6 kämmt mit dem ersten Sonnenrad 9.1. Der zweite Planetenradabschnitt 9.7 kämmt zum einen mit dem zweiten Sonnenrad 9.2 und zum anderen mit dem Hohlrad 9.3. Damit kann ausgehend von der Eingangsschnittstelle 7 über die Doppelkupplungseinrichtung 8 ein Drehmoment wahlweise über das erste Sonnenrad 9.1, die Doppelplanetenräder 9.5 in den Planetenträger 9.4 geleitet werden, sodass für diesen Momentenpfad ein erstes Teilgetriebe in dem Getriebeabschnitt 9 gebildet. Alternativ und in einer anderen Kupplungsstellung der Doppelkupplungseinrichtung 8 kann das Moment über das zweite Sonnenrad 9.2, die zweiten Planetenradabschnitte 9.7 in den Planetenträger 9.4 geleitet werden. Der Planetenträger 9.4 bildet damit einen gemeinsamen Ausgang aus dem Getriebeabschnitt 9. Der zweite Momentenpfad bildet ein zweites Teilgetriebe in dem Getriebeabschnitt 9.
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Seriell hinter dem Getriebeabschnitt 9 ist die Abschlussgetriebestufe 10 angeordnet, welche ebenfalls als ein Planetengetriebe ausgebildet ist. Ein Stufeneingang 10.1 ist drehfest mit dem Planetenträger 9.4 verbunden. Ein Stufenausgang 10.2 bildet den Eingang in die Differentialeinrichtung 11. Die Abschlussgetriebestufe 10 weist ein Sonnenrad 10.3, einen Satz Planetenräder 10.4, welche auf einem Planetenträger 10.5, welcher den Stufenausgang 10.2 bildet, drehbar gelagert sind sowie ein Hohlrad 10.6. Die Abschlussgetriebestufe 10 bildet einen Final Drive in der Getriebeanordnung 1.
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Der Stufenausgang 10.2 ist drehfest mit einem Differentialeingang 11.1 verbunden. Die Differentialeinrichtung 11 verteilt das gegebenenfalls übersetzte oder untersetzte Drehmoment des Elektromotors 4 auf zwei Ausgangswellen 12.1 und 12.2, wobei die Ausgangswelle 12.1 als eine zentrale Welle koaxial durch die Abschlussgetriebestufe 10, den Getriebeabschnitt 9, die Doppelkupplungseinrichtung 8 und auch den Elektromotor 4 geführt ist. Die Differentialeinrichtung 11 weist einen Planetenträger 11.2 auf, auf dem zwei Sätze Planetenräder 11.3 und 11.4 drehbar angeordnet sind. Die Planetenräder 11.3 und 11.4 kämmen paarweise miteinander. Zudem kämmt der Satz Planetenräder 11.3 mit dem als Hohlrad 11.5 ausgebildeten Differentialeingang 11.1. Die Planetenräder 11.4 kämmen dagegen mit einem als Differentialausgang 11.6 ausgebildeten Sonnenrad 11.7, welches mit der Ausgangswelle 12.2 drehfest verbunden ist. Der andere Differentialausgang 11.8 wird durch den Planetenträger 11.2 gebildet, welcher mit der Ausgangswelle 12.1 drehfest verbunden ist.
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Es ist zu unterstreichen, dass bis auf die Doppelkupplungseinrichtung 8 keine weiteren Trennelemente in der Getriebeanordnung 1 angeordnet sind.
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Im Betrieb kann über die Doppelkupplungseinrichtung
8 ein erster Gangzustand eingestellt werden, wobei der Kupplungseingang
8.0 drehfest mit dem ersten Kupplungsausgang
8.1 gesetzt wird und der Kupplungsausgang
8.2 dagegen freiläuft. In einem zweiten Gangzustand wird der Kupplungsausgang
8.1 freilaufend gesetzt und der zweite Kupplungsausgang
8.2 wird drehfest mit dem Kupplungseingang
8.0 gesetzt. Daraus ergibt sich das folgende Schaltschema der Getriebeanordnung
1:
| Gang | Kupplung | Kupplung |
| | 8.3 | 8.4 |
| 1 | X | O |
| 2 | O | X |
mit:
- O = nicht geschaltet
- X = geschaltet
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Nachdem der erste Planetenradabschnitt 9.6 einen größeren Teilkreisdurchmesser aufweist als der zweite Planetenradabschnitt 9.7 werden in dem Getriebeabschnitt 9 zwei unterschiedliche Übersetzungen realisiert. Die Übersetzungen werden durch das Verhältnis der Teilkreisdurchmesser des ersten Sonnenrads 9.1 und des Teilkreisdurchmessers des ersten Planetenradabschnitts 9.6 einerseits und durch das Verhältnis des Teilkreisdurchmessers des zweiten Sonnenrads 9.2 und des zweiten Planetenradabschnitts 9.7 definiert. Diese sind somit in weiten Bereichen einstellbar und können in Abhängigkeit der gewünschten Übersetzung der als Zweiganggetriebe ausgebildeten Getriebeanordnung 1 dimensioniert werden.
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Die Abschlussgetriebestufe 10 kann auch entfallen und hängt von dem Bauraum und dem benötigten Gesamtübersetzungsverhältnis ab. Es ist auch denkbar, das Hohlrad 9.3 in dem Durchmesser zu vergrößern mit dem Ziel, die gewünschte Gesamtübersetzung ohne die Abschlussgetriebestufe zu erreichen. Die Differentialeinrichtung 11 kann - wie dargestellt - koaxial zu der Hauptdrehachse H angeordnet sein oder z. B. achsparallel zu dem Elektromotor 4 angeordnet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebeanordnung
- 2
- Fahrzeug
- 3a, b
- angetriebene Räder
- 4
- Elektromotor
- 5
- Stator
- 6
- Rotor
- 7
- Eingangsschnittstelle
- 8
- Doppelkupplungseinrichtung
- 8.0
- Kupplungseingang
- 8.1
- erster Kupplungsausgang
- 8.2
- zweiter Kupplungsausgang
- 8.3
- erste Kupplung
- 8.4
- zweite Kupplung
- 9
- Getriebeabschnitt
- 9.1
- erste Sonne
- 9.2
- zweite Sonne
- 9.3
- Hohlrad
- 9.4
- Planetenträger
- 9.5
- Doppelplanetenräder
- 9.6
- erster Planetenradabschnitt
- 9.7
- zweiter Planetenradabschnitt
- 10
- Abschlussgetriebestufe
- 10.1
- Stufeneingang
- 10.2
- Stufenausgang
- 10.3
- Sonnenrad
- 10.4
- Planetenräder
- 10.5
- Planetenträger
- 10.6
- Hohlrad
- 11
- Differentialeinrichtung
- 11.1
- Differentialeingang
- 11.2
- Planetenträger
- 11.3
- Planetenräder
- 11.4
- Planetenräder
- 11.5
- Hohlrad
- 11.6
- Differentialausgang
- 11.7
- Sonnenrad
- 11.8
- Differentialausgang
- 12.1
- Ausgangswelle
- 12.1
- Ausgangswelle
- 13
- Steuereinrichtung
- H
- Hauptdrehachse
