DE102017223758A1

DE102017223758A1 - Getriebeanordnung

Info

Publication number: DE102017223758A1
Application number: DE102017223758.9A
Authority: DE
Inventors: Johannes Gültlinger
Original assignee: Getrag BV and Co KG
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2019-06-27

Abstract

(57) Die Erfindung betrifft Getriebeanordnung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Getriebe (20), das dazu vorgesehen ist, mit einer ersten Antriebsmaschine (11), insbesondere mit einem Verbrennungsmotor, gekoppelt zu werden, und einem zweiten Getriebe (50), das dazu vorgesehen ist, mit einer zweiten Antriebsmaschine (12), insbesondere mit einem Elektromotor, gekoppelt zu werden, wobei das erste und das zweite Getriebe (20,50) zum Zusammenführen der Antriebsleistungen der Antriebsmaschinen (11,12) mit einer Getriebeausgangswelle (31) koppelbar sind, wobei die Getriebeausgangswelle (31) mit einem Differential gekoppelt ist und wobei das erste und das zweite Getriebe (20,50) zum Zusammenführen der Antriebsleistungen der Antriebsmaschinen (11,12) zusätzlich mittels einem gemeinsam genutzten Losrad (41) gekoppelt sind, das dazu ausgelegt ist, mittels einer Schaltkupplung (41) mit der Abtriebswelle (31) gekoppelt zu werden, wobei die Schaltkupplung (41) ferner dazu ausgelegt ist, das erste Getriebe (20) mit der Getriebeausgangswelle (31) zu koppeln.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Getriebe, das dazu vorgesehen ist, mit einer ersten Antriebsmaschine, insbesondere mit einem Verbrennungsmotor, gekoppelt zu werden, und einem zweiten Getriebe, das dazu vorgesehen ist, mit einer zweiten Antriebsmaschine, insbesondere mit einem Elektromotor, gekoppelt zu werden.
Getriebeanordnungen der eingangs genannten Art sind vielfältig aus dem Stand der Technik bekannt geworden und stellen eine von vielen Möglichkeit dar, Getriebeanordnungen zu hybridisieren. Durch die Aufteilung der Getriebeanordnung in zwei separate Getriebe bzw. Getriebestränge werden möglichst wenige Komponenten mit dem Summendrehmoment, das sich aus der Summe der Drehmomente der ersten und der zweiten Antriebsmaschine ergibt, beaufschlagt. So zeigt die DE 10 2011 117 853 A1 eine Getriebeanordnung mit zwei Antriebsmaschinen, deren Momenten- bzw. Leistungszusammenführung an der Getriebeausgangswelle erfolgt, wobei die Getriebeausgangwelle beiden Getrieben zugeordnet ist. Die Getriebeanordnung kann dadurch leichter gebaut werden.
Auch sind dem Stand der Technik Getriebeanordnungen bekannt geworden, die es erlauben, die Summendrehmomente beider Getriebe je nach Betriebsmodus auf unterschiedliche Komponenten aufzubringen. So offenbart die DE 10 2014 210 042 A1 eine Getriebeanordnung, die in einem Betriebsmodus eine Getriebeausgangswelle mit dem Summendrehmoment beaufschlagt, während in einem weiteren Betriebsmodus stattdessen eine Komponente, insbesondere ein Losrad, mit dem Summendrehmoment beaufschlagt wird. Die DE 102015221780 A1 zeigt einen zusätzlich schaltbaren Summendrehmomentpunkt an dem Differential der Getriebeanordnung. In allen dargelegten Fällen können jedoch beide Getriebe nach Bedarf miteinander gekoppelt werden, was die Anzahl an schaltbaren Gängen erhöht. Zudem wird die Getriebeanordnung jeweils um eine Standladefunktion erweitert, sobald eine Kopplung zwischen beiden Getrieben und beiden Antriebsmotoren besteht.
Jedoch bleibt das Bedürfnis bestehen, jenen Stand der Technik hinsichtlich der axialen Baulänge zu verbessern, um den Package-Anforderungen, insbesondere den Package-Anforderungen in modernen Kraftfahrzeugen, gerecht zu werden.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Getriebeanordnung nach Anspruch 1 mit einem ersten Getriebe, das dazu vorgesehen ist, mit einer ersten Antriebsmaschine, insbesondere mit einem Verbrennungsmotor, gekoppelt zu werden, und einem zweiten Getriebe, das dazu vorgesehen ist, mit einer zweiten Antriebsmaschine, insbesondere mit einem Elektromotor, gekoppelt zu werden, wobei das erste und das zweite Getriebe zum Zusammenführen der Antriebsleistungen der Antriebsmaschinen mit einer Getriebeausgangswelle koppelbar sind, wobei die Getriebeausgangswelle mit einem Differential gekoppelt ist und wobei das erste und das zweite Getriebe zum Zusammenführen der Antriebsleistungen der Antriebsmaschinen zusätzlich mittels einem gemeinsam genutzten Losrad gekoppelt sind, das dazu ausgelegt ist, mittels einer Schaltkupplung mit der Abtriebswelle gekoppelt zu werden, wobei die Schaltkupplung ferner dazu ausgelegt ist, das erste Getriebe mit der Getriebeausgangswelle zu koppeln.
Sofern in der vorliegenden Schrift von gekoppelt oder koppeln die Rede ist, so ist damit der Pfad oder die Herstellung eines Pfads zur Leistungsübertragung zwischen wenigstens zwei Komponenten gemeint.
Die Schaltkupplung ist derart ausgebildet, dass sie zumindest zwei Schaltstellungen einnehmen kann. So erfolgt in einer ersten Schaltstellung eine Kopplung des von beiden Getrieben gemeinsam genutzten Losrads und der Getriebeausgangswelle. In einer zweiten Schaltstellung erfolgt die Kopplung des ersten Getriebes und der Getriebeausgangswelle.
Die Schaltkupplung kann als eine Synchronschaltkupplung oder als eine lastschaltfähige Reibkupplung ausgestaltet sein.
Die Schaltkupplung ermöglicht die Einsparung einer zusätzlichen Schaltkupplung, die notwendig wäre, um das erste Getriebe mit der Getriebeausgangswelle zu koppeln. Durch die Doppelnutzung kann eine Schaltkupplung eingespart und so die Getriebeanordnung axial kürzer gebaut werden. Die Aufgabe ist hiermit vollständig gelöst.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das von beiden gemeinsam genutzte Losrad eine vierte Gangstufe des ersten Getriebes ausbildet. Zugleich bildet das von beiden gemeinsam genutzte Losrad eine zweite Gangstufe des zweiten Getriebes aus.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das von beiden Getrieben gemeinsam genutzte Losrad mit einem dem zweiten Getriebe zugeordneten Losrad gekoppelt ist, wobei das dem zweiten Getriebe zugeordnete Losrad mittels einer Maschinenkupplung mit einer Maschinenwelle koppelbar ist, wobei die Maschinenwelle mit dem Elektromotor gekoppelt ist und wobei das von beiden Getrieben gemeinsam genutzte Losrad und das dem zweiten Getriebe zugeordnete Losrad eine Radebene ausbilden, die axial zwischen der Maschinenkupplung und der Schaltkupplung angeordnet ist. Durch diese Anordnung ergibt eine besonders axial und radial kompakte Baulänge der Getriebeanordnung.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass ein dem ersten Getriebe zugeordnetes Festrad mit dem von beiden Getrieben gemeinsam genutzten Losrad gekoppelt ist. So wird zur Einrichtung einer Gangstufe des ersten Getriebes keine weitere Schaltkupplung benötigt.
Nach einer Weiterbildung der Getriebeanordnung ist ein dritter Antriebsmotor, insbesondere ein Elektromotor über eine Zahnradanbindung mit dem ersten Getriebe gekoppelt ist, wobei die Zahnradanbindung des dritten Antriebsmotors an das erste Getriebe axial zur Maschinenschaltkupplung ausgerichtet ist. Die Zahnradanbindung kann als dem Getriebefachmann bekannten Riemengetriebe oder Zahnradstufe ausgebildet sein. Durch diese axiale Ausrichtung zur Maschinenschaltkupplung erfolgt eine günstige Anbindung, die die Getriebeanordnung axial kaum verlängert, da an dieser Position aufgrund der Maschinenschaltkupplung kein Gangrad im ersten Getriebe angeordnet werden kann.
Ferner sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung vor, dass das erste Getriebe als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist. Das Doppelkupplungsgetriebe wird bevorzugt automatisiert geschaltet.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen genauer beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung.
2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung nach 1, wobei zusätzlich ein dritter Antriebsmotor an das erste Getriebe angebunden ist.
3 eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Getriebeanordnung, wobei das erste Getriebe als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist.

1 zeigt eine Getriebeanordnung 1 mit einem ersten Getriebe 20 und einem zweiten Getriebe 50. Mittels einer Anfahrkupplung 21 kann eine Antriebsleistung von einer ersten Antriebsmaschine 11 (nicht gezeigt), insbesondere von einem Verbrennungsmotor, in das erste Getriebe 20 eingeleitet werden. Eine Eingangswelle 22 ist an die Anfahrkupplung 21 gekoppelt, sodass diese durch die Anfahrkupplung 21 getrieben werden kann. An der Eingangswelle 22 sind mehrere Festräder 24,25,26,27 angeordnet, die jeweils mit Losrädern 241,40,261,271 in Zahneingriff stehen. Die Losräder 241,40,261,271 sind drehbar an einer Getriebeausgangswelle 31 gelagert, wobei die Getriebeausgangswelle ein Abtriebszahnrad 30 aufweist, welches in Zahneingriff mit einem Differential (nicht gezeigt) steht. Das Differential ist wiederum mit Abtrieb, also den Rädern des Kraftfahrzeugs verbunden, um diese anzutreiben.
Mittels Schaltkupplungen 23,40 ist eine drehfeste Koppelung der Losräder 241,40,261,271 mit der Getriebeausgangswelle 31 möglich, um eine erste, zweite, dritte und vierte Gangstufe 1, 2, 3, 4 im ersten Getriebe 20 einzurichten. Eine Leistungsübertragung von der ersten Antriebsmaschine hin zur Anfahrkupplung 21, der Eingangswelle 22 zur Getriebeausgangswelle 31 bis hin zum Abtrieb ist so möglich.
Das zweite Getriebe 50 umfasst eine Maschinenwelle 51, die über eine Zahnradstufe 121 mit einem zweiten Antriebsmotor 12, insbesondere einem Elektromotor, gekoppelt ist. An der Maschinenwelle 51 ist ein Losrad 54 angeordnet, das mit einem Festrad 541 in Zahneingriff steht. Mittels einer Maschinenkupplung 52 kann eine drehfeste Kopplung von dem Losrad 54 und der Maschinenwelle 51 eingerichtet werden, um eine erste Gangstufe im zweiten Getriebe 50 einzurichten, sodass eine Antriebsleistung der zweiten Antriebsmaschine an die Maschinenwelle und hin zur Getriebeausgangswelle und somit zum Abtrieb übertragen werden kann. Das Festrad 541 steht ausschließlich mit dem Losrad 54 in Zahneingriff, sodass die Übersetzung dessen Gangstufe unabhängig von anderen Gangstufen gewählt werden kann.
Ferner ist an der Maschinenwelle 51 ein dem zweiten Getriebe zugeordnetes Losrad 53 drehbar gelagert, welches ebenfalls mittels der Maschinenkupplung 52 mit der Maschinenwelle 51 und somit der zweiten Antriebsmaschine 12 gekoppelt werden kann. Zudem steht das Losrad 53 mit dem Losrad 41 in Zahneingriff. Um eine Gangstufe im zweiten Getriebe einzurichten, welche das Losrad 53 in den Leistungspfad hin zum Abtrieb einschließt, muss nun die Maschinenkupplung eine drehfeste Verbindung zwischen dem Losrad 53 und der Maschinenwelle 51 herstellen. Ferner muss das Losrad 41 mittels der Schaltkupplung 40 mit der Getriebeausgangswelle 31 drehfest gekoppelt werden, um eine zweite Gangstufe im zweiten Getriebe 50 einzurichten.
Die Schaltkupplung 40 koppelt also in einer ersten Schaltstellung das von beiden Getrieben gemeinsam genutzte Losrad 41 mit der Getriebeausgangswelle. In einer zweiten Schaltstellung koppelt die Schaltkupplung 40 das Losrad 241, welches dem ersten Getriebe 20 zugeordnet ist, mit der Getriebeausgangswelle 31.
Das von beiden Getrieben gemeinsam genutzte Losrad 41 steht somit mit Zahnrädern in Zahneingriff, die dem ersten, als auch dem zweiten Getriebe 20,50 zugeordnet sind. Der Leistungssummenpunkt beider Antriebsmotoren liegt nun am von beiden Getrieben gemeinsam genutzten Losrad 41, sofern im ersten Getriebe die vierte Gangstufe und im zweiten Getriebe die zweite Gangstufe gefahren wird. In anderen Worten ausgedrückt sind das dem von beiden Getriebe gemeinsam genutzte Losrad 41 und das dem ersten Getriebe zugeordnete Festrad 25 miteinander gekoppelt. Zugleich ist das von beiden Getrieben gemeinsam genutzte Losrad 41 mit dem dem zweiten Getriebe zugeordneten Losrad 53 gekoppelt.
Wird im ersten Getriebe 20 die vierte Gangstufe getrieben, während im zweiten Getriebe 50 die erste Gangstufe gefahren wird, liegt der Leistungssummenpunkt an der Getriebeausgangswelle 31. So ergeben sich eine Vielzahl von kombinierten, hybridisierten Gangstufen, je nach geschalteten Gangstufen im ersten und geschalteten Gangstufen im zweiten Getriebe 20,50.
Um die zweite Antriebsmaschine 12 generatorisch betreiben zu können, während das Kraftfahrzeug steht (Standladebetrieb), fließt Antriebsleistung von der ersten Antriebsmaschine über das von beiden Getrieben gemeinsam genutzte Losrad 41 ins zweite Getriebe 50 und letztendlich zum zweiten Antriebsmotor 12. Dabei ist das gemeinsam genutzte Losrad 41 von der Getriebeausgangswelle 31 entkoppelt und das dem zweiten Getriebe zugeordnete Losrad 53 mittels der Maschinenkupplung 52 mit der Maschinenwelle 51 gekoppelt ist.
Die Losräder 241,40,261,271, die Festräder 24,25,26,27 und die Zahnradstufe 121 nehmen in ihrer axialen Ausrichtung an den jeweiligen Wellen 22,31,50 sechs Radebenen E1,E2,E3,E4,E5,E6 ein.
In der ersten Radebene E1 ist das Festrad 24 und das dem ersten Getriebe zugeordnete Losrad 241 angeordnet. Die zweite Radebene E2 umfasst die Zahnradstufe 121. In dieser Ebene ist zugleich auch noch die Schaltkupplung 40 angeordnet. In der dritten Radebene E3 ist das Festrad 25, das von beiden gemeinsam genutzte Losrad 41 und das dem zweiten Getriebe zugeordnete Losrad 53 angeordnet. Die vierte Radebene umfasst das Festrad 543 und das Losrad 54. Die Radebene E5 umfasst das Losrad 261 und das Festrad 26. Die sechste Radebene umfasst das Festrad 27 und das Losrad 271.
Die Radebene E3 ist axial zwischen der Schaltkupplung 40 bzw. der Radebene E2 und der Maschinenschaltkupplung 52 angeordnet.
Die in 2 gezeigte Getriebeanordnung gleicht der Getriebeanordnung aus 1 und verweist entsprechend auf die gleichen Bezugszeichen. Zusätzlich weist die Getriebeanordnung der 2 einen dritten Antriebsmotor 13 auf, der als Elektromotor ausgebildet ist. Der dritte Antriebsmotor 13 ist axial zur Maschinenkupplung 52 ausgerichtet, um möglichst wenig zusätzlichen axialen Bauraum in Anspruch zu nehmen. Der Elektromotor 13 ist über eine Zahnradanbindung 131 an die Eingangswelle 22 des ersten Getriebes 20 angebunden, wobei die Zahnradanbindung 131 als Zahnradstufe ausgebildet ist.
Der Elektromotor kann zur Unterstützung des ersten und/oder zweiten Antriebsmotors 11,12 der GetriebeanordnungAntriebsleistung hinzufügen oder als Generator genutzt werden. Bevorzugt fließt im generatorischen Betrieb Antriebsleistung von der ersten Antriebsmaschine hin zum dritten Antriebsmotor 13, um einen Akkumulator mit Energie zu speisen.
3 zeigt eine Getriebeanordnung nach 1 und 2 und verweist daher auf die gleichen Bezugszeichen wie in 1 und 2, mit dem Unterschied, dass das erste Getriebe 20 als Doppelkupplungsgetriebe 80 ausgebildet ist. Das Doppelkupplungsgetriebe 80 weist zwei Eingangswellen 221, 222 auf, auf die sich die Festräder 24,25,26,27 axial verteilen. Durch das Doppelkupplungsgetriebe ist eine lastschaltfähige Schaltung zwischen den Gangstufen im ersten Getriebe 20 möglich, in dem die Kupplungen 211 und 212 überlappend eine Kopplung zur ersten Antriebsmaschine herstellen.
Das dem ersten Getriebe zugeordnete Festrad 25 und das dem von beiden Getrieben gemeinsam genutzte Losrad 41 sind dabei der gleichen Eingangswelle 221 zugeordnet, an dem auch die dritte Antriebsmaschine 13 angebunden ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011117853 A1 [0002]
DE 102014210042 A1 [0003]
DE 102015221780 A1 [0003]

Claims

Getriebeanordnung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Getriebe (20), das dazu vorgesehen ist, mit einer ersten Antriebsmaschine (11), insbesondere mit einem Verbrennungsmotor, gekoppelt zu werden, und einem zweiten Getriebe (50), das dazu vorgesehen ist, mit einer zweiten Antriebsmaschine (12), insbesondere mit einem Elektromotor, gekoppelt zu werden, wobei das erste und das zweite Getriebe (20,50) zum Zusammenführen der Antriebsleistungen der Antriebsmaschinen (11,12) mit einer Getriebeausgangswelle (31) koppelbar sind, wobei die Getriebeausgangswelle (31) mit einem Differential gekoppelt ist und wobei das erste und das zweite Getriebe (20,50) zum Zusammenführen der Antriebsleistungen der Antriebsmaschinen (11,12) zusätzlich mittels einem gemeinsam genutzten Losrad (41) gekoppelt sind, das dazu ausgelegt ist, mittels einer Schaltkupplung (40) mit der Abtriebswelle (31) gekoppelt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkupplung (40) ferner dazu ausgelegt ist, das erste Getriebe (20) mit der Getriebeausgangswelle (31) zu koppeln.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von beiden Getrieben gemeinsam genutzte Losrad (41) mit einem dem zweiten Getriebe zugeordneten Losrad (53) gekoppelt ist, wobei das dem zweiten Getriebe zugeordnete Losrad (53) mittels einer Maschinenkupplung (52) mit einer Maschinenwelle (51) koppelbar ist, wobei die Maschinenwelle (51) mit dem Elektromotor (12) gekoppelt ist und wobei das von beiden Getrieben gemeinsam genutzte Losrad (41) und das dem zweiten Getriebe zugeordnete Losrad (53) eine Radebene E3 ausbilden, die axial zwischen der Maschinenkupplung (52) und der Schaltkupplung (40) angeordnet ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem ersten Getriebe zugeordnetes Festrad (25) mit dem von beiden Getrieben gemeinsam genutzten Losrad (41) gekoppelt ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Antriebsmotor (13), insbesondere ein Elektromotor mit dem ersten Getriebe (20) gekoppelt ist, wobei eine Zahnradanbindung (131) des dritten Antriebsmotors (13) an das erste Getriebe (20) axial zur Maschinenschaltkupplung (52) ausgerichtet ist.
Getriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Getriebe (20) als Doppelkupplungsgetriebe (80) ausgebildet ist.