DE102019119459A1

DE102019119459A1 - Getriebebaugruppe, Antriebseinheit, Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinheit sowie Antriebsstrang

Info

Publication number: DE102019119459A1
Application number: DE102019119459.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Jurkschat; Sebastian Pflaum; Christian Faltermeier; Christian Wirth; Marc Perez
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2019-07-18
Publication date: 2021-01-21

Abstract

Es wird eine Getriebebaugruppe (24) beschrieben, die eine Eingangswelle (32), auf der ein erstes Stirnzahnrad (34) und ein zweites Stirnzahnrad (36) gelagert sind, eine erste Nebenwelle (38), auf der ein drittes Stirnzahnrad (40) und ein viertes Stirnzahnrad (42) gelagert sind, eine zweite Nebenwelle (44), auf der ein fünftes Stirnzahnrad (46) und ein sechstes Stirnzahnrad (48) gelagert sind, und eine Ausgangswelle (52) umfasst. Dabei steht das erste Stirnzahnrad (34) mit dem dritten Stirnzahnrad (40) und dem fünften Stirnzahnrad (46) in Eingriff und das zweite Stirnzahnrad (36) mit dem vierten Stirnzahnrad (42) und dem sechsten Stirnzahnrad (48). Zudem wird eine Antriebseinheit (22) mit einer solchen Getriebebaugruppe (24) sowie ein eine derartige Antriebseinheit umfassender Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgestellt. Zudem wird ein Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinheit (22) erläutert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebebaugruppe für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit mit einer solchen Getriebebaugruppe, zumindest einer ersten elektrischen Maschine und einer Verbrenn ungskraftmaschi ne.
Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Hauptantrieb und einem Hilfsantrieb.
Zusätzlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer vorgenannten Antriebseinheit.
Derartige Getriebebaugruppen, Antriebseinheiten und Antriebsstränge sind aus dem Stand der Technik bekannt. Gleiches gilt für die eingangs genannten Verfahren zum Betrieb der Antriebseinheiten.
Dabei werden Antriebseinheiten, die sowohl eine elektrische Maschine als auch eine Verbrennungskraftmaschine als Antriebsmaschinen aufweisen, als hybride Antriebseinheiten bezeichnet.
Bekannte hybride Antriebseinheiten verwenden in diesem Zusammenhang eine vergleichsweise leistungsstarke Verbrennungskraftmaschine und eine im Vergleich zur Verbrennungskraftmaschine leistungsschwache elektrische Antriebsmaschine. Bei solchen Antriebseinheiten kann ein rein elektrischer Fahrbetrieb lediglich mit einer äußerst geringen Reichweite bereitgestellt werden. Ansonsten dient die elektrische Antriebsmaschine der Unterstützung der Verbrennungskraftmaschine sowie der Rekuperation von Bremsenergie.
Darüber hinaus sind hybride Antriebseinheiten bekannt, die eine vergleichsweise leistungsstarke elektrische Antriebsmaschine in Kombination mit einer relativ dazu leistungsschwachen und einfach aufgebauten Verbrennungskraftmaschine nutzen. In diesem Zusammenhang wird die Verbrennungskraftmaschine hauptsächlich zur Reichweitenerhöhung sowie in mittleren und höheren Geschwindigkeitsbereichen verwendet. Derartige hybride Antriebseinheiten erreichen signifikante Reichweiten im rein elektrischen Fahrbetrieb.
Die genannten Varianten hybrider Antriebseinheiten bedienen unterschiedliche Kundenbedürfnisse, die aus unterschiedlichen Nutzungsszenarien von damit ausgestatteten Kraftfahrzeugen resultieren. Es ist daher davon auszugehen, dass auch zukünftig diese Varianten nebeneinander existieren. Je nach Ausführung der hybriden Antriebseinheit ist diese mit einem speziell dafür ausgelegten Getriebe ausgestattet.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Getriebebaugruppe sowie damit ausgestattete Antriebseinheiten und Antriebssträngen anzugeben, die für beide Varianten hybrider Antriebseinheiten und sämtliche denkbaren Zwischenvarianten geeignet sind. Aufgrund des allgemein herrschenden Kostendrucks sollen eine solche Getriebebaugruppe sowie damit ausgestattete Antriebseinheiten und Antriebssträngen einfach und kostengünstig herstellbar sein. Zudem sollen derartige Getriebebaugruppen sowie damit ausgestattete Antriebseinheiten lediglich einen geringen Platzbedarf innerhalb des Antriebsstranges haben.
Die Aufgabe wird durch eine Getriebebaugruppe der eingangs genannten Art gelöst, umfassend eine Eingangswelle, die mit einem Antriebsmotor koppelbar ist und auf der ein erstes Stirnzahnrad und ein zweites Stirnzahnrad jeweils drehbar und axialfest gelagert sind, wobei das erste Stirnzahnrad über ein erstes Schaltelement wahlweise drehfest mit der Eingangswelle koppelbar ist und das zweite Stirnzahnrad über ein zweites Schaltelement wahlweise drehfest mit der Eingangswelle koppelbar ist, eine erste Nebenwelle, auf der ein drittes Stirnzahnrad und ein viertes Stirnzahnrad jeweils drehfest und axialfest gelagert sind, eine zweite Nebenwelle, auf der ein fünftes Stirnzahnrad und ein sechstes Stirnzahnrad gelagert sind, und einer Ausgangswelle, wobei das erste Stirnzahnrad mit dem dritten Stirnzahnrad und dem fünften Stirnzahnrad in Eingriff steht, und das zweite Stirnzahnrad mit dem vierten Stirnzahnrad und dem sechsten Stirnzahnrad in Eingriff steht, wobei

a) auf der zweiten Nebenwelle ein siebtes Stirnzahnrad gelagert ist und das siebte Stirnzahnrad mit einem achten Stirnzahnrad in Eingriff steht, das der Ausgangswelle zugeordnet ist, oder
b) auf der zweiten Nebenwelle ein siebtes Stirnzahnrad gelagert ist, auf der ersten Nebenwelle ein neuntes Stirnzahnrad drehbar und axialfest gelagert ist, wobei das neunte Stirnzahnrad über ein neuntes Schaltelement wahlweise mit der ersten Nebenwelle drehkoppelbar ist, und das siebte Stirnzahnrad und das neunte Stirnzahnrad jeweils mit einem achten Stirnzahnrad in Eingriff stehen, das der Ausgangswelle zugeordnet ist.

Unter in Eingriff stehenden Stirnzahnrädern sind dabei Zahnräder zu verstehen, deren Zähne miteinander kämmen, sodass zwischen diesen ein Drehmoment übertragen werden kann. Dabei ist ein Stirnzahnrad ein Zahnrad, das eine Stirnverzahnung aufweist. Ferner dient der Begriff der Nebenwelle lediglich der Bezeichnung. Es wird nicht impliziert, dass die als Nebenwellen bezeichneten Wellen weniger bedeutsam für die Funktionalität der Getriebebaugruppe sind als beispielsweise die Eingangswelle oder die Ausgangswelle. In diesem Zusammenhang kann die Eingangswelle auch als Antriebswelle bezeichnet werden und die Ausgangswelle als Abtriebswelle. Ebenso kann die erste Nebenwelle eine Vorgelegewelle darstellen und die zweite Nebenwelle eine Zwischenwelle. Was die Bezeichnung der Schaltelemente betrifft, so dienen die hierfür verwendeten Zahlworte lediglich der Erläuterung und der einfachen sprachlichen Zuordnung der Schaltelemente zur den jeweiligen Stirnzahnrädern. Eine Anzahl an insgesamt vorhandenen Schaltelementen wird hierdurch nicht impliziert. Aus den miteinander in Eingriff stehenden Stirnzahnrädern ergibt sich, dass die Eingangswelle, die Ausgangswelle, die erste Nebenwelle und die zweite Nebenwelle parallel zueinander angeordnet sind. Aus diesem Grund können das erste Stirnzahnrad, das dritte Stirnzahnrad und das fünfte Stirnzahnrad in einer gemeinsamen Ebene liegen, die senkrecht zu den jeweils zugeordneten Rotationsachsen orientiert ist. Alternativ oder zusätzlich können das zweite Stirnzahnrad, das vierte Stirnzahnrad und das sechste Stirnzahnrad in einer gemeinsamen Ebene liegen, die ebenfalls senkrecht zu den jeweils zugeordneten Rotationsachsen orientiert ist. Ebenso ist es möglich, dass das siebte Stirnzahnrad, das achte Stirnzahnrad und das neunte Stirnzahnrad in einer gemeinsamen Ebene liegen, die senkrecht zu den jeweils zugeordneten Rotationsachsen orientiert ist. Auf diese Weise ergibt sich ein kompakter Aufbau der Getriebebaugruppe. Sie ist daher besonders gut für hybride Antriebseinheiten geeignet, da auf diese Weise Bauraum für beispielsweise Elektromotoren geschaffen werden kann. Aufgrund der Kompaktheit können bei einer Verwendung der Getriebebaugruppe als Front-Getriebebaugruppe große Lenkwinkel eines damit ausgestatteten Fahrzeugs gewährleistet werden. Je nach Ausgestaltung der Schaltelemente können mittels einer derartigen Getriebebaugruppe vier oder sechs Gänge realisiert werden. Damit kann eine derartige Getriebebaugruppe leicht an unterschiedlich gestaltete hybride Antriebseinheiten angepasst werden, insbesondere an hybride Antriebseinheiten gemäß der eingangs genannten Varianten.
In einer Variante sind das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement derart ausgeführt, dass entweder das erste Schaltelement oder das zweite Schaltelement geschaltet, d.h. geschlossen, ist und das jeweils andere geöffnet. Ein solches Schaltelement kann auch als Doppelschaltelement bezeichnet werden.
Die Schaltelemente können als formschlüssige oder als reibschlüssige Schaltelemente ausgebildet sein, z. B. als Klauenkupplungen, Reibkupplungen, Konuskupplungen oder Synchronisierungen. Unabhängig von der gewählten Variante lassen sich mit derart gestalteten Schaltelementen zuverlässig arbeitende Getriebebaugruppen aufbauen.
Bevorzugt ist die Verbrennungskraftmaschine über eine Trennkupplung und einen Drehschwingungsdämpfer mit der Getriebebaugruppe koppelbar.
Gemäß einer Variante ist das fünfte Stirnzahnrad drehbar und axialfest auf der zweiten Nebenwelle gelagert und mittels eines fünften Schaltelements wahlweise drehfest mit der zweiten Nebenwelle koppelbar. Das sechste Stirnzahnrad ist dann drehbar und axialfest auf der zweiten Nebenwelle gelagert, wobei das sechste Stirnzahnrad über ein sechstes Schaltelement wahlweise drehfest mit der zweiten Nebenwelle koppelbar ist. Dabei können das fünfte Schaltelement und das sechste Schaltelement derart ausgeführt sein, dass entweder das fünfte Schaltelement oder das sechste Schaltelement geschaltet, d.h. geschlossen, ist und das jeweils andere geöffnet. Ein solches Schaltelement kann auch als Doppelschaltelement bezeichnet werden. Eine derart gestaltete Getriebebaugruppe ist einfach und kompakt im Aufbau.
Das erste Stirnzahnrad kann als Stufen-Zahnrad ausgeführt sein, wobei eine erste Stufe mit dem dritten Stirnzahnrad in Eingriff steht und eine zweite Stufe mit dem fünften Stirnzahnrad. Dabei haben die Stufen unterschiedlich große Durchmesser, sodass eine Übersetzung zwischen dem ersten Stirnzahnrad und dem dritten Stirnzahnrad unabhängig von einer Übersetzung zwischen dem ersten Stirnzahnrad und dem fünften Stirnzahnrad gewählt werden kann. Es kann somit die Getriebebaugruppe leicht an unterschiedliche Ausgestaltungen hybrider Antriebseinheiten angepasst werden.
Vorzugsweise liegen in diesem Zusammenhang die erste Stufe des ersten Stirnzahnrads und das dritte Stirnzahnrad in einer gemeinsamen Ebene. Gleiches gilt für die zweite Stufe des ersten Stirnzahnrads und das fünfte Stirnzahnrad. Die beiden Ebenen haben bevorzugt einen sehr geringen Abstand voneinander, der dem Abstand der zwei Stufen des ersten Stirnzahnrads entspricht. Somit lässt sich eine kompakte Getriebebaugruppe realisieren.
Gemäß einer Ausführungsform können die erste Stufe und die zweite Stufe des ersten Stirnzahnrads über ein erstes Stufenschaltelement wahlweise drehkoppelbar sind, das fünfte Stirnzahnrad drehfest und axialfest auf der zweiten Nebenwelle gelagert sein und das sechste Stirnzahnrad drehbar und axialfest auf der zweiten Nebenwelle gelagert sein, wobei das sechste Stirnzahnrad über ein sechstes Schaltelement wahlweise drehfest mit der zweiten Nebenwelle koppelbar ist. Es handelt sich also beim ersten Stirnzahnrad um ein sogenanntes schaltbares Stufenrad. Die beiden Stufen sind somit wahlweise drehkoppelbar. Es ergeben sich dadurch weitere Möglichkeiten, die Getriebebaugruppe an spezifische Anforderungen hybrider Antriebseinheiten anzupassen.
Alternativ oder zusätzlich kann das zweite Stirnzahnrad als Stufen-Zahnrad ausgeführt sein, wobei eine erste Stufe mit dem vierten Stirnzahnrad in Eingriff steht und eine zweite Stufe mit dem sechsten Stirnzahnrad. Es ergeben sich die bereits hinsichtlich der Ausführung des ersten Stirnzahnrads als Stufen-Zahnrad erläuterten Effekte und Vorteile.
Bevorzugt liegen in diesem Zusammenhang die erste Stufe des zweiten Stirnzahnrads und das vierte Stirnzahnrad in einer gemeinsamen Ebene. Ebenso liegen vorteilhafterweise die zweite Stufe des zweiten Stirnzahnrads und das sechste Stirnzahnrad in einer gemeinsamen Ebene. Die beiden Ebenen liegen dabei möglichst nahe beieinander.
Auch die erste Stufe und die zweite Stufe des zweiten Stirnzahnrads können über ein zweites Stufenschaltelement wahlweise drehkoppelbar sein, das sechste Stirnzahnrad drehfest und axialfest auf der zweiten Nebenwelle gelagert sein und das fünfte Stirnzahnrad drehbar und axialfest auf der zweiten Nebenwelle gelagert sein, wobei das fünfte Stirnzahnrad über ein fünftes Schaltelement wahlweise drehfest mit der zweiten Nebenwelle koppelbar ist. Es kann also auch das zweite Stirnzahnrad als schaltbares Stufenrad ausgebildet sein. Es ergeben sich die bereits hinsichtlich des ersten Stirnzahnrads erläuterten Effekte und Vorteile.
Vorteilhafterweise ist die Ausgangswelle über ein Differentialgetriebe mit dem siebten Stirnzahnrad gekoppelt ist, wobei das Differentialgetriebe das achte Stirnzahnrad umfasst. Beim Differentialgetriebe kann es sich um ein im Grunde bekanntes Achsdifferentialgetriebe handeln.
Gemäß einer Variante ist das siebte Stirnzahnrad drehfest und axialfest auf der zweiten Nebenwelle gelagert oder drehbar und axialfest auf der zweiten Nebenwelle gelagert, wobei das siebte Stirnzahnrad über ein siebtes Schaltelement drehfest mit der zweiten Nebenwelle koppelbar ist. Es ergeben sich weitere Variationsmöglichkeiten der Getriebebaugruppe, sodass eine Anpassung an unterschiedlich gestaltete hybride Antriebseinheiten leicht ist.
Zudem wird die Aufgabe durch eine Antriebseinheit der eingangs genannten Art gelöst, die eine erfindungsgemäße Getriebebaugruppe aufweist, wobei die erste elektrische Maschine und die Verbrennungskraftmaschine antriebsmäßig mit der Getriebebaugruppe gekoppelt sind. In diesem Zusammenhang dient die Bezeichnung der elektrischen Maschine als erste elektrische Maschine lediglich der einfachen Beschreibung. Eine Anzahl an elektrischen Maschinen wird nicht impliziert. Eine derartige Antriebseinheit stellt somit eine hybride Antriebseinheit dar. Aufgrund der bereits zuvor erläuterten Eigenschaften der verwendeten Getriebebaugruppe kann eine solche Antriebseinheit auf unterschiedliche Ausführungsformen der Hybridisierung leicht angepasst werden. Die Antriebseinheit ist also sowohl für eine hybride Antriebseinheit gut geeignet, die einen vergleichsweise leistungsstarken Verbrennungsmotor verwendet, als auch für eine hybride Antriebseinheit, die einen vergleichsweise leistungsschwachen Verbrennungsmotor verwendet.
Vorzugsweise findet die Energieversorgung der elektrischen Maschine dabei über eine Batterie statt.
Vorteilhafterweise ist die Verbrennungskraftmaschine mit der Eingangswelle antriebsmäßig gekoppelt, insbesondere wobei die Eingangswelle über eine Trennkupplung und/oder einen Schwingungsdämpfer mit der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt ist. Eine derartige Kopplung der Verbrennungskraftmaschine mit der Getriebebaugruppe ist unabhängig von der Leistungsstärke der Verbrennungskraftmaschine möglich und somit universell einsetzbar. Der Schwingungsdämpfer bewirkt einen vibrationsarmen Betrieb der Antriebseinheit.
Die erste elektrische Maschine kann über eine Stirnradstufe, einen Kettentrieb oder einen Riementrieb mit der Eingangswelle gekoppelt sein oder über eine Stirnradstufe, einen Kettentrieb oder einen Riementrieb mit der zweiten Nebenwelle gekoppelt sein oder mit dem fünften Stirnzahnrad gekoppelt sein oder mit dem sechsten Stirnzahnrad gekoppelt sein. Unter einer Kopplung ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass ein Drehmoment von der elektrischen Maschine auf dasjenige Bauelement übertragen werden kann, mit dem die sie gekoppelt ist. Es stehen somit zahlreiche Varianten zur Kopplung der ersten elektrischen Maschine mit der Getriebebaugruppe bereit. Diese können anwendungsspezifisch gewählt werden. Somit ist die Antriebseinheit für eine große Bandbreite hybrider Anwendungsfälle nutzbar.
Gemäß einer Variante dient die erste elektrische Maschine auch als Starter für die Verbrennungskraftmaschine. Ein konventioneller Starter kann somit entfallen und die Antriebseinheit ist insgesamt kompakt aufgebaut.
Zusätzlich kann eine zweite elektrische Maschine vorgesehen sein, die über eine Stirnradstufe, einen Kettentrieb oder einen Riementrieb mit der zweiten Nebenwelle gekoppelt ist oder mit dem achten Stirnzahnrad gekoppelt ist. Die Antriebseinheit und die Getriebebaugruppe sind also auch dafür geeignet, insgesamt zwei elektrische Maschinen zu Antriebszwecken zu verwenden.
Ferner wird die Aufgabe durch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Hauptantrieb und einem Hilfsantrieb gelöst, wobei der Hauptantrieb einer ersten Achse zugeordnet ist und der Hilfsantrieb einer zweiten Achse zugeordnet ist und der Hilfsantrieb eine erfindungsgemäße Antriebseinheit umfasst, oder wobei der Hauptantrieb einer ersten Achse zugeordnet ist und der Hilfsantrieb einer zweiten Achse zugeordnet ist und der Hauptantrieb eine erfindungsgemäße Antriebseinheit umfasst, oder wobei sowohl der Hauptantrieb als auch der Hilfsantrieb der ersten Achse oder der zweiten Achse zugeordnet sind und der Hilfsantrieb eine erfindungsgemäße Antriebseinheit umfasst. Dabei kann die erste Achse eine Vorderachse oder eine Hinterachse sein. Die zweite Achse ist dann die jeweils andere Achse. Ein Hauptantrieb und ein Hilfsantrieb unterscheiden sich in diesem Zusammenhang hinsichtlich ihrer Leistungsstärke. Dabei ist ein Hauptantrieb stets leistungsstärker ausgeführt aus der zugeordnete Hilfsantrieb. Die erfindungsgemäße Antriebseinheit kann also sowohl in einem Hauptantrieb als auch in einem Hilfsantrieb verwendet werden. Sie ist somit universell einsetzbar.
Der Hauptantrieb ist bevorzugt ein rein elektrischer Antrieb. Der Hilfsantrieb ist dann bevorzugt ein hybrider Antrieb. In einem solchen Fall kann die Verbrennungskraftmaschine vergleichsweise einfach aufgebaut sein.
Zusätzlich wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit gelöst, wobei
in einem elektrischen Fahrbetrieb die erste elektrische Maschine und/oder die zweite elektrische Maschine die Ausgangswelle antreiben und/oder
in einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb die Verbrennungskraftmaschine die Ausgangswelle antreibt und/oder
in einem hybriden Fahrbetrieb sowohl die Verbrennungskraftmaschine als auch zumindest eine aus erster und zweiter elektrischer Maschine die Ausgangswelle antreiben und/oder
in einem Rekuperationsbetrieb die erste elektrische Maschine und/oder die zweite elektrische Maschine als Generator wirkt bzw. wirken und von der Ausgangswelle angetrieben werden und/oder
in einem stationären Ladebetrieb die erste elektrische Maschine und/oder die zweite elektrische Maschine als Generator wirkt bzw. wirken und von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird bzw. werden, wobei die Ausgangswelle von der ersten elektrischen Maschine, der zweiten elektrischen Maschine und der Verbrennungskraftmaschine entkoppelt ist, und/oder
in einem fahrenden Ladebetrieb die erste elektrische Maschine und/oder die zweite elektrische Maschine als Generator wirkt bzw. wirken und von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird bzw. werden, wobei gleichzeitig die Ausgangswelle von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird.
In zu diesem Zusammenhang kann der hybride Fahrbetrieb auch einen sogenannten Boost-Betrieb umfassen, bei dem zum Zwecke eines spontanen Leistungsabrufs zumindest eine der elektrischen Maschinen und die Verbrennungskraftmaschine zusammenwirken. Beim fahrenden Ladebetrieb spricht man auch von Lastpunkterhöhung. Dies kommt daher, dass der erhöhte Lastpunkt der Verbrennungskraftmaschine ausgehend vom für den reinen Fahrbetrieb notwendigen Lastpunkt zusätzliche Leistung zum Antrieb der dann als Generator wirkenden elektrischen Maschine bereitstellt. Mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit können somit gängige Betriebsmodi auf einfache und zuverlässige Weise bereitgestellt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind. Es zeigen:

- 1 bis 6 verschiedene Varianten erfindungsgemäßer Antriebsstränge eines Kraftfahrzeugs, die jeweils eine erfindungsgemäße Antriebseinheit mit einer erfindungsgemäßen Getriebebaugruppe umfassen, wobei die Antriebseinheit mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben werden kann,
- 7 bis 10 verschiedene Varianten einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit einer als Vierganggetriebe ausgeführten erfindungsgemäßen Getriebebaugruppe, einer Verbrennungskraftmaschine und einer ersten elektrischen Maschine,
- 11 bis 16 verschiedene Varianten einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit einer als Vierganggetriebe ausgeführten erfindungsgemäßen Getriebebaugruppe, einer Verbrennungskraftmaschine, einer ersten elektrischen Maschine und einer zweiten elektrischen Maschine,
- 17 und 18 alternative Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebebaugruppe aus den 7 bis 16,
- 19 bis 24 weitere Varianten einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit einer als Vierganggetriebe ausgeführten erfindungsgemäßen Getriebebaugruppe, einer Verbrennungskraftmaschine und einer ersten elektrischen Maschine,
- 25 bis 32 ein erfindungsgemäßes Verfahren, das anhand verschiedener Betriebszustände der Antriebseinheit aus 23 illustriert ist,
- 33 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit einer als Sechsganggetriebe ausgeführten erfindungsgemäßen Getriebebaugruppe,
- 34 bis 39 ein erfindungsgemäßes Verfahren, das anhand verschiedener Betriebszustände der Antriebseinheit aus 33 illustriert ist,
- 40 und 41 alternative Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebebaugruppe der Antriebseinheiten aus den 33 bis 39.

Die 1 bis 6 zeigen einen Antriebsstrang 10 eines Kraftfahrzeugs. Dabei ist eine Fahrtrichtung jeweils mittels des Pfeils 12 bezeichnet.
Bei der Ausführungsform gemäß 1 treibt ein Hauptantrieb 14 eine Hinterachse 16 an und ist auch im Bereich der Hinterachse 16 angeordnet.
Ein Hilfsantrieb 18 treibt eine Vorderachse 20 an und ist auch in diesem Bereich positioniert. Es handelt sich bei der in 1 dargestellten Variante also um einen Allrad-Antriebsstrang.
Dabei ist der Hauptantrieb 14 als ein elektrischer Antrieb ausgeführt.
Der Hilfsantrieb 18 umfasst eine hybride Antriebseinheit 22 mit einer Getriebebaugruppe 24, die später noch im Detail erläutert werden wird.
In der Ausführungsform gemäß 2 treibt der Hauptantrieb 14 die Vorderachse 20 an und der Hilfsantrieb 18 die Hinterachse 16.
Der Hauptantrieb 14 ist hierzu im Bereich der Vorderachse 20 angeordnet und der Hilfsantrieb 18 im Bereich der Hinterachse 16.
Wieder ist der Hauptantrieb 14 als ein elektrischer Antrieb ausgeführt. Der Hilfsantrieb 18 umfasst wieder eine hybride Antriebseinheit 22 mit einer Getriebebaugruppe 24.
Auch der Antriebsstrang 10 aus 2 ist somit ein Allrad-Antriebsstrang.
Beim Antriebsstrang 10 aus 3 ist lediglich die Vorderachse 20 angetrieben. Es wirken dabei sowohl der Hauptantrieb 14 als auch der Hilfsantrieb 18 auf die Vorderachse 20.
Die Gestaltung des Hauptantriebs 14 und des Hilfsantriebs 18 entspricht den Ausführungsformen gemäß 1 und 2.
Die in 4 gezeigte Ausführungsform des Antriebsstrang 10 unterscheidet sich dahingehend von der Ausführungsform gemäß 3, dass nun lediglich die Hinterachse angetrieben ist.
Der Hauptantrieb 14 und der Hilfsantrieb 18 sind dabei wie in den vorherigen Ausführungsformen ausgebildet.
Beim in 5 gezeigten Antriebsstrang 10 treibt der Hauptantrieb 14 die Vorderachse 20 an.
Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsformen umfasst nun der Hauptantrieb 14 die hybride Antriebseinheit 22 und die Getriebebaugruppe 24.
Optional kann die Hinterachse 16 durch einen beliebig gestalteten Zusatzantrieb 26 angetrieben sein.
Der in 6 gezeigte Antriebsstrang 10 entspricht im Wesentlichen dem Antriebsstrang gemäß 5. Allerdings treibt nun der Hauptantrieb 14, der die hybride Antriebseinheit 22 und die Getriebebaugruppe 24 umfasst, die Hinterachse 16 an.
Der beliebig gestaltete Zusatzantrieb 26 wirkt auf die Vorderachse 20.
In 7 ist eine Ausführungsform der Antriebseinheit 22 im Detail zu sehen.
Wie bereits erwähnt, umfasst diese die Getriebebaugruppe 24.
Zudem weist die Antriebseinheit 22 eine erste elektrische Maschine 28 und eine Verbrennungskraftmaschine 30 auf, die beide antriebsmäßig mit der Getriebebaugruppe 24 gekoppelt sind.
Es handelt sich bei der Antriebseinheit 22 also um eine hybride Antriebseinheit.
Die Getriebebaugruppe 24 umfasst eine Eingangswelle 32, auf der ein erstes Stirnzahnrad 34 und ein zweites Stirnzahnrad 36 jeweils drehbar und axialfest gelagert sind.
Ferner ist eine erste Nebenwelle 38 vorgesehen, auf der ein drittes Stirnzahnrad 40 und ein viertes Stirnzahnrad 42 jeweils drehfest und axialfest gelagert sind.
Auf einer zweiten Nebenwelle 44 sind ein fünftes Stirnzahnrad 46, ein sechstes Stirnzahnrad 48 und ein siebtes Stirnzahnrad 50 gelagert.
Dabei sind das fünfte Stirnzahnrad 46 und das sechste Stirnzahnrad 48 drehbar, aber axial fest gelagert. Das siebte Stirnzahnrad 50 ist drehfest und axialfest gelagert.
Ferner ist eine Ausgangswelle 52 vorgesehen, der ein achtes Stirnzahnrad 54 zugeordnet ist.
Dabei steht das erste Stirnzahnrad 34 mit dem dritten Stirnzahnrad 40 und dem fünften Stirnzahnrad 46 in Eingriff. Diese drei Stirnzahnräder 34, 40, 46 liegen zudem in einer gemeinsamen Ebene E1.
Das zweite Stirnzahnrad 36 steht mit dem vierten Stirnzahnrad 42 und dem sechsten Stirnzahnrad 48 in Eingriff. Diese drei Stirnzahnräder 36, 42, 48 liegen in einer gemeinsamen Ebene E2.
Darüber hinaus steht das siebte Stirnzahnrad 50 mit dem achten Stirnzahnrad 54 in Eingriff. Diese beiden Stirnzahnräder 50, 54 liegen in einer gemeinsamen Ebene E3.
In diesem Zusammenhang ist das achte Stirnzahnrad 54 ein Bestandteil eines Differentialgetriebes 56, über das die Ausgangswelle 52 mit dem siebten Stirnzahnrad 50 gekoppelt ist.
Das erste Stirnzahnrad 34 ist über ein erstes Schaltelement 58 wahlweise drehfest mit der Eingangswelle 32 koppelbar.
Das zweite Stirnzahnrad 36 ist über ein zweites Schaltelement 60 wahlweise drehfest mit der Eingangswelle 32 koppelbar.
Ähnliches gilt für das fünfte Stirnzahnrad 46, das mittels eines fünften Schaltelements 62 wahlweise drehfest mit der zweiten Nebenwelle 44 koppelbar ist und für das sechste Stirnzahnrad 48, das über ein sechstes Schaltelement 64 wahlweise drehfest mit der zweiten Nebenwelle 44 koppelbar ist.
Dabei sind das erste Schaltelement 58 und das zweite Schaltelement 60 derart ausgebildet, dass entweder das erste Schaltelement 58 oder das zweite Schaltelement 60 geschlossen werden kann. Mit anderen Worten ist also entweder das erste Stirnzahnrad 34 mit der Eingangswelle 32 gekoppelt oder das zweite Stirnzahnrad 36.
Analoges gilt für das fünfte Schaltelement 62 und das sechste Schaltelement 64. Es ist also entweder das fünfte Stirnzahnrad 46 mit der zweiten Nebenwelle 44 gekoppelt oder das sechste Stirnzahnrad 48.
Es ergeben sich somit vier Gänge, die mittels der Getriebebaugruppe 24 geschaltet werden können. Mit anderen Worten stellt die Getriebebaugruppe ein Vierganggetriebe dar.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Verbrennungskraftmaschine 30 über eine Trennkupplung 66 und einen Schwingungsdämpfer 68 mit der Eingangswelle 32 drehfest gekoppelt.
Die erste elektrische Maschine 28 ist über eine Stirnradstufe 70 mit der Eingangswelle 32 gekoppelt.
Dabei liegen alle Zahnräder der Stirnradstufe 70 in einer Ebene E4.
Die in 8 gezeigten Ausführungsform der Antriebseinheit 22 stellt eine Variante der Ausführungsform aus 7 dar.
Sie unterscheidet sich lediglich dadurch von der zuvor beschriebenen Ausführungsform, dass nun die erste elektrische Maschine 28 mittels eines Kettentriebs 72 mit der Eingangswelle 32 gekoppelt ist. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform gemäß 8 der Ausführungsform gemäß 7.
Eine weitere Ausführungsform der Antriebseinheit 22 ist in 9 zu sehen.
Dabei entspricht die Getriebebaugruppe 24 der Getriebebaugruppe 24 der in 7 gezeigten Ausführungsform. Lediglich die Kopplung der Getriebebaugruppe 24 mit der ersten elektrischen Maschine 28 ist nun anders ausgeführt.
Nun ist nämlich die erste elektrische Maschine 28 über ein an ihrer Abtriebswelle angeordnetes Stirnzahnrad 74 mit dem fünften Stirnzahnrad 46 gekoppelt.
Eine zusätzliche Variante der Antriebseinheit 22 ist in 10 zu sehen. Diese unterscheidet sich wieder lediglich durch die Ankopplung der ersten elektrischen Maschine 28 von den vorhergehenden Ausführungsformen.
Nun ist die erste elektrische Maschine 28 über das an ihrer Abtriebswelle vorgesehene Stirnzahnrad 74 mit dem sechsten Stirnzahnrad 48 drehmomentleitend gekoppelt.
Eine weitere Ausführungsform ist in 11 zu sehen. Diese unterscheidet sich dahingehend von den zuvor beschriebenen Varianten, dass nun eine zweite Elektrische Maschine 76 mit der Getriebebaugruppe 24 gekoppelt ist.
Dabei ist die zweite elektrische Maschine 76 über eine Stirnradstufe 78 mit der zweiten Nebenwelle 44 drehmomentleitend gekoppelt. Dabei liegen alle Zahnräder der Stirnradstufe 78 in einer Ebene E5.
Die Kopplung der Getriebebaugruppe 24 mit der ersten elektrischen Maschine 28 erfolgt wie hinsichtlich der Ausführungsform aus 9 beschrieben.
Auch in der Ausführungsform gemäß 12 ist neben der ersten elektrischen Maschine 28 eine zweite elektrische Maschine 76 vorhanden.
Dabei ist die zweite elektrische Maschine 76 wieder über die Stirnradstufe 78 an die zweite Nebenwelle 44 angebunden. Die erste elektrische Maschine 28 ist nun wie in der Ausführungsform gemäß 10 mit der Getriebebaugruppe 24 gekoppelt.
Eine zusätzliche Variante der Antriebseinheit 22 ist in 13 dargestellt. Dabei ist die erste elektrische Maschine 28 wie bei der Ausführungsform gemäß 9 mit der Getriebebaugruppe 24 gekoppelt.
Die zweite elektrische Maschine 76 ist nun über ein an ihrer Abtriebswelle vorgesehenes Zahnrad 80 mit dem achten Stirnzahnrad 54 gekoppelt.
In der Ausführungsform gemäß 14 ist die erste elektrische Maschine 28 wie in der Ausführungsform gemäß 12 mit der Getriebebaugruppe 24 gekoppelt und die zweite elektrische Maschine 76 wie in der Ausführungsform gemäß 13.
Die Ausführungsform gemäß 15 stellt eine Kombination der Ausführungsformen gemäß 7 und 13 dar.
Dabei ist die erste elektrische Maschine 28 wie in der Ausführungsform gemäß 7 mit der Getriebebaugruppe 24 gekoppelt und die zweite elektrische Maschine 76 wie in der Ausführungsform gemäß 13.
In der Ausführungsform gemäß 16 ist im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 15 die erste elektrische Maschine 28 nicht über eine Stirnradstufe 70, sondern über den Kettentrieb 72 mit der Eingangswelle 32 gekoppelt.
In 17 ist eine alternative Ausführungsform der Getriebebaugruppe 24 zu sehen. Diese unterscheidet sich lediglich dadurch von den Getriebebaugruppen 24 aus den 7 bis 16, dass das erste Stirnzahnrad 34 als Stufen-Zahnrad ausgeführt ist.
Dabei steht eine erste Stufe 34a mit dem dritten Stirnzahnrad 40 in Eingriff und eine zweite Stufe 34b mit dem fünften Stirnzahnrad 46.
Es liegen dabei die erste Stufe 34a und das dritte Stirnzahnrad 40 in einer gemeinsamen Ebene E1a.
Die zweite Stufe 34b und das fünfte Stirnzahnrad 46 liegen in einer gemeinsamen Ebene E1b.
Im Übrigen entspricht die Getriebebaugruppe 24 der bereits im Zusammenhang mit den 7 bis 16 erläuterten Getriebebaugruppe 24.
Die Getriebebaugruppe aus 17 kann die Getriebebaugruppe 24 aus den 7 bis 16 ersetzen.
Eine weitere Variante der Getriebebaugruppe 24 ist in 18 dargestellt.
Diese unterscheidet sich dadurch von den Getriebebaugruppen 24 aus den 7 bis 16, dass das zweite Stirnzahnrad 36 als Stufen-Zahnrad ausgeführt ist, wobei eine erste Stufe 36a mit dem vierten Stirnzahnrad 42 in Eingriff steht und eine zweite Stufe 36b mit dem sechsten Stirnzahnrad 48.
Dabei liegen die erste Stufe 36a und das vierte Stirnzahnrad 42 in einer gemeinsamen Ebene E2a und die zweite Stufe 36b und das sechste Stirnzahnrad 48 in einer gemeinsamen Ebene E2b.
Auch die Getriebebaugruppe aus 18 kann die Getriebebaugruppen 24 aus den 7 bis 16 ersetzen.
In 19 ist eine Variante der Antriebseinheit 22 gezeigt, die sich durch die Getriebebaugruppe 24 von der Ausführungsform gemäß 10 unterscheidet.
Das zweite Stirnzahnrad 36 ist dabei wie in der Ausführungsform gemäß 18 als Stufen-Zahnrad ausgeführt. Allerdings sind nun die erste Stufe 36a und die zweite Stufe 36b über ein zweites Stufenschaltelement 82 wahlweise drehkoppelbar.
Ferner sind die Ebenen E2a und E2b gegenüber der Ausführungsform aus 18 vertauscht.
Zudem ist nun das sechste Stirnzahnrad 48 drehfest und axialfest auf der zweiten Nebenwelle 44 gelagert.
Dafür ist das siebte Stirnzahnrad 50 drehbar und axialfest auf der zweiten Nebenwelle 44 gelagert.
Dem siebten Stirnzahnrad 50 ist zudem ein siebtes Schaltelement 84 zugeordnet, mittels dem es wahlweise drehfest mit der zweiten Nebenwelle 44 gekoppelt werden kann.
Der übrige Aufbau entspricht der Ausführungsform gemäß 10.
Eine Variante der Ausführungsform gemäß 19 ist in 20 dargestellt.
Diese unterscheidet sich lediglich dadurch von der Ausführungsform aus 19, dass nun das siebte Stirnzahnrad 50 und das damit in Eingriff stehende achte Stirnzahnrad 54 nicht mehr zwischen dem fünften Stirnzahnrad 46 und dem sechsten Stirnzahnrad 48 angeordnet sind, sondern auf einer dem fünften Stirnzahnrad 46 abgewandten Seite des sechsten Stirnzahnrads 48.
Bei der in 21 gezeigten Variante ist das erste Stirnzahnrad 34 wieder als Stufen-Zahnrad ausgeführt.
Dabei sind die erste Stufe 34a und die zweite Stufe 34b des ersten Stirnzahnrads 34 über ein erstes Stufenschaltelement 86 wahlweise drehkoppelbar.
Gegenüber der Ausführungsform aus 17 sind zudem die Ebenen E1a und E1b vertauscht.
Das fünfte Stirnzahnrad 46 ist nunmehr drehfest und axialfest auf der zweiten Nebenwelle 44 gelagert.
Dafür ist das siebte Stirnzahnrad 50 wieder drehbar und axialfest auf der zweiten Nebenwelle 44 gelagert.
Dem siebten Stirnzahnrad 50 ist auch wieder ein siebtes Schaltelement 84 zugeordnet, mittels dem es wahlweise drehfest mit der zweiten Nebenwelle 44 gekoppelt werden kann.
Die Kopplung der Ausgangswelle 52 mit der zweiten Nebenwelle 44 entspricht somit der Ausführungsform gemäß 19.
Bei der Ausführungsform gemäß 22 wurde die Kopplung der Ausgangswelle 52 mit der zweiten Nebenwelle 44 analog zum Unterschied zwischen den Ausführungsformen der 19 und 20 verlagert. Es wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.
Bei der Alternative gemäß 23 ist die erste elektrische Maschine 28 mit der zweiten Nebenwelle 44 über eine Stirnradstufe 87 gekoppelt.
Zudem unterscheidet sich dieser Ausführungsform von der Ausführungsform gemäß 7 dadurch, dass das siebten Stirnzahnrad 50 über das siebte Schaltelement 84 wahlweise drehfest mit der zweiten Nebenwelle 44 koppelbar ist.
Die Ausführungsform gemäß 24 stellt eine Variante der Ausführungsform gemäß 23 dar, wobei lediglich die Stirnradstufe 87 durch einen Kettentrieb 88 ersetzt wurde.
Ein Verfahren zum Betrieb der Antriebseinheit 22 wird im Folgenden anhand der 25 bis 32 erläutert.
Dabei basieren die Erläuterungen auf der Antriebseinheit 22 gemäß 23. Es versteht sich jedoch, dass das nachfolgend beschriebene Verfahren auch mit allen anderen, zuvor erläuterten Ausführungsformen der Antriebseinheit 22 durchführbar ist.
In 25 ist mittels eines Pfeiles ein Momentenfluss 90 in einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb dargestellt, in dem die Verbrennungskraftmaschine 30 alleine die Ausgangswelle 52 antreibt.
Dabei ist ein erster Gang der Getriebebaugruppe 24 eingelegt. Dieser ist dadurch charakterisiert, dass das erste Schaltelement 58, das fünfte Schaltelement 62 und das siebte Schaltelement 84 geschlossen sind. Die übrigen Schaltelemente sind geöffnet.
In der 26 ist mittels des Momentenflusses 90 ebenfalls ein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb dargestellt. Dabei ist ein zweiter Gang eingelegt.
Zu diesem Zweck sind das erste Schaltelement 58 sowie das siebte Schaltelement 84 geschlossen. Alle übrigen Schaltelemente sind geöffnet.
Ein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb, bei dem ein dritter Gang eingelegt ist, ist in 27 zu sehen. Nun sind das zweite Schaltelement 60, das fünfte Schaltelement 62 und das siebte Schaltelement 84 geschlossen. Alle übrigen Schaltelemente sind geöffnet.
In 28 ist ein verbrennungsmotorisch Fahrbetrieb dargestellt, bei dem ein vierter Gang der Getriebebaugruppe 24 eingelegt ist.
Dabei sind das zweite Schaltelement 60, das sechste Schaltelement 64 und das siebte Schaltelement 84 geschlossen. Alle übrigen Schaltelemente sind geöffnet.
In 29 ist der Momentenfluss 90 eines hybriden Fahrbetriebs dargestellt, bei dem sowohl die Verbrennungskraftmaschine 30 als auch die erste elektrische Maschine 28 die Ausgangswelle 52 antreiben.
Speziell ist in der 29 ein so genannter Boost-Betrieb dargestellt. In der Getriebebaugruppe 24 ist dabei der erste Gang eingelegt (siehe auch 25).
In 30 ist ein Momentenfluss 90 eines Rekuperationsbetriebs dargestellt. Dabei wirkt die erste elektrische Maschine 28 als Generator und wird von der Ausgangswelle 52 angetrieben.
Zu diesem Zweck ist lediglich das siebte Schaltelement 84 geschlossen. Alle übrigen Schaltelemente sind geöffnet.
In 31 ist ein Momentenfluss 90 eines elektrischen Fahrbetriebs dargestellt, bei dem die erste elektrische Maschine 28 die Ausgangswelle 52 antreibt.
Zu diesem Zweck ist wieder lediglich das siebte Schaltelement 84 geschlossen. Alle übrigen Schaltelemente sind geöffnet.
In 32 ist ein Momentenfluss 90 eines stationären Ladebetriebs dargestellt.
Dabei wirkt die erste elektrische Maschine 28 als Generator und wird von der Verbrennungskraftmaschine 30 angetrieben.
Die Ausgangswelle 52 ist dabei sowohl von der ersten elektrischen Maschine 28 als auch von der Verbrennungskraftmaschine 30 entkoppelt.
Es ist in diesem Zusammenhang lediglich das fünfte Schaltelement 62 geschlossen.
Selbstverständlich ist auch ein fahrender Ladebetrieb möglich.
Dabei wirkt die erste elektrische Maschine 28 als Generator und wird von der Verbrennungskraftmaschine 30 angetrieben. Gleichzeitig wird die Ausgangswelle 52 von der Verbrennungskraftmaschine 30 angetrieben.
Zusätzlich zum Momentenfluss 90 wirkt dabei ein Momentenfluss 91, der mittels eines gestrichelten Pfeils dargestellt ist.
In diesem Betriebsmodus ist das fünfte Schaltelement 62 geschlossen. Für den Fall, dass ein erster Gang der Getriebebaugruppe 24 eingelegt ist, sind zudem das erste Schaltelement 58 und das siebte Schaltelement 84 geschlossen. Die übrigen Schaltelemente sind geöffnet.
Es versteht sich, dass ein Fahrender Ladebetrieb auch in den übrigen Gängen der Getriebebaugruppe 24 realisiert werden kann.
In 33 ist eine weitere Ausführungsform der Antriebseinheit 22 zu sehen, die sich dadurch von den zuvor beschriebenen Antriebseinheiten 22 unterscheidet, dass die Getriebebaugruppe 24 als Sechsganggetriebe ausgeführt ist.
Mit Bezug auf die Getriebebaugruppe 24 der Ausführungsform aus 7 unterscheidet sich die Getriebebaugruppe 24 der Ausführungsform aus 33 dabei durch die Anbindung der Ausgangswelle 52.
Dabei ist das siebte Stirnzahnrad 50 mittels eines siebten Schaltelements 84 wahlweise drehfest mit der zweiten Nebenwelle 44 drehfest verbindbar.
Es steht mit dem achten Stirnzahnrad 54 in Eingriff, das der Ausgangswelle 52 zugeordnet ist.
Darüber hinaus ist auf der ersten Nebenwelle 38 ein neuntes Stirnzahnrad 92 drehbar und axialfest gelagert ist, wobei das neunte Stirnzahnrad 92 über ein neuntes Schaltelement 94 wahlweise mit der ersten Nebenwelle 38 drehkoppelbar ist.
Auch das neunte Stirnzahnrad 92 steht in Eingriff mit dem achten Stirnzahnrad 54.
Im Übrigen entspricht die Getriebebaugruppe 24 der Getriebebaugruppe der Ausführungsform aus 7, sodass hierauf verwiesen werden kann.
Die Anbindung der Verbrennungskraftmaschine 30 erfolgt wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen über die Eingangswelle 32.
Die Anbindung der ersten elektrischen Maschine 28 entspricht der Ausführungsform aus 23.
Anhand der 34 bis 39 werden nun die sechs schaltbaren Gänge der Getriebebaugruppe 24 der Ausführungsform aus 33 erläutert.
In 34 ist mittels eines Pfeils der Momentenfluss 90 eines verbrennungsmotorischen Fahrbetriebs dargestellt, in dem die Verbrennungskraftmaschine 30 alleine die Ausgangswelle 52 antreibt.
Dabei ist ein erster Gang der Getriebebaugruppe 24 eingelegt. Dieser ist dadurch charakterisiert, dass das erste Schaltelement 58, das sechste Schaltelement 64 und das siebte Schaltelement 84 geschlossen sind. Die übrigen Schaltelemente sind geöffnet.
In der 35 ist der Momentenfluss eines verbrennungsmotorischen Fahrbetriebs dargestellt, wobei ein zweiter Gang eingelegt ist.
Zu diesem Zweck sind das erste Schaltelement 58, das fünfte Schaltelement 62 sowie das siebte Schaltelement 84 geschlossen. Alle übrigen Schaltelemente sind geöffnet.
Ein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb, bei dem ein dritter Gang eingelegt ist, ist in 36 zu sehen. Nun sind das zweite Schaltelement 60, das sechste Schaltelement 64 und das siebte Schaltelement 84 geschlossen. Alle übrigen Schaltelemente sind geöffnet.
In 37 ist ein verbrennungsmotorisch Fahrbetrieb dargestellt, bei dem ein vierter Gang der Getriebebaugruppe 24 eingelegt ist.
Dabei sind das erste Schaltelement 58 und das neunte Schaltelement 94 geschlossen. Alle übrigen Schaltelemente sind geöffnet.
In 38 ist ein verbrennungsmotorisch Fahrbetrieb dargestellt, bei dem ein fünfter Gang der Getriebebaugruppe 24 eingelegt ist.
Dabei sind das zweite Schaltelement 60, das fünfte Schaltelement 62 und das siebte Schaltelement 84 geschlossen. Alle übrigen Schaltelemente sind geöffnet.
In 39 ist ein verbrennungsmotorisch Fahrbetrieb dargestellt, bei dem ein sechster Gang der Getriebebaugruppe 24 eingelegt ist.
Dabei sind das zweite Schaltelement 60 und das neunte Schaltelement 94 geschlossen. Alle übrigen Schaltelemente sind geöffnet.
In 40 ist eine alternative Ausführungsform der Getriebebaugruppe 24 aus 33 zu sehen. Diese unterscheidet sich lediglich dadurch von den Getriebebaugruppen 24 aus den 33 bis 39, dass das erste Stirnzahnrad 34 als Stufen-Zahnrad ausgeführt ist.
Dabei steht die erste Stufe 34a mit dem dritten Stirnzahnrad 40 in Eingriff und die zweite Stufe 34b mit dem fünften Stirnzahnrad 46.
Dabei liegen die erste Stufe 34a und das dritte Stirnzahnrad 40 in einer gemeinsamen Ebene E1a und die zweite Stufe 34b und das fünfte Stirnzahnrad 46 in einer gemeinsamen Ebene E1 b.
Im Übrigen entspricht die Getriebebaugruppe 24 der bereits im Zusammenhang mit den 33 bis 39 erläuterten Getriebebaugruppen 24.
Die Getriebebaugruppe aus 40 kann dabei die Getriebebaugruppen 24 aus den 33 bis 39 ersetzen.
Eine weitere Variante der Getriebebaugruppe 24 ist in 41 dargestellt.
Diese unterscheidet sich dadurch von den Getriebebaugruppen 24 aus den 33 bis 39, dass das zweite Stirnzahnrad 36 als Stufen-Zahnrad ausgeführt ist, wobei die erste Stufe 36a mit dem vierten Stirnzahnrad 42 in Eingriff steht und die zweite Stufe 36b mit dem sechsten Stirnzahnrad 48.
Dabei liegen die erste Stufe 36a und das vierte Stirnzahnrad 42 in einer gemeinsamen Ebene E2a und die zweite Stufe 36b und das sechste Stirnzahnrad 48 in einer gemeinsamen Ebene E2b.
Auch die Getriebebaugruppe aus 41 kann die Getriebebaugruppen 24 aus den 33 bis 39 ersetzen.
Es versteht sich, dass auch mit den in den 33 bis 41 gezeigten Varianten einer als Sechsganggetriebe ausgebildeten Getriebebaugruppe 24 die unterschiedlichen Anbindungsvarianten der ersten elektrischen Maschine 28 und gegebenenfalls der zweiten elektrischen Maschine 76 realisiert werden können. Diese ergeben sich analog zu den Ausführungsformen der Getriebebaugruppe 24 als Vierganggetriebe.
Damit können auch alle hinsichtlich der Antriebseinheit 22 mit als Viergang-Getriebe ausgeführter Getriebebaugruppe 24 erläuterten Betriebsmodi mittels einer Antriebseinheit 22 ausgeführt werden, die eine als Sechsganggetriebe ausgeführte Getriebebaugruppe 24 umfasst.

Claims

Getriebebaugruppe (24) für einen Antriebsstrang (10) eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Eingangswelle (32), die mit einem Antriebsmotor koppelbar ist und auf der ein erstes Stirnzahnrad (34) und ein zweites Stirnzahnrad (36) jeweils drehbar und axialfest gelagert sind, wobei das erste Stirnzahnrad (34) über ein erstes Schaltelement (58) wahlweise drehfest mit der Eingangswelle (32) koppelbar ist und das zweite Stirnzahnrad (36) über ein zweites Schaltelement (60) wahlweise drehfest mit der Eingangswelle (32) koppelbar ist, eine erste Nebenwelle (38), auf der ein drittes Stirnzahnrad (40) und ein viertes Stirnzahnrad (42) jeweils drehfest und axialfest gelagert sind, eine zweite Nebenwelle (44), auf der ein fünftes Stirnzahnrad (46) und ein sechstes Stirnzahnrad (48) gelagert sind, und einer Ausgangswelle (52), wobei das erste Stirnzahnrad (34) mit dem dritten Stirnzahnrad (40) und dem fünften Stirnzahnrad (46) in Eingriff steht, und das zweite Stirnzahnrad (36) mit dem vierten Stirnzahnrad (42) und dem sechsten Stirnzahnrad (48) in Eingriff steht, wobei a) auf der zweiten Nebenwelle (44) ein siebtes Stirnzahnrad (50) gelagert ist und das siebte Stirnzahnrad (50) mit einem achten Stirnzahnrad (54) in Eingriff steht, das der Ausgangswelle (52) zugeordnet ist, oder b) auf der zweiten Nebenwelle (44) ein siebtes Stirnzahnrad (50) gelagert ist, auf der ersten Nebenwelle (38) ein neuntes Stirnzahnrad (92) drehbar und axialfest gelagert ist, wobei das neunte Stirnzahnrad (92) über ein neuntes Schaltelement (94) wahlweise mit der ersten Nebenwelle (38) drehkoppelbar ist, und das siebte Stirnzahnrad (50) und das neunte Stirnzahnrad (92) jeweils mit einem achten Stirnzahnrad (54) in Eingriff stehen, das der Ausgangswelle (52) zugeordnet ist.
Getriebebaugruppe (24) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Stirnzahnrad (46) drehbar und axialfest auf der zweiten Nebenwelle (44) gelagert und mittels eines fünften Schaltelements (62) wahlweise drehfest mit der zweiten Nebenwelle (44) koppelbar ist und das sechste Stirnzahnrad (48) drehbar und axialfest auf der zweiten Nebenwelle (44) gelagert ist, wobei das sechste Stirnzahnrad (48) über ein sechstes Schaltelement (64) wahlweise drehfest mit der zweiten Nebenwelle (44) koppelbar ist.
Getriebebaugruppe (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stirnzahnrad (34) als Stufen-Zahnrad ausgeführt ist, wobei eine erste Stufe (34a) mit dem dritten Stirnzahnrad (40) in Eingriff steht und eine zweite Stufe (34b) mit dem fünften Stirnzahnrad (46).
Getriebebaugruppe (24) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe (34a) und die zweite Stufe (34b) des ersten Stirnzahnrads (34) über ein erstes Stufenschaltelement (86) wahlweise drehkoppelbar sind, das fünfte Stirnzahnrad (46) drehfest und axialfest auf der zweiten Nebenwelle (44) gelagert ist und das sechste Stirnzahnrad (48) drehbar und axialfest auf der zweiten Nebenwelle (44) gelagert ist, wobei das sechste Stirnzahnrad (48) über ein sechstes Schaltelement (64) wahlweise drehfest mit der zweiten Nebenwelle (44) koppelbar ist.
Getriebebaugruppe (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Stirnzahnrad (36) als Stufen-Zahnrad ausgeführt ist, wobei eine erste Stufe (36a) mit dem vierten Stirnzahnrad (42) in Eingriff steht und eine zweite Stufe (36b) mit dem sechsten Stirnzahnrad (48).
Getriebebaugruppe (24) nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe (36a) und die zweite Stufe (36b) des zweiten Stirnzahnrads (36) über ein zweites Stufenschaltelement (82) wahlweise drehkoppelbar sind, das sechste Stirnzahnrad (48) drehfest und axialfest auf der zweiten Nebenwelle (44) gelagert ist und das fünfte Stirnzahnrad (46) drehbar und axialfest auf der zweiten Nebenwelle (44) gelagert ist, wobei das fünfte Stirnzahnrad (46) über ein fünftes Schaltelement (62) wahlweise drehfest mit der zweiten Nebenwelle (44) koppelbar ist.
Getriebebaugruppe (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangswelle (52) über ein Differentialgetriebe (56) mit dem siebten Stirnzahnrad (50) gekoppelt ist, wobei das Differentialgetriebe (56) das achte Stirnzahnrad (54) umfasst.
Getriebebaugruppe (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das siebte Stirnzahnrad (50) drehfest und axialfest auf der zweiten Nebenwelle (44) gelagert ist oder drehbar und axialfest auf der zweiten Nebenwelle (44) gelagert ist, wobei das siebte Stirnzahnrad (50) über ein siebtes Schaltelement (84) drehfest mit der zweiten Nebenwelle (44) koppelbar ist.
Antriebseinheit (22) mit einer Getriebebaugruppe (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einer ersten elektrischen Maschine (28) und mit einer Verbrennungskraftmaschine (30), wobei die erste elektrische Maschine (28) und die Verbrennungskraftmaschine (30) antriebsmäßig mit der Getriebebaugruppe (24) gekoppelt sind.
Antriebseinheit (22) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (30) mit der Eingangswelle (32) antriebsmäßig gekoppelt ist, insbesondere wobei die Eingangswelle (32) über eine Trennkupplung (66) und/oder einen Schwingungsdämpfer (68) mit der Verbrennungskraftmaschine (30) gekoppelt ist.
Antriebseinheit (22) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (28) über eine Stirnradstufe (70), einen Kettentrieb (72) oder einen Riementrieb mit der Eingangswelle (32) gekoppelt ist oder über eine Stirnradstufe (87), einen Kettentrieb (88) oder einen Riementrieb mit der zweiten Nebenwelle (44) gekoppelt ist oder mit dem fünften Stirnzahnrad (46) gekoppelt ist oder mit dem sechsten Stirnzahnrad (48) gekoppelt ist.
Antriebseinheit (22) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite elektrische Maschine (76) über eine Stirnradstufe (78), einen Kettentrieb oder einen Riementrieb mit der zweiten Nebenwelle (44) gekoppelt ist oder mit dem achten Stirnzahnrad (54) gekoppelt ist.
Antriebsstrang (10) eines Kraftfahrzeugs mit einem Hauptantrieb (14) und einem Hilfsantrieb (18), wobei der Hauptantrieb (14) einer ersten Achse zugeordnet ist und der Hilfsantrieb (18) einer zweiten Achse zugeordnet ist und der Hilfsantrieb (18) eine Antriebseinheit (22) nach einem der Ansprüche 9 bis 12 umfasst oder wobei der Hauptantrieb (14) einer ersten Achse zugeordnet ist und der Hilfsantrieb (18) einer zweiten Achse zugeordnet ist und der Hauptantrieb (14) eine Antriebseinheit (22) nach einem der Ansprüche 9 bis 12 umfasst oder wobei sowohl der Hauptantrieb (14) als auch der Hilfsantrieb (18) der ersten Achse oder der zweiten Achse zugeordnet sind und der Hilfsantrieb (18) eine Antriebseinheit (22) nach einem der Ansprüche 9 bis 12 umfasst
Antriebsstrang (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptantrieb (14) ein rein elektrischer Antrieb ist.
Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinheit (22) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einem elektrischen Fahrbetrieb die erste elektrische Maschine (28) und/oder die zweite elektrische Maschine (76) die Ausgangswelle (52) antreiben und/oder in einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb die Verbrennungskraftmaschine (30) die Ausgangswelle (52) antreibt und/oder in einem hybriden Fahrbetrieb sowohl die Verbrennungskraftmaschine (30) als auch zumindest eine aus erster elektrischer Maschine (28) und zweiter elektrischer Maschine (76) die Ausgangswelle (52) antreiben und/oder in einem Rekuperationsbetrieb die erste elektrische Maschine (28) und/oder die zweite elektrische Maschine (76) als Generator wirkt bzw. wirken und von der Ausgangswelle (52) angetrieben werden und/oder in einem stationären Ladebetrieb die erste elektrische Maschine (28) und/oder die zweite elektrische Maschine (76) als Generator wirkt bzw. wirken und von der Verbrennungskraftmaschine (30) angetrieben wird bzw. werden, wobei die Ausgangswelle (52) von der ersten elektrischen Maschine (28), der zweiten elektrischen Maschine (76) und der Verbrennungskraftmaschine (30) entkoppelt ist, und/oder in einem fahrenden Ladebetrieb die erste elektrische Maschine (28) und/oder die zweite elektrische Maschine (76) als Generator wirkt bzw. wirken und von der Verbrennungskraftmaschine (30) angetrieben wird bzw. werden, wobei gleichzeitig die Ausgangswelle (52) von der Verbrennungskraftmaschine (30) angetrieben wird.