DE102019215685A1 - Lastschaltbare Getriebeanordnung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen mit einer Getriebeanordnung (1) umfassend:- eine erste Getriebeeingangswelle (4), an die ein Verbrennungsmotor (VKM) angebunden ist,- eine zweite Getriebeeingangswelle (5), an die eine elektrische Maschine (EM) angebunden ist und- eine getriebeausgangsseitige Kupplungseinheit (6), wobei die Kupplungseinheit (6) eine erste Getriebeausgangswelle (26), die einem ersten Teilgetriebe zugeordnet ist, und zweite Getriebeausgangswelle (27), die einem zweiten Teilgetriebe (TG2) zugeordnet ist, antriebswirksam mit zumindest einem Abtriebsrad (51) verbindet.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine lastschaltbare Getriebeanordnung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang umfassend eine erste Getriebeeingangswelle für eine erste Antriebseinheit, eine zweite Getriebeeingangswelle für eine zweite Antriebseinheit, ein erstes Teilgetriebe mit einer ersten Abtriebswelle, ein zweites Teilgetriebe mit einer zweiten Abtriebswelle und eine Kupplungseinheit.
  • Stand der Technik
  • Im Zusammenhang mit lastschaltbaren Getriebeanordnungen sind insbesondere Doppelkupplungsgetriebe zu erwähnen. Doppelkupplungsgetriebe weisen zwei Getriebeeingangswellen, zumindest eine Getriebeausgangswelle sowie zwei Teilgetriebe auf. Bei Doppelkupplungsgetrieben wirkt jeweils eine Kupplung auf jeweils eine Getriebeeingangswelle, wobei jeweils eine Getriebeeingangswelle jeweils einem Teilgetriebe zugeordnet ist. Über die Doppelkupplung des Doppelkupplungsgetriebes kann somit eine Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs antriebswirksam mit dem ersten Teilgetriebe und/oder dem zweiten Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes verbunden werden. Jedem Teilgetriebe sind mehrere Fahrstufen zugeordnet. Eine derartige Fahrstufe umfasst zumindest ein Festrad sowie zumindest ein mit dem Festrad im Eingriff stehendes Losrad. Die Festräder und Losräder sind, je nach Ausgestaltung des Getriebes variabel, auf den Wellen des Doppelkupplungsgetriebes angeordnet. Die Losräder sind über mechanische Schaltelemente mit der jeweiligen Welle, auf der sie angeordnet sind, verbindbar. Um Fahrstufen wechseln zu können, muss eine der beiden Kupplungen der Doppelkupplung gelöst und die andere gleichzeitig eingerückt werden. Innerhalb dieses Vorgangs findet der mechanische Schaltvorgang mittels des Schaltelements statt. Vermittels eines Doppelkupplungsgetriebes kann somit Drehmoment ohne Unterbrechung zwischen einer Antriebseinheit und Antriebsrädern eines Kraftfahrzeugs übertragen werden.
  • Durch die Anbindung einer elektrischen Maschine an eines der Teilgetriebe ist eine hybridisierte Version darstellbar. Eine solche Ausführung ist in der DE 10 2010 004 711 C5 beschrieben.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der Erfindung einen Antriebsstrang mit einer elektrischen Maschine und einem Verbrennungsmotor sowie einer lastschaltbaren Getriebeanordnung anzugeben, die ein zugkraftunterbrechungsfreies Schalten im rein elektrischen Betrieb, im rein verbrennungsmotorischen Betrieb und im hybriden Betrieb ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird gelöst mit einem Antriebsstrang mit einer Getriebeanordnung umfassend:
    • - eine erste Getriebeeingangswelle, an die ein Verbrennungsmotor angebunden ist,
    • - eine zweiten Getriebeeingangswelle, an die eine elektrische Maschine angebunden ist und
    • - eine getriebeausgangsseitigen Kupplungseinheit, wobei die Kupp-Iungseinheit eine erste Getriebeausgangswelle, die einem ersten Teilgetriebe zugeordnet ist, und zweite Getriebeausgangswelle, die einem zweiten Teilgetriebe zugeordnet ist, antriebswirksam mit zumindest einem Abtriebsrad verbindet.
  • Die erste oder die zweite Getriebeeingangswelle kann direkt mit der elektrischen Maschine beziehungsweise mit dem Verbrennungsmotor angebunden sein. Es ist jedoch auch denkbar, die elektrische Maschine beziehungsweisen den Verbrennungsmotor achsparallel zur ersten beziehungsweise zur zweiten Getriebeeingangswelle anzuordnen und diese jeweils über beispielsweise einen Riementrieb oder eine oder mehreren Zahnradstufen anzubinden.
  • Ein Ausgang der Kupplungseinheit kann hierbei entweder mit dem Abtriebsrad direkt oder mittels einer Über- oder Untersetzungsstufe drehwirksam verbunden sein, wobei das Abtriebsrad vorzugsweise mit dem Differentialzahnrad kämmt.
  • Es ist von Vorteil, dass die zweite Getriebeausgangswelle als eine Hohlwelle ausgebildet und koaxial zu der ersten Getriebeausgangswelle angeordnet ist.
  • Vorteilhafterweise tragen die Getriebeeingangswellen Losräder zur Einrichtung von Gangstufen.
  • Die Getriebeausgangswellen weisen Festräder zur Einrichtung von Gangstufen auf, die mit den Losrädern kämmen und jeweils ein Zahnradpaar bilden.
  • Vorzugsweise sind dem ersten Teilgetriebe alle ungeraden Gänge zugeordnet.
  • Vorzugsweise ist eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine, als auch die des Verbrennungsmotors unabhängig oder im Parallelbetrieb über beide Teilgetriebe und über die Kupplungseinheit an das Abtriebsrad übertragbar. In anderen Worten ausgedrückt sind sowohl die elektrische Maschine, als auch der Verbrennungsmotor mit beiden Teilgetrieben verbindbar.
  • Vorzugsweise ist die elektrische Maschine mittels einem ersten Zahnradpaar mit der ersten Getriebeausgangswelle bzw. dem ersten Teilgetriebe und mittels einem zweiten Zahnradradpaar mit der zweiten Getriebeausgangswelle bzw. dem zweiten Teilgetriebe angebunden. Das erste und zweite Zahnradpaar umfassen somit jeweils ein Festrad an der ersten bzw. zweiten Getriebeausgangswelle, die mit Losrädern der zweiten Getriebeeingangswelle kämmen.
  • Bevorzugt kämmen die Festräder des ersten und des zweiten Zahnradpaares ferner mit Losrädern der ersten Getriebeeingangswelle, wodurch der Verbrennungsmotor an die erste und an die zweite Getriebeausgangswelle bzw. dem ersten und dem zweiten Teilgetriebe angebunden ist.
  • Vorzugsweise sind das erste und das zweite Zahnradpaar zueinander axial benachbart angeordnet.
  • Die Kupplungsanordnung kann eine Doppelkupplung oder eine Kombination aus einer Reibkupplung mit Klauenkupplungen sein.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
    • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen lastschaltbaren Getriebeanordnung für einen Antrieb
    • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweite Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen lastschaltbaren Getriebeanordnung.
  • Die lastschaltbare Getriebeanordnung 1 stellt eine Komponente eines Kraftfahrzeugantriebsstranges mit einer Verbrennungskraftmaschine VKM und einer elektrischen Maschine EM dar.
  • Die Verbrennungskraftmaschine ist an eine erste Getriebeeingangswelle 4 gekoppelt, während die elektrische Maschine EM über einen Stirnradsatzes 50 an eine zweite Getriebeeingangswelle 5 angebunden ist.
  • Die lastschaltbaren Getriebebaugruppe 1 weist ein erstes Teilgetriebe TG1 und ein zweites Teilgetriebe TG2 sowie eine Kupplungseinheit 6 auf. Weiterhin weist die lastschaltbare Getriebebaugruppe 1 zwei Getriebeausgangswellen nämlich eine erste Getriebeausgangswelle 26 und eine zweite Getriebeausgangswelle 27 auf.
  • Jedem Teilgetriebe TG1, TG2 sind mehrere Fahr- bzw. Gangstufen zugeordnet. Dem ersten Teilgetriebe TG1 sind ungerade Gangstufen, wie eine erster Gangstufe G1 und eine dritte Gangstufe zugeordnet; dem zweiten Teilgetriebe TG2 sind gerade Gangstufen wie eine zweite und vierte Gangstufe zugeordnet.
  • Die einzelnen Gangstufen werden jeweils durch ein auf einer der beiden Getriebeeingangswellen 4, 5 angeordneten Losrad und ein auf einer der beiden über Synchronisierungseinheiten K3, K4, K5 und K6 mit der jeweiligen Getriebeeingangswelle 4,5 antriebswirksam verbindbar. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es jedoch auch denkbar, zumindest eines der Synchronisierungseinheiten gegen Klauenkupplungen zu tauschen.
  • Die erste Getriebeausgangswelle 26 ist als Vollwelle ausgebildet. Die zweite Getriebeausgangswelle 27 ist als eine die erste Getriebeausgangswelle 26 teilweise umgebende Hohlwelle ausgebildet.
  • Die Kupplungseinheit 6 sitzt ausgangsseitig an den Getriebeausgangswellen 26 und 27 und ist im Beispiel der 1 eine Doppelkupplung. Die Kupplungseinheit 6 verbindet das Getriebe mit einem Abtriebsrad 51, dass an einem Differenzial 52 angreift.
  • Die Getriebeeingangswelle 5 trägt zwei Losräder 10 und 11. Das Losrad 10 kämmt mit dem Festrad 13, wobei das Festrad 13 auf der zweiten Getriebeausgangswelle 27 sitzt und dem zweiten Teilgetriebe TG 2 zugeordnet ist. Das Losrad 10 kann ausschließlich mit der Getriebeeingangswelle 5 verbunden werden Das Losrad 11 kämmt mit dem Festrad 12. Das Losrad 11 kann ausschließlich mit der Getriebeeingangswelle 5 verbunden werden Das Losrad 11 ist auf der ersten Getriebeausgangswelle 26 fest aufgebracht ist. Damit ist das Losrad 11 mit dem ersten Teilgetriebe TG 1 verbindbar. Zur Herstellung des Drehmomentenfluss in Richtung auf das erste oder zweite Teilgetriebe wird auf der zweiten Getriebeeingangswelle 5 entweder die Synchronisierungseinheit K3 oder K4 geschlossen.
  • Durch die Positionierung der Kupplungseinheit 6 ausgangsseitig des Getriebes und der Aufteilung der Fest- und Losräder, können zugkraftunterbrechungsfreie Schaltungen zwischen elektrischen Gängen, zugkraftunterbrechungsfreie Schaltungen zwischen verbrennungsmotorischen Gängen und gleichzeitige zugkraftunterbrechungsfreie Schaltungen zwischen elektrischen bzw. verbrennungsmotorischen Gängen erfolgen.
  • Die Anordnung des Getriebes ist in 2 dieselbe, bis auf den Einsatz einer anderen Kupplungsanordnung.
  • Ein wesentlicher Nachteil eines Doppelkupplungsgetriebes ist dessen vergleichsweise komplizierter Aufbau, was sowohl die Herstellungs- wie auch die Wartungskosten erhöht. Darüber hinaus müssen zwei Kupplungen verwendet werden, die jeweils so ausgelegt sind, dass sie auch ein maximal anliegendes Drehmoment übertragen können.
  • Die unveröffentlichte DE 102019204689 zeigt eine lastschaltbare Getriebeanordnung mit einer alternativen Kupplungseinheit.
  • Die Kupplungseinheit 6 weist zwei halbseitige Klauenkupplungen nämlich eine erste Klauenkupplung K1 und eine zweite Klauenkupplung K2, sowie eine weitere drehmomentübertragende Komponente 25 auf. Die drehmomentübertragende Komponente 25 ist als eine Einfachkupplung RK1 oder als ein Planetenradgetriebe oder als ein Doppelschneckengetriebe ausgebildet.
  • Sowohl die erste Klauenkupplung K1 wie auch die zweite Klauenkupplung K2 weist eine Primärseite 35, 37 und eine Sekundärseite 36, 38 auf. Die Primärseite 35, 37 ist in diesem Zusammenhang als eine mit einer Abtriebswelle des Getriebes fest verbundenen Seite der jeweiligen Klauenkupplung K1, K2 zu verstehen. Die Sekundärseite 36, 38 ist in diesem Zusammenhang als eine mechanische Komponente zu verstehen, die mit dem Abtriebsrad verbunden ist.
  • Die Primärseite 35 der ersten Klauenkupplung K1 ist fest mit der ersten Getriebeausgangswelle 26 verbunden. Die Primärseite 37 der zweiten Klauenkupplung K2 ist fest mit der zweiten Getriebeausgangswelle 27 verbunden. Die erste Getriebeausgangswelle 26 und die zweite Getriebeausgangswelle 27 sind über die drehmomentübertragende Komponente 25 antriebswirksam miteinander verbindbar.
  • Die Getriebeanordnung mit der elektrischen Maschine, die in beide Teilgetriebe eintreiben kann, ermöglicht das zugkraftunterbrechungsfreie Schalten zwischen Gangstufen der beiden Teilgetriebe.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Lastschaltbare Getriebeanordnung
    TG1
    Erstes Teilgetriebe
    TG2
    Zweites Teilgetriebe
    4
    Erste Getriebeeingangswelle
    5
    Zweite Getriebeeingangswelle
    6
    Kupplungseinheit
    VKM
    Verbrenungsmotor
    RK1
    Einfachkupplung
    K1
    Erste Klauenkupplung
    K2
    Zweite Klauenkupplung
    25
    Drehmomentübertragende Komponente
    26
    Erste Getriebeausgangswelle
    27
    Zweite Getriebeausgangswelle
    12, 13, 14, 15
    Festrad
    10,11, 16, 17, 18, 19
    Losrad
    35
    Primärseite der ersten Klauenkupplung
    36
    Sekundärseite der ersten Klauenkupplung
    37
    Primärseite der zweiten Klauenkupplung
    38
    Sekundärseite der zweiten Klauenkupplung
    K3, K4, K5, K6
    Synchronisierungseinheit
    50
    Stirnradsatz
    51
    Abtriebsrad
    52
    Differential
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010004711 C5 [0003]
    • DE 102019204689 [0029]

Claims (6)

  1. Antriebsstrang mit einer Getriebeanordnung (1) umfassend: - eine erste Getriebeeingangswelle (4), an die ein Verbrennungsmotor (VKM) angebunden ist, - eine zweite Getriebeeingangswelle (5), an die eine elektrische Maschine (EM) angebunden ist und - eine getriebeausgangsseitige Kupplungseinheit (6), wobei die Kupplungseinheit (6) eine erste Getriebeausgangswelle (26), die einem ersten Teilgetriebe zugeordnet ist, und zweite Getriebeausgangswelle (27), die einem zweiten Teilgetriebe (TG2) zugeordnet ist, antriebswirksam mit zumindest einem Abtriebsrad (51) verbindet.
  2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Getriebeausgangswelle (27) als eine Hohlwelle ausgebildet ist und koaxial zu der ersten Getriebeausgangswelle (26) angeordnet ist.
  3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeingangswellen (4,5) Losräder (10, 11, 16, 17, 18, 19) zur Einrichtung von Gangstufen tragen.
  4. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeausgangswellen (26, 27) Festräder (12, 13, 14, 15) zur Einrichtung von Gangstufen aufweisen und mit den Losrädern (10, 11, 16, 17, 18, 19) kämmen.
  5. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Antriebsleistung der elektrischen Maschine, als auch die des Verbrennungsmotors unabhängig oder im Parallelbetrieb über beide Teilgetriebe und über die Kupplungseinheit an das Abtriebszahnrad übertragbar ist.
  6. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsanordnung (6) eine Doppelkupplung oder eine Kombination aus einer Reibkupplung (RK1) mit Klauenkupplungen (K1, K2) ist.
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