DE102019216617A1

DE102019216617A1 - Getriebeanordnung, Hybrid-Getriebeanordnung, Hybrid-Antriebsstrang sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019216617A1
Application number: DE102019216617.2A
Authority: DE
Inventors: Stefan Beck; Fabian Kutter; Matthias Horn; Martin Brehmer; Peter Ziemer; Michael Wechs; Thomas Martin; Johannes Kaltenbach; Oliver BAYER; Thomas Kroh; Ingo Pfannkuchen; Max Bachmann; Juri Pawlakowitsch
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2021-04-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung (4) mit einer ersten Getriebeeingangswelle (24), einer zweiten Getriebeeingangswelle (26), einer ersten Vorgelegewelle (28), einer zweiten Vorgelegewelle (30), einem ersten Losrad (32) und einem zweiten Losrad (34), wobei das erste Losrad (32) und das zweite Losrad (34) auf der ersten Vorgelegewelle (30) angeordnet sind, und einem Koppelschaltelement (W), wobei mittels des Koppelschaltelementes (W) das erste Losrad (32) und das zweite Losrad (34) drehfest verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zweiten Vorgelegewelle (30) genau ein Gangzahnrad (42) einer Vorwärtsgangstufe (G1/G2) angeordnet ist.Daneben betrifft die Erfindung eine Hybrid-Getriebeanordnung.Daneben betrifft die Erfindung einen Hybrid-Antriebsstrang.Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung mit einer ersten Getriebeeingangswelle, einer zweiten Getriebeeingangswelle, einer ersten Vorgelegewelle, einer zweiten Vorgelegewelle, einem ersten Losrad und einem zweiten Losrad, wobei das erste Losrad und das zweite Losrad auf der ersten Vorgelegewelle angeordnet sind und mittels eines Koppelschaltelementes drehfest verbindbar sind.
Aus der DE 10 2016 210 713 A1 geht ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Windungsgängen hervor. Das Koppelschaltelement ist dabei in einer zweiseitigen Schalteinrichtung angeordnet. In der zweiseitigen Schalteinrichtung sind neben dem Koppelschaltelement noch eine Schaltkupplung zur Verbindung des ersten Losrades mit der Vorgelegewelle angeordnet.
Dieses zweiseitige Schaltelement ist gegenüber einem anderen zweiseitigen Schaltelement auf der zweiten Vorgelegewelle angeordnet.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Getriebeanordnung anzugeben, die bauraumoptimiert ist.
Zur Lösung dieses Problems wird bei einer Getriebeanordnung der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dass auf der zweiten Vorgelegewelle genau ein Gangzahnrad einer Vorwärtsgangstufe angeordnet ist. Dies führt zu einem kompakten Getriebeanordnung, bei der auf der zweiten Vorgelegewelle Platz für andere Zahnräder verbleibt.
Die Vorwärtsgangstufe kann einem einzigen Vorwärtsgang zugeordnet sein. Alternativ kann die Vorwärtsgangstufe mehr als einem Vorwärtsgang, insbesondere zwei Vorwärtsgängen, zugeordnet sein. Die Vorwärtsgangstufe umfasst bevorzugt ein Losrad und ein Festrad. Diese können in mehr als einem Vorwärtsgang eingesetzt werden.
Bevorzugt kann das Gangzahnrad als Losrad ausgebildet sein. Dann ist das zugehörige Festrad vorzugsweise auf einer der beiden Getriebeeingangswellen, insbesondere auf der zweiten Getriebeeingangswelle, angeordnet.
Vorzugsweise kann ausschließlich das Koppelschaltelement zwischen dem ersten Losrad und dem zweiten Losrad angeordnet sein. Dadurch wird es möglich, die Verteilung der Zahnräder auf den Vorgelegenwellen und den Getriebeeingangswellen abweichend zum Stand der Technik zu gestalten, wodurch eine weiter verbesserte Bauraumnutzung erfolgt.
Bevorzugt kann das Koppelschaltelement in einem Doppelschaltelement angeordnet ist. Dadurch kann ein Aktuator eingespart werden. Vorteilhafterweise ist eine Verbindung des Koppelschaltelementes durch eine Öffnung in einem der Losräder zu dem zweiten Schaltelement des Doppelschaltelementes vorhanden. Bevorzugt kann die Verbindung durch das zweite Losrad erfolgen.
Vorteilhafterweise kann das erste Losrad mit der ersten Getriebeeingangswelle und das zweite Losrad mit der zweiten Getriebeeingangswelle wirkverbunden sein. Grundsätzlich können zwei Losräder auch mit Festrädern auf einer einzigen Getriebeeingangswelle kämmen. Da das erste Losrad und das zweite Losrad bei der Realisierung von wenigstens einem Windungsgang verwendet werden sollen, müssen dann aber die Teilgetriebe verbunden werden. Dies kann beispielsweise über das erste Losrad und das zweite Losrad geschehen, in dem diese mit Zahnrädern sowohl der ersten Getriebeeingangswelle als auch der zweiten Getriebeeingangswelle als auch der zweiten Getriebeeingangswelle kämmen.
Bevorzugt ist die zweite Getriebeeingangswelle auf der ersten Getriebeeingangswelle gelagert. Das heißt, dass sie als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Getriebeeingangswelle zumindest teilweise, bevorzugt auf ihrer gesamten Länge, umgreift. Die erste Getriebeeingangswelle kann als Vollwelle ausgebildet sein, sie kann aber ebenfalls eine Hohlwelle sein.
Vorteilhafterweise kann die erste Getriebeeingangswelle und/oder die zweite Getriebeeingangswelle schaltkupplungsfrei ausgebildet sein. In einer ersten Alternative sind sowohl die erste Getriebeeingangswelle als auch die zweite Getriebeeingangswelle schaltkupplungsfrei ausgebildet. In einer zweiten Alternative kann auf der ersten Getriebeeingangswelle eine Schaltkupplung angeordnet sein. Eine Schaltkupplung verbindet dabei ein Losrad mit einer Welle, eine Kupplung mit zwei Wellen miteinander. Das Kupplungselement verbindet, wie weiter oben beschrieben, zwei Losräder miteinander.
Bevorzugt kann bei geschlossenem Koppelschaltelement ein erster Vorwärtsgang für einen Vorwärts-Fahrbetrieb oder ein sechster Gang für einen Vorwärts-Fahrbetrieb realisiert sein. Der erste Vorwärtsgang und/oder der sechste Vorwärtsgang sind also als Windungsgang ausgebildet. Das heißt, dass beide Teilgetriebe zur Realisierung verwendet werden. Beispielsweise können beide Getriebeeingangswellen und eine oder beide Vorgelgewellen im Drehmomentfluss stehen.
Bevorzugt kann bei einem geöffneten Koppelschaltelement dem ersten Losrad ein dritter Vorwärtsgang zugeordnet sein. Weiterhin kann bei einem geöffneten Koppelschaltelement dem zweiten Losrad ein vierter Vorwärtsgang zugeordnet sein. Die Losräder des dritten und vierten Ganges werden also bei der Bildung des ersten und des sechsten Ganges mitverwendet.
Bevorzugt kann auf der zweiten Getriebeeingangswelle ein Festrad angeordnet sein, das mit zwei Losrädern in Eingriff steht. Durch die Doppelung des Eingriffs kann in axialer Richtung Bauraum eingespart werden. Bevorzugt befindet sich auf der zweiten Getriebeeingangswelle ein einziges Festrad.
Vorzugsweise kann auf der ersten Getriebeeingangswelle und/oder der zweiten Getriebeeingangswelle genau ein Festrad angeordnet sein. Insbesondere kann auf der ersten Getriebeeingangswelle und/oder der zweiten Getriebeeingangswelle ausschließlich genau ein Festrad angeordnet sein.
Alternativ können auf der einen Getriebeeingangswelle genau ein Festrad und der anderen Getriebeeingangswelle genau zwei Festräder angeordnet sein. Insbesondere kann auf der einen Getriebeeingangswelle ausschließlich genau ein Festrad angeordnet sein. Weiterhin können auf der anderen Welle ausschließlich genau zwei Festräder angeordnet sein. In einer ersten Ausgestaltung ist die eine Getriebeeingangswelle die erste Getriebeeingangswelle und die andere Getriebeeingangswelle die zweite Getriebeeingangswelle. Alternativ ist die eine Getriebeeingangswelle die zweite Getriebeeingangswelle und die andere Getriebeeingangswelle die erste Getriebeeingangswelle.
In einer alternativen Ausgestaltung kann auf der zweiten Vorgelgewelle ein Rückwärtsganglosrad angeordnet sein. Statt einer separaten Rückwärtsgangwelle lässt sich die Richtungsumkehr auch durch die Verwendung eines Umkehrrades auf einer bereits vorhandenen Welle erreichen. Dabei kann das Rückwärtsganglosrad besonders bevorzugt mit dem ersten Losrad in Eingriff stehen. Bei dieser Ausgestaltung wirkt das Losrad des dritten Ganges bei der Realisierung von insgesamt vier Gangstufen mit, nämlich drei Vorwärtsgangstufen und einer Rückwärtsgangstufe. Durch diese Vierfachnutzung eines Losrades wird eine besonders kompakte Baugröße erreicht.
Vorzugsweise umfasst die Getriebeanordnung eine Kupplungsanordnung. Die Kupplungsanordnung weist bevorzugt wenigstens zwei Kupplungen auf. Vorteilhafterweise kann die Kupplungsanordnung drei Kupplungen aufweisen. Eine der Kupplungen kann als Trennkupplung angeordnet sein. Diese dient der Abkopplung eines Verbrennungsmotors vom Antriebsstrang.
Weiterhin kann die Kupplungsanordnung zwei Lastschalkupplungen aufweisen. Dabei kann der Ausgang jeweils einer der Kupplungen mit einer der Getriebeeingangswellen verbunden sein. Die Lastschaltkupplungen bilden dann eine Doppelkupplungsanordnung.
Vorteilhafterweise kann die Getriebeanordnung genau zwei Teilgetriebe aufweisen. Dies ermöglicht eine erhöhte Funktionalität und bspw. Zugkraftunterstützung sowohl beim Gangwechsel, insbesondere einem verbrennungsmotorischen als auch einem elektrischen Gangwechsel.
Bevorzugt kann wenigstens eines der Teilgetriebe als Gangwechselgetriebe ausgebildet sein. Insbesondere können beide Teilgetriebe als Gangwechselgetriebe ausgebildet sein. Jedes Teilgetriebe umfasst dann wenigstens zwei Gangstufen.
Die Zahnräder der Getriebeanordnung sind bevorzugt als Stirnräder ausgebildet.
Weiterhin kann die Getriebeanordnung genau zwei Getriebeeingangswellen aufweisen.
Eine Gangstufe ist eine mechanisch realisierte Übersetzung zwischen zwei Wellen. Die Gesamtübersetzung zwischen Verbrennungsmotor oder Antriebseinrichtung und Rad weist weitere Übersetzungen auf, wobei die Übersetzungen vor einer Gangstufe, die sogenannten Vorübersetzungen, vom verwendeten Abtrieb abhängen können. Die Nachübersetzungen sind üblicherweise gleich. In einer weiter unten gezeigten Ausführungsform wird die Drehzahl und das Drehmoment einer Antriebseinrichtung mehrmals übersetzt, nämlich durch wenigstens ein Zahnradpaar zwischen der Ausgangswelle der Antriebseinrichtung und einer Getriebeeingangswelle. Dies ist eine Vorübersetzung. Dann folgt ein Zahnradpaar einer Gangstufe mit einer von der Gangstufe abhängigen Übersetzung. Schließlich folgt ein Zahnradpaar zwischen Vorgelegewelle und Differenzial als Nachübersetzung. Ein Gang weist dann eine Gesamtübersetzung auf, die vom Antrieb und der Gangstufe abhängt. Ohne weitere Angaben bezieht sich ein Gang dann auf die eingesetzte Gangstufe.
Lediglich der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die aufsteigenden Ziffern der Gangstufen wie üblich auf eine sinkende Übersetzung verweisen. Eine zweite Gangstufe G2 hat eine größere Übersetzung als eine dritte Gangstufe G3, etc.
Dies gilt auch bei Windungsgängen, allerdings ermittelt sich die Gesamtübersetzung zwischen den Wellen aufwendiger, da noch mehr Wellen und Übersetzungen zu berücksichtigen sind. Am Ende ermittelt man aber eine Übersetzung zwischen der ersten Welle, auf der angetrieben wird, und der letzten Welle, auf der abgetrieben wird.
Wird Drehmoment vom Verbrennungsmotor über die zweite Gangstufe G2 übertragen, so wird dies als verbrennungsmotorischer Gang V2 bezeichnet. Übertragen die zweite Antriebseinrichtung und der Verbrennungsmotor gleichzeitig über die erste Gangstufe G2 Drehmoment, wird dies als hybridischer Gang H22 bezeichnet. Überträgt nur die zweite Antriebseinrichtung Drehmoment über die zweite Gangstufe G2 wird von einem elektrischen Gang E2 gesprochen. Die erste Gangstufe G1 ist als Windungsgang ausgebildet und daher aus den untenstehenden Figuren nicht direkt ersichtlich, weswegen exemplarisch auf die zweite Gangstufe G2 verwiesen wurde.
In der vorliegenden Erfindung wird unter einer Schalteinrichtung eine Anordnung mit einem oder zwei Schaltelementen verstanden. Die Schalteinrichtung ist dann einseitig oder zweiseitig ausgebildet. Ein Schaltelement kann eine Kupplung oder eine Schaltkupplung sein. Eine Kupplung dient der drehfesten Verbindung zweier Wellen und eine Schaltkupplung der drehfesten Verbindung einer Welle mit einer auf ihr drehbar gelagerten Nabe, bspw. einem Losrad. Die Kupplungen zur Verbindung der Getriebeeingangswellen mit dem Verbrennungsmotor verbinden die jeweilige Getriebeeingangswelle mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors. Eine zweiseitige Schalteinrichtung wird auch Doppelschaltelement genannt.
Vorzugsweise kann zumindest ein Teil der Kupplungen und/oder Schaltkupplungen als Klauenkupplungen ausgebildet sein. Insbesondere können alle Kupplungen und/oder Schaltkupplungen als Klauenkupplungen ausgebildet sein.
Daneben betrifft die Erfindung eine Hybrid-Getriebeanordnung mit einer Getriebeanordnung und wenigstens einer an die Getriebeanordnung angebundenen Antriebseinrichtung. Die Hybrid-Getriebeanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die Getriebeanordnung wie beschrieben ausgebildet ist.
Vorzugsweise kann die Antriebseinrichtung als Elektromotor ausgebildet sein. Vorteilhafterweise kann die Antriebseinrichtung achsparallel zu den Getriebeeingangswellen angeordnet sein. Sie ist damit üblicherweise auch achsparallel zu den Vorgelegewellen angeordnet. Bevorzugt kann die Antriebseinrichtung mit einer Kupplungsanordnung wirkverbunden sein, insbesondere auf deren Antriebsseite. Weiterhin kann sich bei Verwendung einer Dreifachkupplungsanordnung mit einer Trennkupplung und einer Doppelkupplung der Angriffspunkt auf der Abtriebsseite der Trennkupplung und der Antriebsseite der Doppelkupplungsanordnung befinden. Dadurch können beide Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes mit einem einzigen Elektromotor angetrieben bzw. mit Drehmoment beaufschlagt werden.
Daneben ist es weiterhin möglich, dass die Hybrid-Getriebeeinrichtung zwei Antriebseinrichtungen aufweist. Dabei kann jeweils eine Antriebseinrichtung einem der Teilgetriebe zugeordnet sein, wodurch eine erhöhte Funktionalität erzeugt wird.
Daneben betrifft die Erfindung einen Hybrid-Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor und einer Hybrid-Getriebeanordnung. Der Hybrid-Antriebsstrang zeichnet sich dadurch aus, dass die Hybrid-Getriebeanordnung wie beschrieben ausgebildet ist.
Vorteilhafterweise kann der Hybrid-Antriebsstrang eine Dämpfeinrichtung, bspw. zwischen Kurbelwelle und erster Getriebeeingangswelle, aufweisen. Die Dämpfungseinrichtung kann einen Torsionsdämpfer und/oder einen Tilger und/oder eine Rutschkupplung aufweisen. Der Torsionsdämpfer kann als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein. Der Tilger kann als drehzahladaptiver Tilger ausgebildet sein.
Vorzugsweise kann der Hybrid-Antriebsstrang ein Differenzial in axialer Richtung zwischen der Kupplungsanordnung und den Radsätzen der Getriebeanordnung aufweisen. Die Radebene des Abtriebs befindet sich also auf der Seite der Kupplungsanordnung. Vorteilhafterweise kann ein Zahnrad zur Anbindung des Differenzials jeweils axial außen auf den Vorgelegewellen angeordnet sein.
Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Hybrid-Getriebeanordnung und/oder einem Hybrid-Antriebsstrang. Das Kraftfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass die Getriebeanordnung und/oder der Hybrid-Antriebsstrang wie beschrieben ausgebildet sind.
Vorteilhafterweise ist die Hybrid-Getriebeanordnung als Front-Quer-Getriebeanordnung im Kraftfahrzeug anordnet.
Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeug eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Getriebeanordnung und/oder der Hybrid-Getriebeanordnung und/oder des Hybrid-Antriebsstranges auf. Die Steuerungseinrichtung kann also Teil der Getriebeanordnung oder der Hybrid-Getriebeanordnung sein, muss es aber nicht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und Figuren. Dabei zeigen:

1 ein Kraftfahrzeug,
2 eine Getriebeanordnung in einer ersten Ausführungsform,
3 eine Schaltmatrix zur Getriebeanordnung nach 2,
4 eine Getriebeanordnung in einer zweiten Ausführungsform,
5 eine Schaltmatrix zur Getriebeanordnung nach 4,
6 eine Hybrid-Getriebeanordnung in einer ersten Ausführungsform,
7 eine Schaltmatrix zur Getriebeanordnung nach 8.
8 eine Hybrid-Getriebeanordnung in einer zweiten Ausführungsform,
9 eine erste Schaltmatrix zur Getriebeanordnung nach 8,
10 eine zweite Schaltmatrix zur Getriebeanordnung nach 8,
11 eine Hybrid-Getriebeanordnung in einer dritten Ausführungsform,
12 eine erste Schaltmatrix zur Getriebeanordnung nach 11,
13 eine zweite Schaltmatrix zur Getriebeanordnung nach 11,
14 eine Hybrid-Getriebeanordnung in einer dritten Ausführungsform,
15 eine erste Schaltmatrix zur Getriebeanordnung nach 14,
16 eine zweite Schaltmatrix zur Getriebeanordnung nach 14,
17 eine Hybrid-Getriebeanordnung in einer vierten Ausführungsform,
18 eine erste Schaltmatrix zur Getriebeanordnung nach 17,
19 eine zweite Schaltmatrix zur Getriebeanordnung nach 17,
20 eine Hybrid-Getriebeanordnung in einer fünften Ausführungsform,
21 eine erste Schaltmatrix zur Getriebeanordnung nach 20,
22 eine zweite Schaltmatrix zur Getriebeanordnung nach 20,
23 eine Hybrid-Getriebeanordnung in einer sechsten Ausführungsform,
24 eine erste Schaltmatrix zur Getriebeanordnung nach 23, und
25 eine zweite Schaltmatrix zur Getriebeanordnung nach 23.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Verbrennungsmotor 2 und einer Hybrid-Getriebeanordnung 3. Die Hybrid-Getriebeanordnung 3 weist eine Getriebeanordnung 4 und eine Antriebseinrichtung 5 auf. Die Getriebeanordnung 4 kann eine Kupplungsanordnung 6 sowie eine Radsatzanordnung 7 aufweisen. Der Ausgang der Getriebeanordnung 4 ist mit einem Differenzial 8 verbunden. Über das Differenzial 8 ist wenigstens eine der Achsen 9 oder 10 antreibbar. Treibt das Differenzial 8 beispielsweise die Vorderachse 9 an, kann die Hinterachse 10 bevorzugt als elektrische Achse ausgebildet sein. Auch dann weist das Kraftfahrzeug 1 zwei Elektromotoren auf, wodurch eine erhöhte Funktionalität zur Verfügung steht.
Beispielsweise können der Elektromotor 5 und der Elektromotor der elektrischen Hinterachse 10 eine rein elektrische Lastschaltung ermöglichen. Weiterhin kann eine Steuerungseinrichtung 12 zur Steuerung der Getriebeanordnung 4 und/oder der Hybrid-Getriebeanordnung 3 vorhanden sein. Die Steuerungseinrichtung 12 kann dann Aktuatoren für das Getriebe sowie die Kupplungen der Kupplungsanordnung 6 und auch den Elektromotor 5 steuern. Die beschriebenen Bestandteile vom Verbrennungsmotor 2 bis zum Differenzial 8 bilden dabei einen Hybrid-Antriebsstrang 14.
2 zeigt die Getriebeanordnung 1 in einer ersten Ausgestaltung. Diese ist als Basisausgestaltung ohne die Anbindungselemente an den Verbrennungsmotor 2und ohne Elektromotor 5 dargestellt. Diese werden weiter unten beschrieben.
Die Getriebeeingangswelle 24 wird dabei als erstes Getriebeeingangswelle 24 und die Getriebeeingangswelle 26 als zweite Getriebeeingangswelle 26 bezeichnet.
Neben den Getriebeeingangswellen 24 und 26 weist die Radsatzanordnung 7 und damit auch die Getriebeanordnung 4 zwei Vorgelgewellen 28 und 30 auf. Die Vorgelegewelle 28 wird dabei als erste Vorgelegewelle 28 und die Vorgelegewelle 30 als zweite Vorgelegewelle 30 bezeichnet.
Auf der ersten Vorgelegewelle 28 sind insbesondere ein erstes Losrad 32 und ein zweites Losrad 34 angeordnet, die über ein Koppelschaltelement W drehfest miteinander verbindbar sind. Weiterhin sind auf der ersten Vorgelegewelle 28 eine Schaltkupplung B und eine Schaltkupplung C zur Verbindung des Losrades 3 bzw. 4 mit der Vorgelegewelle 28 vorhanden. Weiterhin befindet sich auf der ersten Vorgelegewelle 28 ein Abtriebszahnrad 36, das an das Zahnrad 38 des Differenzials 8 angebunden ist.
Dabei ist auf der zweiten Getriebeeingangswelle 26 ein einziges Festrad 40 angeordnet, das sowohl mit dem zweiten Losrad 34 als auch einem Festrad 42 auf der zweiten Vorgelegewelle 30 in Eingriff steht. Das dritte Losrad 42 ist dabei ein Losrad zur Realisierung einer Gangstufe G1/G2, die sowohl einem ersten Vorwärtsgang V1 als auch einem zweiten Vorwärtsgang V2 zugeordnet ist. Der zweite Vorwärtsgang V2 ist dabei ohne Windungen und der erste Vorwärtsgang V1 mit Windungen zu erhalten.
Auf der ersten Getriebeeingangswelle 24 ist bei der gezeigten Ausgestaltung ein einziges Festrad 44 angeordnet. Das Festrad 44 steht dabei mit dem ersten Losrad 32 in Eingriff.
Neben dem Losrad 42 sowie der zugeordneten Schaltkupplung A sind auf der zweiten Vorgelgewelle 26 weiterhin ein Abtriebszahnrad 50 sowie vorteilhafterweise ein Parksperrenzahnrad 52 angeordnet. Das Losrad 42 ist damit das einzige Vorwärtsgangzahnrad auf der zweiten Vorgelegewelle 30. Das Abtriebszahnrad 50 steht ebenfalls mit dem Zahnrad 38 des Differenzials in Eingriff. Das Parksperrenzahnrad 52 kann mittels einer Parksperrenvorrichtung blockiert werden, wodurch auch der Abtrieb insgesamt blockiert ist. Statt eines Parksperrenzahnrades 52 auf der zweiten Vorgelegewelle können aber auch andere Parksperrenanordnungen zur Blockierung des Abtriebs vorgesehen werden.
3 zeigt eine Schaltmatrix für die Getriebeanordnung 4 nach 2. Dabei erkennt man, dass zum einen Vorwärtsgänge V1 bis V4 erhalten werden und die Vorwärtsgänge V2 bis V4 durch das Schließen jeweils einer Schaltkupplung A, B und C realisiert werden. Den Gangstufen G1/G2 bis G4 der Vorwärtsgänge V2 bis V4 ist also immer genau eine Paarung von Festrad und Losrad zugeordnet.
Zur Realisierung des Vorwärtsgangs V1 wird aber das Koppelschaltelement W geschlossen und dann zusätzlich die Schaltkupplung A. Der Vorwärtsgang V1 ist also als Windungsgänge realisiert.
Das zweite Losrad 34 wird bei der Realisierung zweier Vorwärtsgänge verwendet, wodurch sich eine kompakte Anordnung ergibt. Bei der Ausgestaltung nach 2 ist allerdings kein mechanischer Rückwärtsgang vorgesehen. Dieser wird über den - in 2 nicht dargestellten - Elektromotor 5 realisiert.
4 zeigt eine zweite Ausgestaltung einer Getriebeanordnung 4. Diese geht aus der Getriebeanordnung 4 nach 2 durch das Hinzufügen eines mechanischen Rückwärtsganges hervor. Dabei wird ein Rückwärtsganglosrad 56 auf der zweiten Vorgelegewelle 30 angeordnet. Entsprechend ist eine Schaltkupplung R zur Verbindung des Rückwärtsganglosrades 56 mit der zweiten Vorgelegewelle 30 angeordnet.
Das Rückwärtsganglosrad 56 kämmt mit dem ersten Losrad 32, das seinerseits mit dem Festrad 44 kämmt. Somit ergibt sich eine Richtungsumkehr.
5 zeigt die zu 4 gehörige Schaltmatrix. Bei dieser ergibt sich der Rückwärtsgang durch das Schließen der Schaltkupplung R. Ansonsten entspricht die Schaltmatrix nach 5 der Schaltmatrix nach 3.
6 zeigt eine erste Variante der Hybrid-Getriebeanordnung 3. Bei dieser sind, ausgehend von der Getriebeanordnung 4 nach 4, sowohl der Elektromotor 5 als auch eine erste Möglichkeit der Anbindung sowohl im Hinblick auf den Elektromotor 4 als auch der Getriebeeingangswelle 24 und 26 dargestellt. An die Kurbelwelle 16 ist eine Dämpfungsanordnung 18 angeschlossen zur Eliminierung unerwünschter Schwingungen. Die Dämpfungseinrichtung 18 kann beispielsweise als Zweimassenschwungrad, als Torsionsdämpfer, als Tilger, als Rutschkupplung oder als Kombination zweier oder dreier oder aller vier Dämpfungsarten ausgebildet sein.
Auf die Dämpfungsanordnung 18 folgt ein Festrad 22 zur Anbindung des Elektromotors 5. Dieses ist an dem Eingang der Kupplungen K1 und K2 angeordnet. Der Aufbau entspricht dementsprechend einer sogenannten P2-Anordnung. Statt einer Anbindung des Elektromotors über ein Festrad 22 kann die Anbindung auch über das Gehäuse der Kupplungen K1 und/oder K2 erfolgen. Bei dieser Anordnung kann der Elektromotor 5 beide Teilgetriebe mit Drehmoment beaufschlagen. Die Kupplung K1 ist der ersten Getriebeeingangswelle 24 und die Kupplung K2 der zweiten Getriebeeingangswelle 26 zugeordnet. Die Kupplungen K1 und K2 sind vorzugsweise in einer Doppelkupplungsanordnung angeordnet. Sie teilen sich dementsprechend die Eingangsseite und ermöglichen die wahlweise Verbindung des Verbrennungsmotors 2 und/oder des Elektromotors 5 mit einer der Getriebeeingangswellen 24 oder 26.
7 zeigt die entsprechende Schaltmatrix zu der Hybrid-Getriebeanordnung 3 nach 6. Diese verhält sich wie zu 5 beschrieben. Zusätzlich kann man aber die Schaltung K1 und K2 erkennen. Diese sind eine wechselseitige Betätigung der Kupplungen K1 und K2 beim Einlegen der Vorwärtsgänge V1 und V4.
8 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung 3. Bei dieser ist zwischen der Dämpfungsanordnung 18 und dem Zahnrad 22 noch eine Trennkupplung KO zur Abkopplung des Verbrennungsmotors 2 vom Antriebsstrang vorgesehen. Auch bei dieser Ausgestaltung kann der Elektromotor 5 direkt an der Kupplungsanordnung 6 angebunden werden.
9 zeigt eine zu 8 gehörige Schaltmatrix. Bei dieser ist zusätzlich zu dem Kupplungen K1 und K2 immer die Trennkupplung K0 zu schließen, um die Vorwärtsgänge zu erhalten.
10 zeigt eine Schaltmatrix für die elektrischen Vorwärtsgänge E1 bis E4, die mit der Hybrid-Getriebeanordnung 3 nach 8 realisierbar sind. Dabei ist der Elektroverbrennungsmotor 2 abgekoppelt und dementsprechend die Trennkupplung K0 geöffnet. Ansonsten ergeben sich die elektrischen Vorwärtsgänge E1 bis E4 mit den gleichen Schaltungen wie die verbrennungsmotorischen Vorwärtsgängen V1 bis V4. Dies ergibt sich bereits dadurch, dass sowohl der Verbrennungsmotor 2 als auch der Elektromotor 5 vor der Kupplungsanordnung 6 angreifen und damit das Drehmoment jeweils vor der Verzweigung in die Teilgetriebe eingegeben wird.
11 zeigt eine dritte Ausgestaltung einer Hybrid-Getriebeanordnung 3. Bei dieser ist im Vergleich zu 8 ein mechanischer Rückwärtsgang hinzugefügt worden. Dementsprechend befindet sich das Rückwärtsganglosrad 56 auf der zweiten Vorgelegewelle 30 und die Schaltkupplung R ebenda.
Dementsprechend ergeben sich abgewandelte Schaltmatrix 12 und 13, wobei die Schaltmatrix in 12 die Schaltmatrix nach 9 um den Rückwärtsgang ergänzt und die Schaltmatrix nach 13 die Schaltmatrix nach 10.
14 zeigt eine vierte Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung 3. Dabei befindet sich das Zahnrad 22 zur Anbindung des Elektromotor 5 hinter der Kupplungsanordnung 6 und auf der zweiten Getriebeeingangswelle 26. Dementsprechend kann über den Elektromotor 5 auch nur das entsprechende Teilgetriebe angesteuert werden. Dadurch ergeben sich die Schaltmatrix nach den 15 und 16. Die Schaltmatrix nach 15 enthält lediglich verbrennungsmotorische Vorwärtsgänge V1 bis V4, da die Hybrid-Getriebeanordnung 3 nach 14 keinen mechanischen Rückwärtsgang aufweist. Die elektromotorischen Vorwärtsgänge sind auf die Vorwärtsgänge E1 und E2 beschränkt, die von der Übersetzung her den elektromotorischen Gängen E2 und E4 nach 13 entsprechen. Die Kupplungen K0, K1 und K2 sind dabei offen, da der Elektromotor 5 direkt an der zweiten Getriebeeingangswelle 26 angreift.
17 zeigt eine fünfte Ausführungsform einer Hybrid-Getriebeanordnung 3. Dabei ist das Zahnrad 22 zur Anbindung des Elektromotors 5 an das Ende der ersten Getriebeeingangswelle 24 gelegt worden. Dadurch kann über den Elektromotor 5 das andere Teilgetriebe als in 14 dargestellt angesteuert werden. Dementsprechend ergeben sich die Abwandlungen im Schaltmatrix nach 19.
20 zeigt eine sechste Ausgestaltung einer Hybrid-Getriebeeinrichtung 3. Diese geht aus 2 hervor, wobei zusätzlich eine Dämpfungseinrichtung 18, eine Verbindungskupplung K3 und ein Zahnrad 22 zur Anbindung des Elektromotors 5 vorgesehen sind. Über das Zahnrad 22 kann der Elektromotor 5 an die zweite Getriebeeinheit 26 angebunden werden. Die Kupplung K3 verbindet die erste Getriebeeingangswelle mit der zweiten Getriebeeingangswelle, wodurch sich eine abgeänderte Realisierung der Vorwärtsgänge V1 bis V4 ergibt, wie 21 zeigt. Bei der Hybrid-Getriebeeinrichtung nach 20 ist nämlich die Verbindungskupplung K3 zu schließen, um die Gänge V2 und V4 zu erhalten. Damit sind auch die Vorwärtsgänge V2 und V4 Bindungsgänge, dass sie unter Einbeziehung beider Teilgetriebe realisiert werden. Lediglich der Vorwärtsgang V3 mit der Gangstufe G3 ist der Windungsgang frei ausgestaltet.
22 zeigt die elektrischen Vorwärtsgänge E1 und E2 die mit der Hybrid-Getriebeanordnung nach 20 realisierbar sind. Diese entsprechen der Schaltung nach 16, wobei allerdings statt der Kupplungen K0 bis K2 die Verbindungskupplung K3 geöffnet ist. Eine Übereinstimmung ist aber in den Schaltkupplungen AC.
23 zeigt eine siebte Ausgestaltung einer hybrid-Getriebeanordnung 3. Bei dieser ist zusätzlich zur Verbindungskupplung K3 eine Trennkupplung K0 vorgesehen. Dadurch ergeben sich die abgewandelten Schaltmatrizen nach den 24 und 25. Mit diesen ist jeweils die Trennkupplung K0 aufgeführt und zur Realisierung der verbrennungsmotorischen Vorwärtsgängen V1 bis V4 ist die Trennkupplung K0 geschlossen, während sie bei der Realisierung der elektromotorischen Vorwärtsgängen E1 bis E3 geschlossen ist. Zusätzlich wird ein zusätzlicher elektromotorischer Gang über die Trennkupplung K3 und die Schaltkupplung B realisiert.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Verbrennungsmotor
3: Hybrid-Getriebeanordnung
4: Getriebeanordnung
5: Antriebseinrichtung
6: Kupplungsanordnung
7: Radsatzanordnung
8: Differenzial
9: Vorderachse
10: Hinterachse
12: Steuerungseinrichtung
14: Hybrid-Antriebsstrang
16: Kurbelwelle
18: Dämpfungseinrichtung
20: Ausgang
22: Festrad
24: erste Getriebeeingangswelle
26: zweite Getriebeeingangswelle
28: erste Vorgelegewelle
30: zweite Vorgelegewelle
32: erstes Losrad
34: zweites Losrad
36: Abtriebszahnrad
38: Zahnrad
40: Festrad
42: drittes Losrad
44: Festrad
46: Festrad
50: Abtriebszahnrad
52: Parksperrenzahnrad
54: Rückwärtsgangwelle
56: Rückwärtsganglosrad
58: Abtriebszahnrad
K0: Trennkupplung
K1: Kupplung
K2: Kupplung
A: Schaltkupplung
B: Schaltkupplung
C: Schaltkupplung
D: Schaltkupplung
R: Schaltkupplung
W: Koppelschaltelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016210713 A1 [0002]

Claims

Getriebeanordnung (4) mit einer ersten Getriebeeingangswelle (24), einer zweiten Getriebeeingangswelle (26), einer ersten Vorgelegewelle (28), einer zweiten Vorgelegewelle (30), einem ersten Losrad (32) und einem zweiten Losrad (34), wobei das erste Losrad (32) und das zweite Losrad (34) auf der ersten Vorgelegewelle (28) angeordnet sind, und einem Koppelschaltelement (W), wobei mittels des Koppelschaltelementes (W) das erste Losrad (32) und das zweite Losrad (34) drehfest verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zweiten Vorgelegewelle (30) genau ein Gangzahnrad (42) einer Vorwärtsgangstufe (G1/G2) angeordnet ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelschaltelement (W) in einem Doppelschaltelement angeordnet ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Losrad (32) mit der ersten Getriebeeingangswelle (24) und das zweite Losrad (34) mit der zweiten Getriebeeingangswelle (26) wirkverbunden ist.
Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gangzahnrad (42) als Losrad ausgebildet ist.
Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (4) genau vier Schaltelemente (A, B, C, W) aufweist.
Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossenem Koppelschaltelement (W) ein erster Vorwärtsgang (V1) für einen Vorwärts-Fahrbetrieb realisiert ist.
Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem geöffneten Koppelschaltelement (W) dem ersten Losrad (32) ein dritter Vorwärtsgang (V3) zugeordnet ist.
Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem geöffneten Koppelschaltelement (W) dem zweiten Losrad (34) ein vierter Vorwärtsgang (V4) zugeordnet ist
Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zweiten Getriebeeingangswelle (26) ein Festrad (40) angeordnet ist, das mit zwei Losrädern (34, 42) in Eingriff steht.
Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Getriebeeingangswelle (24) und/oder der zweiten Getriebeeingangswelle (26) genau ein Festrad (40, 44) angeordnet ist.
Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zweiten Vorgelegewelle (30) ein Rückwärtsganglosrad (56) angeordnet ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, das Rückwärtsganglosrad (56) mit dem ersten Losrad (32) in Eingriff steht.
Hybrid-Getriebeanordnung (3) mit einer Getriebeanordnung (4) und wenigstens einer an die Getriebeanordnung (4) angebundenen Antriebseinrichtung (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist
Hybrid-Antriebsstrang (14) mit einem Verbrennungsmotor (2) und einer Hybrid-Getriebeanordnung (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Hybrid-Getriebeanordnung (3) nach Anspruch 13 ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug mit einer Getriebeanordnung (4) und/oder einer Hybrid-Getriebeanordnung (3) und/oder einem Hybrid-Antriebsstrang (14), dadurch gekennzeichnet, dass Getriebeanordnung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und/oder die Hybrid-Getriebeanordnung (3) nach Anspruch 13 und/oder der Hybrid-Antriebsstrang (14) nach Anspruch 14 ausgebildet ist.