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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatisierte Getriebeanordnung für ein Hybrid- oder Elektrokraftfahrzeug umfassend ein antreibbares Eingangselement, ein Ausgangselement, zumindest zwei Gangstufen, nämlich zumindest eine erste Gangstufe und eine zweite Gangstufe, wobei das Eingangselement, das Ausgangselement und jeweils eine Gangstufe jeweils einen Leistungspfad zum Übertragen von Drehmoment von dem Eingangselement auf das Ausgangselement ausbilden, eine Parksperrenanordnung zum reversiblen Blockieren der automatisierten Getriebeanordnung, eine Schaltanordnung, die in den Leistungspfaden zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement angeordnet ist sowie eine Aktuatoranordnung zur Betätigung der Schaltanordnung, wobei die Aktuatoranordnung lediglich einen Aktuatormotor aufweist.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Antriebsstranganordnung für ein Hybrid- oder Elektrokraftfahrzeug umfassend zumindest eine elektrische Maschine, zumindest eine erfindungsgemäße automatisierte Getriebeanordnung sowie zumindest ein Differentialgetriebe.
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Stand der Technik
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Zur Realisierung eines sogenannten „Stillstandsmanagements“ weisen herkömmliche handgeschaltete Kraftfahrzeuge eine Handbremse auf, die bei sämtlichen Kraftfahrzeugen obligatorisch ist. Bei handgeschalteten Kraftfahrzeugen kann das Fahrzeug sich ferner selbst halten, indem ein Gang eingelegt wird, da die Kupplung zwischen Getriebe und Verbrennungsmotor normalerweise geschlossen ist. Auch bei automatisierten Kraftfahrzeuggetrieben wird ein „Stillstandsmanagement“ gefordert und in der Regel über eine Parksperre realisiert. So weisen Wandler-Automatikgetriebe immer eine zusätzliche Parksperre auf und auch in automatisierten Schaltgetrieben oder Doppelkupplungsgetrieben, insbesondere, wenn deren Reibkupplung(en) normalerweise offen ist, wird eine Parksperre vorgesehen. Die Betätigung der Parksperre kann rein mechanisch über ein Bedienelement von dem Fahrer aus erfolgen („P-Stellung“ eines Schalthebels). Ferner ist es möglich, die Parksperre per Tastendruck („Park by wire“) oder automatisiert bei einem Motorstopp zu betätigen. In diesen Fällen ist eine entsprechende Aktuatorik im Getriebe zur Betätigung der Parksperre erforderlich.
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In der Kraftfahrzeugtechnik sind weiterhin Schaltanordnungen unterschiedlicher Art bekannt. Auch hier bedarf es in der Regel einer entsprechenden Aktuatorik im Getriebe zur Betätigung dieser Schaltanordnung(en).
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Meist müssen die oben erwähnten Aktuatoren bzw. Aktuatoranordnungen zur Betätigung von Parksperren und Schaltanordnungen höchst leistungsfähig ausgebildet sein und bedürfen daher einer kostenintensiven Ansteuerung. Für etwaige weitere Getriebefunktionen, wie beispielsweise einer Entkoppelungsfunktion zur verlustarmen Trennung des Antriebsstrangs über form- oder reibschlüssige Trennkupplungen, werden oftmals noch weitere Aktuatoren benötigt.
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Das Dokument
DE 10 2020 202 788 B3 offenbart beispielsweise einen Antriebsstrang mit einer elektrischen Maschine, einer Getriebeeingangswelle und einem Getriebe zur Einrichtung einer ersten und einer zweiten Gangstufe, wobei die erste Gangstufe mit einem Freilauf versehen ist und die zweite Gangstufe mit einer fliehkraftgesteuerten Reibungskupplung, wobei eine erste Kupplung das Schaltrad der ersten Gangstufe mit der Getriebeeingangswelle verbindet und eine zweite Kupplung das Schaltrad der zweiten Gangstufe mit der Getriebeeingangswelle verbindet.
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Das Dokument
DE 20 2005 019 438 U1 offenbart beispielsweise eine Antriebseinheit mit einem elektrischen Antriebsmotor und einem zweistufigen Wechselgetriebe. Der elektrische Antriebsmotor ist antriebswirksam mit einer Getriebeantriebswelle des Wechselgetriebes verbunden und ein Ausgang des Wechselgetriebes ist mit einem Eingang eines Differentialgetriebes verbunden.
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Das Dokument
DE 10 2006 046 103 A1 offenbart beispielsweise ein Sechsganggetriebe, das drei Planetenradsätze, die einen gemeinsamen Träger aufweisen, und sechs Drehmomentübertragungsmechanismen umfasst, die in Kombination von zweien betrieben werden, um mindestens sechs Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge bereitzustellen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine automatisierte Getriebeanordnung für ein Hybrid- oder Elektrokraftfahrzeug anzugeben, die sich durch einen konstruktiv einfachen, bauteil- sowie kostenoptimierten Aufbau auszeichnet. Ferner ist es eine Aufgabe eine verbesserte Antriebsstranganordnung für ein Hybrid- oder Elektrokraftfahrzeug anzugeben.
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Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 6 gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Eine erfindungsgemäße automatisierte Getriebeanordnung dient insbesondere dem Einsatz in einem Hybrid- oder Elektrokraftfahrzeug.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung weist die automatisierte Getriebeanordnung ein antreibbares Eingangselement, ein Ausgangselement, zumindest zwei Gangstufen, nämlich zumindest eine erste Gangstufe und eine zweite Gangstufe, eine Parksperrenanordnung zum reversiblen Blockieren der automatisierten Getriebeanordnung, eine Schaltanordnung sowie eine Aktuatoranordnung zur Betätigung der Schaltanordnung auf.
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Erfindungsgemäß bilden das Eingangselement, das Ausgangselement und jeweils eine Gangstufe jeweils einen Leistungspfad zum Übertragen von Drehmoment von dem Eingangselement auf das Ausgangselement aus. Die Schaltanordnung ist erfindungsgemäß in den Leistungspfaden zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement angeordnet.
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Weiterhin erfindungsgemäß weist die Aktuatoranordnung lediglich einen Aktuatormotor auf.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist die Schaltanordnung über die Aktuatoranordnung sowohl zum Trennen und zum Schließen der Leistungspfade zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement wie auch zum Betätigen der Parksperrenanordnung aktuierbar.
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Weiterhin erfindungsgemäß weist die automatisierte Getriebeanordnung einen sperrbaren Freilauf auf, wobei der sperrbare Freilauf ebenso über die Aktuatoranordnung betätigbar ist.
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Vermittels der erfindungsgemäßen Ausbildung der automatisierten Getriebeanordnung kann ein Zweiganggetriebe, in dem die Schaltanordnung und somit sämtliche Getriebefunktionen, wie eine erste Gangstufe, eine zweite Gangstufe, eine Parksperrenfunktion, ein Neutral- bzw. Leergang und ein sperrbarer Freilauf, von einer Aktuatoranordnung mit lediglich einem Aktuatormotor angesteuert werden, dargestellt werden. Somit kann eine verbesserte automatisierte Getriebeanordnung für ein Hybrid- oder Elektrokraftfahrzeug angegeben werden, die sich insbesondere durch einen einfachen, bauteil- sowie kostenoptimierten Aufbau auszeichnet und zudem einen hohen Getriebewirkungsgrad aufweist.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung umfasst die Aktuatoranordnung zumindest eine Schaltwalze, die antriebswirksam mit dem einen Aktuatormotor der Aktuatoranordnung verbunden ist und zumindest zwei Schaltkulissen, nämlich eine erste Schaltkulisse und eine zweite Schaltkulisse, aufweist. Vorzugsweise greift in die erste Schaltkulisse ein erstes Verstellelement und in die zweite Schaltkulisse ein zweites Verstellelement ein, wobei das erste Verstellelement und das zweite Verstellelement verstellwirksam mit der Schaltanordnung verbunden sind.
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Weiterhin besonders bevorzugt weist die Schaltanordnung zumindest ein formschlüssiges Schaltelement und zumindest ein reibschlüssiges Schaltelement auf, wobei das erste Verstellelement verstellwirksam mit dem formschlüssigen Schaltelement und das zweite Verstellelement verstellwirksam mit dem reibschlüssigen Schaltelement verbunden ist.
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Das formschlüssige Schaltelement ist vorzugsweise als eine Schaltmuffe mit formschlüssiger Schaltverzahnung und das reibschlüssige Schaltelement als eine Mehrscheiben-Lamellenkupplung ausgebildet.
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Vermittels einer derartigen Ausbildung der automatisierten Getriebeanordnung kann ein in Richtung höherer Gänge lastschaltbares Zweiganggetriebe, bei welchem die Schaltanordnung und somit sämtliche Getriebefunktionen von einer Aktuatoranordnung mit lediglich einem Aktuatormotor angesteuert werden, realisiert werden. Dabei kann das formschlüssige Schaltelement, wie zum Beispiel die Schaltmuffe, zumindest eine die Antriebsleistung übertragende als auch eine die Getriebeanordnung blockierende Position (Parksperre) einnehmen.
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Die Schaltwalze weist vorzugsweise eine dritte Schaltkulisse auf, wobei in die dritte Schaltkulisse ein drittes Verstellelement eingreift, wobei das dritte Verstellelement verstellwirksam mit dem sperrbaren Freilauf verbunden ist.
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Die erfindungsgemäße Antriebsstranganordnung für ein Hybrid- oder Elektrokraftfahrzeug umfasst zumindest eine elektrische Maschine, zumindest eine erfindungsgemäße automatisierte Getriebeanordnung sowie zumindest ein Differentialgetriebe, wobei die elektrische Maschine antriebswirksam mit dem Eingangselement der erfindungsgemäßen automatisierten Getriebeanordnung verbunden ist und wobei das Ausgangselement der automatisierten Getriebeanordnung antriebswirksam mit dem Differentialgetriebe verbunden ist.
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Die elektrische Maschine und das Differentialgetriebe können im Wesentlichen parallel zueinander oder koaxial zueinander angeordnet sein.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
- 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebsstranganordnung, in der eine elektrische Maschine und ein Differentialgetriebe im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
- 2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Antriebsstranganordnung, in der eine elektrische Maschine und ein Differentialgetriebe im Wesentlichen koaxial zueinander angeordnet sind.
- 3 zeigt eine mögliche Anordnung der Schaltstellungen der einzelnen Elemente aus 1 und 2 und den sich daraus ergebenden Gesamtzustand.
- 4 zeigt eine weitere mögliche Anordnung der Schaltstellungen der einzelnen Elemente aus 1 und 2 sowie den sich daraus ergebenden Gesamtzustand.
- 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebsstranganordnung entsprechend 1 mit einem sperrbaren Freilauf und einem Verstellelement zur Betätigung des Freilaufs.
- 6 zeigt eine mögliche Anordnung der Schaltstellungen der einzelnen Elemente aus 5 und den sich daraus ergebenden Gesamtzustand.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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In 1, 2 und 5 ist jeweils eine schematische Darstellung einer Antriebsstranganordnung 20 dargestellt.
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Die Antriebsstranganordnung 20 ist Teil eines Hybrid- oder Elektrokraftfahrzeugs.
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Jede der beispielhaften Antriebsstranganordnungen 20 umfasst eine elektrische Maschine 21, eine erfindungsgemäße automatisierte Getriebeanordnung 1 sowie ein Differentialgetriebe 22.
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Die automatisierte Getriebeanordnung 1 entsprechend 1 weist ein Eingangselement 2, ein Ausgangselement 3, eine erste Gangstufe 4, eine zweite Gangstufe 5, eine Parksperrenanordnung 6, eine Schaltanordnung 7 sowie eine Aktuatoranordnung 8 auf.
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Die elektrische Maschine 21 ist antriebswirksam mit dem Eingangselement 2 der automatisierten Getriebeanordnung 1 verbunden. Das Eingangselement 2 ist als Eingangswelle ausgeführt.
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Das Ausgangselement 3 der automatisierten Getriebeanordnung 1 ist antriebswirksam mit dem Differentialgetriebe 22 verbunden. Das Ausgangselement 3 stellt ein drittes Zahnrad 27 dar.
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Das Eingangselement 2, das Ausgangselement 3 und jeweils eine Gangstufe 4, 5 bilden jeweils einen Leistungspfad zum Übertragen von Drehmoment von dem Eingangselement 2 auf das Ausgangselement 3 aus. Die erste Gangstufe 4 weist ein erstes Ritzel 23 und ein erstes Zahnrad 24 auf. Die zweite Gangstufe 5 weist ein zweites Ritzel 25 und ein zweites Zahnrad 26 auf.
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Die Schaltanordnung 7 ist in den Leistungspfaden zwischen dem Eingangselement 2 und dem Ausgangselement 3 angeordnet. Die Schaltanordnung weist ein formschlüssiges Schaltelement 15, nämlich eine Schaltmuffe 15' mit formschlüssiger Schaltverzahnung, und ein reibschlüssiges Schaltelement 16, nämlich eine Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16', auf.
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Die Schaltanordnung 7 ist über die Aktuatoranordnung sowohl zum Trennen und zum Schließen der Leistungspfade zwischen dem Eingangselement 2 und dem Ausgangselement 3 wie auch zum Betätigen der Parksperrenanordnung 6 aktuierbar. Die Aktuatoranordnung 8 weist einen Aktuatormotor 9 und eine Schaltwalze 10 auf. Die Schaltwalze 10 ist antriebswirksam mit dem Aktuatormotor 9 der Aktuatoranordnung 8 verbunden und weist zwei Schaltkulissen, nämlich eine erste Schaltkulisse 11 und eine zweite Schaltkulisse 12, auf. In die erste Schaltkulisse 11 greift ein erstes Verstellelement 13 und in die zweite Schaltkulisse 12 ein zweites Verstellelement 14 ein. Das erste Verstellelement 13 ist verstellwirksam mit der Schaltmuffe 15' und das zweite Verstellelement 14 ist verstellwirksam mit der Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' verbunden. Dabei ist die Schaltmuffe 15' über eine oder mehrere Federn zumindest in eine Richtung elastisch an die Schaltwalze 10 angebunden, sodass diese je nach Belastungszustand, d.h. in Abhängigkeit vom anliegenden Drehmoment, möglicherweise erst zeitverzögert der Vorgabe durch die Schaltwalze 10 folgt.
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Die Komponenten „erstes Zahnrad 24, zweites Zahnrad 26, Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16', Schaltmuffe 15' und drittes Zahnrad 27“ bilden gemeinsam eine Zwischenwelle 28 aus. Die Parksperrenanordnung 6 ist über eine Schaltstellung der Schaltmuffe 15' realisiert, in der die Schaltmuffe 15' an einem Gehäuse 29 der automatisierten Getriebeanordnung 1 formschlüssig eingreift.
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Die auf der Zwischenwelle 28 angeordneten Schaltelemente, nämlich die Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' und die Schaltmuffe 15', werden von der Aktuatoranordnung 8 mit lediglich einem Aktuatormotor 9 angesteuert. Die Schaltmuffe 15' übernimmt hierbei abwechselnd sowohl die Funktion der Leistungsübertragung in der ersten Gangstufe 4 als auch die des Blockierens der Getriebeanordnung 1 (Parksperrenanordnung 6). Die verschiedenen Schaltstellungen der einzelnen Schaltelemente 15, 15', 16, 16' werden dabei über die Schaltwalze 10 und die Verstellelemente 13, 14 entsprechend dem gewünschten Getriebezustand angesteuert.
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Abgesehen von der koaxialen Anordnung der elektrischen Maschine 21 und des Differentialgetriebes 22 - im Gegensatz zur im Wesentlichen parallelen Anordnung der elektrischen Maschine 21 und des Differentialgetriebes 22 in 1 - entspricht die in 2 dargestellte Antriebsstranganordnung 20 im Wesentlichen der in 1 angegebenen Antriebsstranganordnung 20.
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In 3, 4 und 6 sind mögliche Anordnungen der Schaltstellungen A der Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16', der Schaltwalze 10 und der Schaltmuffe 15' und der sich daraus ergebende Getriebestatus B in Diagrammen dargestellt. Dabei sind auf der y-Achse die Schaltstellungen A der Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16', der Schaltwalze 10 und der Schaltmuffe 15' aufgetragen, wobei die Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' die Schaltstellungen A „Offen“ AO und „Geschlossen“ AG einnehmen kann und die Schaltwalze 10 sowie die Schaltmuffe 15' jeweils die Schaltstellungen A „Parksperre“ AP, „Offen“ AO und „Erste Gangstufe“ A1 einnehmen können. Auf der x-Achse sind zum einen der Getriebestatus B und zum anderen die Winkelposition C der Schaltwalze 10 in Grad [°] aufgetragen. Bei dem Getriebestatus B ist zwischen „Parksperre“ BP, „Neutral- bzw. Leergang“ BN, „erste Gangstufe“ B1 und „zweite Gangstufe“ B2 zu unterscheiden.
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3 zeigt eine mögliche Anordnung der Schaltstellungen bzw. der Schaltstellungen A der einzelnen Elemente, nämlich der Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16', der Schaltwalze 10 und der Schaltmuffe 15', aus 1 und 2 und den sich daraus ergebenden Getriebestatus B.
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In dem Getriebestatus B „Parksperre“ BP ist die Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' vollständig geschlossen und die Schaltmuffe 15' in der Schaltstellung „Parksperre“ AP, wodurch das Gehäuse 29 fest mit dem ersten Zahnrad 24 der ersten Gangstufe 4 verbunden wird. Über die beiden Ritzel, nämlich das erste Ritzel 23 und das zweite Ritzel 25, das erste Zahnrad 24 der ersten Gangstufe 4, das zweite Zahnrad 26 der zweiten Gangstufe 5 und die geschlossene Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' (Schaltstellung „Geschlossen“ AG) ist die Verbindung zum dritten Zahnrad 27, das das Ausgangselement 3 der automatisierten Getriebeanordnung 1 darstellt, und damit zum Differentialgetriebe 22 gegeben.
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Ausgehend von dieser Schaltstellung der Schaltmuffe 15' (Schaltstellung „Parksperre“ AP) kann die Schaltmuffe 15' durch Verdrehen der Schaltwalze 10 in die mittlere Schaltstellung, nämlich die Schaltstellung „Offen“ AO, gebracht werden, während die Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' noch geschlossen ist (Schaltstellung „Geschlossen“ AG). Derart befindet sich die automatisierte Getriebeanordnung 1 im Getriebestatus „zweite Gangstufe“ B2. Durch weiteres Verdrehen der Schaltwalze 10 öffnet sich schließlich auch die Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' (Schaltstellung „Offen“ AO), sodass die elektrische Maschine 21 vollständig vom Differentialgetriebe 22 getrennt ist - die automatisierte Getriebeanordnung 1 befindet sich im Getriebestatus „Neutral- bzw. Leergang“ BN. Ein nochmaliges Verdrehen der Schaltwalze 10 bringt die Schaltmuffe 15' schließlich in die Schaltstellung „erste Gangstufe“ A1 und somit wird der Getriebestatus „erste Gangstufe“ B1 realisiert.
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Wird, wie in 3 durch eine gestrichelte zweite Kurve f dargestellt, die automatisierte Getriebeanordnung 1 unter Last, d.h. unter anliegendem Drehmoment, von der ersten Gangstufe 4 (Getriebestatus „erste Gangstufe“ B1) über den Neutral- bzw. Leergang (Getriebestatus „Neutral- bzw. Leergang“ BN) in die zweite Gangstufe 5 (Getriebestatus „zweite Gangstufe“ B2) geschaltet, kann die Schaltmuffe 15' der Vorgabe durch die Schaltwalze 10 nicht unmittelbar folgen, da das von der Schaltmuffe 15' übertragene Moment entsprechend hohe Öffnungskräfte bedingt. Die Schaltmuffe 15' bleibt also trotz anders lautender Vorgabe durch die Schaltwalze 10 geschlossen. Durch das Schließen der Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' wird ein immer größer werdender Anteil des Antriebsmoments vom Zahnradpaar (erstes Ritzel 23 und erstes Zahnrad 24) der ersten Gangstufe 4 auf das Zahnradpaar (zweites Ritzel 25 und zweites Zahnrad 26) der zweiten Gangstufe 5 verlagert, sodass die erste Gangstufe 4 schließlich drehmomentfrei ist und die Schaltmuffe 15' der Vorgabe zu öffnen folgen kann.
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Wird, wie in 3 durch eine erste Kurve e dargestellt, die automatisierte Getriebeanordnung 1 ohne oder mit sehr geringer Last von der ersten Gangstufe 4 in die zweite Gangstufe 5 geschaltet, ist die Schaltmuffe 15' noch vor Anliegen eines Drehmoments an der Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' bereits wieder in der Schaltstellung „Offen“ AO und ein drehmomentunterbrechungsfreies Hochschalten ist nicht möglich.
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4 zeigt eine weitere mögliche Anordnung der Schaltstellungen A der einzelnen Elemente, nämlich der Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16', der Schaltwalze 10 und der Schaltmuffe 15', aus 1 und 2 sowie den sich daraus ergebenden Getriebestatus B. Im Getriebestatus „Parksperre“ BP ist dabei die Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' vollständig geschlossen (Schaltstellung „Geschlossen“ AG) und die Schaltmuffe 15' in der Schaltstellung „Parksperre“ AP, wodurch das Gehäuse 29 fest mit dem ersten Zahnrad 24 der ersten Gangstufe 4 verbunden wird. Über die beiden Ritzel, nämlich das erste Ritzel 23 und das zweite Ritzel 25, das zweite Zahnrad 26 und die Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' ist die Verbindung zum dritten Zahnrad 27 und damit zum Differentialgetriebe 22 gegeben.
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Durch Verdrehen der Schaltwalze 10 werden die Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' und die Schaltmuffe 15' geöffnet (jeweils Schaltstellung „Offen“ AO), sodass sich die automatisierte Getriebeanordnung 1 im Getriebestatus „Neutral- bzw. Leergang “ BN befindet. Durch weiteres Verdrehen der Schaltwalze 10 wird die Schaltmuffe 15' in die Schaltstellung „erste Gangstufe“ A1 gebracht.
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Wird, wie in 4 durch die gestrichelte zweite Kurve f dargestellt, die automatisierte Getriebeanordnung 1 unter Last von der ersten Gangstufe 4 in die zweite Gangstufe 5 geschaltet, kann die Schaltmuffe 15' der Vorgabe durch die Schaltwalze 10 nicht unmittelbar folgen, da das von der Schaltmuffe 15' übertragene Moment entsprechend hohe Öffnungskräfte bedingt. Die Schaltmuffe 15' bleibt also trotz anders lautender Vorgabe durch die Schaltwalze 10 geschlossen. Durch das Schließen der Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' wird ein immer größer werdender Anteil des Antriebsmoments vom Zahnradpaar (erstes Ritzel 23 und erstes Zahnrad 24) der ersten Gangstufe 4 auf das Zahnradpaar (zweites Ritzel 25 und zweites Zahnrad 26) der zweiten Gangstufe 5 verlagert, sodass die erste Gangstufe 4 schließlich drehmomentfrei ist und die Schaltmuffe 15' der Vorgabe zu öffnen folgen kann.
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Wird, wie in 4 durch die erste Kurve e dargestellt, die automatisierte Getriebeanordnung 1 ohne oder mit sehr geringer Last von der ersten Gangstufe 4 in die zweite Gangstufe 5 geschaltet, so ist die Schaltmuffe 15' noch vor Anliegen eines Drehmoments an der Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' bereits wieder in der Schaltstellung „Offen“ AO und ein drehmomentunterbrechungsfreies Hochschalten ist nicht möglich.
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5 zeigt schematisch eine weitere beispielhafte Antriebsstranganordnung 20. Diese entspricht im Wesentlich der in 1 dargestellten Antriebsstranganordnung 20 - die beiden Antriebsstranganordnungen 20 unterscheiden sich nur dadurch, dass die automatisierte Getriebeanordnung 1 in 5 einen sperrbaren Freilauf 17 aufweist. Der sperrbare Freilauf 17 ist über ein drittes Verstellelement 19 das der Aktuatoranordnung 8 zugeordnet ist, betätigbar.
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Dazu weist die Schaltwalze 10 eine dritte Schaltkulisse 18 auf, wobei das dritte Verstellelement 19 in die dritte Schaltkulisse 18 eingreift. Weiterhin ist das dritte Verstellelement 19 verstellwirksam mit dem sperrbaren Freilauf 17 verbunden.
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6 zeigt eine mögliche Anordnung der Schaltstellungen A der einzelnen Elemente, nämlich der Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16', der Schaltwalze 10 (entspricht dem Zustand der Schaltmuffe 15') und des sperrbaren Freilaufes 17 aus 5 und den sich daraus ergebenden Getriebestatus B. Der sperrbare Freilauf 17 kann die Schaltstellungen A „Gesperrt“ AL und „Freilaufend“ AF einnehmen. Im Getriebestatus „Parksperre“ BP ist die Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' vollständig geschlossen, die Schaltmuffe 15' in der Schaltstellung „Parksperre“ AP und der sperrbare Freilauf 17 gesperrt (Schaltstellung „Gesperrt“ AL). Dadurch wird das Gehäuse 29 über den sperrbaren Freilauf 17 fest mit dem ersten Zahnrad 24 der ersten Gangstufe 4 verbunden. Über die beiden Ritzel, nämlich das erste Ritzel 23 und das zweite Ritzel 25, das zweite Zahnrad 26 und die Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' ist die Verbindung zum dritten Zahnrad 27 und damit zum Differentialgetriebe 22 gegeben.
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Durch Verdrehen der Schaltwalze 10 wird die Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' geöffnet (Schaltstellung „Offen“ AO) und die Schaltmuffe 15' in die mittlere Schaltstellung, nämlich die Schaltstellung „Offen“ AO, gebracht. Dadurch ergibt sich der Getriebestatus „Neutral- bzw. Leergang“ BN. Durch weiteres Verdrehen der Schaltwalze 10 wird die Schaltmuffe 15' in die Schaltstellung „erste Gangstufe“ A1 gebracht. Zum Hochschalten in die zweite Gangstufe 5 (Getriebestatus „zweite Gangstufe“ B2) wird zuerst der sperrbare Freilauf 17 freigegeben (Schaltstellung „Offen“ AO) und anschließend die Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' geschlossen (Schaltstellung „Geschlossen“ AG), sodass der Zustand des sperrbaren Freilaufs 17 von der Drehzahl bzw. dem Drehmoment der elektrischen Maschine 21 sowie dem von der Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' übertragenen Drehmoment abhängt. Wird die Sperre des sperrbaren Freilaufes 17 aufgehoben, ohne die Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' zu schließen ergibt sich der Getriebestatus „Neutral- bzw. Leergang“ BN, welcher ein Stillsetzen der elektrischen Maschine 21 durch Nutzung des sperrbaren Freilaufs 17 (Schaltstellung „Freilaufend“ AF) ermöglicht.
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Wird von der sich schließenden Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' schließlich das gesamte Drehmoment übertragen, dreht sich das Ausgangselement 3 schneller als es sich über die erste Gangstufe 4 drehen würde, daher wird der sperrbare Freilauf 17 selbsttätig wirksam (Schaltstellung „Freilaufend“ AF) und der Leistungspfad der zweiten Gangstufe 5 ist hergestellt. Dabei ist es unbedeutend, ob während des Hochschaltens große Leistungen übertragen werden, oder ohne Last geschalten wird. Bei vollständig geschlossener Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' kann die Schaltmuffe 15' in die Schaltstellung „Offen“ AO zurückkehren und die zweite Gangstufe 5 ist im Getriebestatus „zweite Gangstufe“ B2 vollständig eingelegt. Eine Rückkehr in den Getriebestatus „erste Gangstufe“ B1 ist dann nur lastfrei möglich.
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Wird die Schaltmuffe 15' nicht in die Schaltstellung „Offen“ AO gebracht, bleibt die erste Gangstufe 4 weiterhin parallel eingelegt und der Drehzahlausgleich findet im sperrbaren Freilauf 17 statt (Getriebestatus „zweite Gangstufe“ B2). Wird die Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' nun unter anliegendem Drehmoment langsam wieder geöffnet, beginnt diese durchzurutschen bis der Drehzahlunterschied am sperrbaren Freilauf 17 aufgehoben ist und dieser das Drehmoment wieder über die erste Gangstufe 4 weiterleitet. Derart kann auch ein Hinunterschalten unter Last bei der Vorwärtsfahrt dargestellt werden.
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Eine Fläche g in 6 beschreibt den Raum der möglichen Zustände des entsperrten sperrbaren Freilaufes 17, je nach Fahrzustand kann dieser drehmomentfrei freilaufen (Schaltstellung „Freilaufend“ AF) oder aber im offenen Zustand trotzdem Drehmoment übertragen (Schaltstellung „offen“ AO). Die obere Grenze des Zustandsraumes bildet die erste Kurve e, welche dem vollständigen Freilaufen entspricht, die untere Grenze wird von der gerstrichelten zweiten Kurve f gebildet. Diese berücksichtigt, dass bei vollständig geschlossener Mehrscheiben-Lamellenkupplung 16' das gesamte Antriebsmoment von dieser schlupffrei übertragen wird, und daher ein Drehzahlunterschied am sperrbaren Freilauf 17 auftreten muss.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Automatisierte Getriebeanordnung
- 2
- Eingangselement
- 3
- Ausgangselement
- 4
- Erste Gangstufe
- 5
- Zweite Gangstufe
- 6
- Parksperrenanordnung
- 7
- Schaltanordnung
- 8
- Aktuatoranordnung
- 9
- Aktuatormotor
- 10
- Schaltwalze
- 11
- Erste Schaltkulisse
- 12
- Zweite Schaltkulisse
- 13
- Erstes Verstellelement
- 14
- Zweites Verstellelement
- 15
- Formschlüssiges Schaltelement
- 15'
- Schaltmuffe
- 16
- Reibschlüssiges Schaltelement
- 16'
- Mehrscheiben-Lamellenkupplung
- 17
- Sperrbarer Freilauf
- 18
- Dritte Schaltkulisse
- 19
- Drittes Verstellelement
- 20
- Antriebsstranganordnung
- 21
- Elektrische Maschine
- 22
- Differentialgetriebe
- 23
- Erstes Ritzel
- 24
- Erstes Zahnrad
- 25
- Zweites Ritzel
- 26
- Zweites Zahnrad
- 27
- Drittes Zahnrad
- 28
- Zwischenwelle
- 29
- Gehäuse
- A
- Schaltstellung; y-Achse
- AG
- Schaltstellung „Geschlossen“
- AO
- Schaltstellung „Offen“
- A1
- Schaltstellung „erste Gangstufe“
- AP
- Schaltstellung „Parksperre“
- AL
- Schaltstellung „Gesperrt“
- AF
- Schaltstellung „Freilaufend“
- B
- Getriebestatus; x-Achse
- BP
- Getriebestatus „Parksperre“
- BN
- Getriebestatus „Neural- bzw. Leergang“
- B1
- Getriebestatus „erste Gangstufe“
- B2
- Getriebestatus „zweite Gangstufe“
- C
- Winkelposition (der Schaltwalze); x-Achse
- e
- Erste Kurve (Lastfreies Schalten)
- f
- Zweite Kurve (Hochschalten unter Last)
- g
- Fläche (Zustand von Motor- Drehzahl/Drehmoment abhängig)
