DE102021200168A1

DE102021200168A1 - Getriebeanordnung für einen Hybridantrieb eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102021200168A1
Application number: DE102021200168.8A
Authority: DE
Inventors: Bernard Hunold
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-01-11
Filing date: 2021-01-11
Publication date: 2022-07-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für einen Hybridantrieb eines Fahrzeugs, umfassend ein Schaltgetriebe (31) mit einer Abtriebsseite, einem Abtriebsflansch (32) und einer Vorgelegewelle (VW). Es wird vorgeschlagen, dass am Schaltgetriebe (31) ein Anbaugetriebe (33) mit mindestens einer Elektromaschine (EM) und mindestens einer Übersetzungsstufe (Ü1, Ü2) angeordnet ist, wobei die mindestens eine Elektromaschine (EM) über die mindestens eine Übersetzungsstufe (Ü1) und über eine Schaltkupplung (37) mit der Vorgelegewelle (VW) verbunden und als zusätzlicher elektrischer Antrieb zuschaltbar ist. Die Schaltkupplung (37) ist hierbei normal-offen ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für einen Hybridantrieb eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, umfassend ein Schaltgetriebe, insbesondere ein Gruppengetriebe, mit einer Abtriebsseite und einem Abtriebsflansch und mindestens einer Vorgelegewelle.
Durch die DE 10 2016 218 361 A1 wurde ein hybridisiertes Kraftfahrzeuggetriebe bekannt, welches als Gruppengetriebe mit einer Haupt- und einer Bereichsgruppe ausgebildet ist und auf seiner Eingangs- oder Antriebsseite eine Elektromaschine aufweist, welche über einen Planetenradsatz mit der Hauptgruppe des Gruppengetriebes koppelbar ist. Die Elektromaschine und der Planetenradsatz sind koaxial zur Eingangswelle der Hauptgruppe angeordnet. Die Hauptgruppe weist zwei Vorgelegewellen mit jeweils fünf Festrädern auf, welche mit Losrädern auf der Eingangswelle in Zahneingriff stehen. Die abtriebsseitig angeordnete Bereichsgruppe ist als Planetengetriebe ausgebildet.
Durch die WO 2018/085406 A1 ist ein Getriebesystem bekannt, das selektiv mit einer Motorkurbelwelle eines an einem Fahrzeug angeordneten Verbrennungsmotors gekoppelt ist. Es umfasst ein Getriebe, einen Motorgenerator, einen HVAC-Kompressor und eine Steuerung. Das Getriebe hat eine Eingangswelle, eine Hauptwelle, eine Ausgangswelle und eine zur Eingangswelle versetzte Vorgelegewelle. Die Vorgelegewelle ist antriebsmäßig mit der ersten Eingangswelle und einer Hauptwelle verbunden. Der Motorgenerator ist selektiv mit der Vorgelegewelle gekoppelt. Der HVAC-Kompressor wird selektiv durch den Motorgenerator angetrieben. Die Steuerung betreibt das Getriebesystem je nach Betriebsbedingungen in verschiedenen Modi. Zwischen Vorgelegewelle und Motorgenerator kann ein Planetengetriebe gekoppelt sein. Dabei kann zwischen Vorgelegewelle und Planetengetriebe eine Freilaufkupplung angeordnet sein.
Die nicht-vorveröffentlichte DE 10 2020 202 664.5 beschreibt eine Getriebeanordnung für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein Schaltgetriebe mit einer Abtriebsseite, einem Abtriebsflansch und einer Vorgelegewelle. Am Schaltgetriebe ist ein Anbaugetriebe mit einer Elektromaschine und einer Übersetzungsstufe angeordnet, wobei die Elektromaschine über die Übersetzungsstufe mit der Vorgelegewelle verbunden ist und als zusätzlicher elektrischer Antrieb oder Abtrieb zuschaltbar ist. Die Elektromaschine ist über mindestens eine Schaltkupplung, welche im Leistungsfluss zwischen der Elektromaschine und der Vorgelegewelle angeordnet ist, zuschaltbar oder trennbar.
Ausgehend von einem konventionellen Antrieb mit einem Verbrennungsmotor und einem Mehrgangschaltgetriebe, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den konventionellen Antrieb zu einem Hybridantrieb nachzurüsten.
Die Erfindung umfasst die Merkmale des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass an einem bekannten Schaltgetriebe für ein Fahrzeug, insbesondere einem Gruppengetriebes für ein Nutzfahrzeug, ein Anbaugetriebe mit mindestens einer Elektromaschine und mindestens einer Übersetzungsstufe angeordnet ist. Die mindestens eine Elektromaschine ist über die mindestens eine Übersetzungsstufe und eine Schaltkupplung mit der Vorgelegewelle des Schaltgetriebes verbunden und kann als zusätzlicher elektrischer Antrieb zugeschaltet werden.
Damit wird der Vorteil erreicht, dass ein konventioneller Antrieb eines Kraftfahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor durch den nachträglichen oder optionalen Anbau des als Hybridmodul ausgebildeten Anbaugetriebes zu einem Hybridantrieb aufgerüstet werden kann. Ein solches Schaltgetriebe verfügt über mehrere wählbare Übersetzungen (Gänge). Insbesondere verfügt das Schaltgetriebe über mehrere diskrete Vorwärtsgänge zum Antreiben des Fahrzeugs in eine Vorwärtsrichtung und zumindest einen Rückwärtsgang zum Antreiben des Fahrzeugs in eine entgegengesetzte Rückwärtsrichtung.
Erfindungsgemäß ist die Schaltkupplung normal-offen ausgebildet. Mit anderen Worten handelt es sich hierbei um eine normal-offene Schaltkupplung. Der Normalzustand der Schaltkupplung ist demnach geöffnet und sie nimmt den geöffneten Schaltzustand selbständig ein. Durch Zufuhr von Betätigungsenergie zu der Kupplung, beispielsweise in Form von Druckluft oder elektrischer Energie, schließt die Schaltkupplung. Dadurch wird die Elektromaschine mit der Vorgelegewelle antriebstechnisch gekoppelt. Die Elektromaschine kann die Vorgelegewelle dann antreiben oder von dieser angetrieben werden. Wenn der Kupplung hingegen keine oder zu wenig Betätigungsenergie zugeführt wird, öffnet sie selbständig und bleibt in der geöffneten Position. Dadurch wird die Elektromaschine von der Vorgelegewelle antriebstechnisch entkoppelt. Es besteht dann keine Antriebsverbindung zwischen Elektromaschine und Vorgelegewelle. Die Schaltkupplung ändert ihren Schaltzustand somit selbständig und - im Gegensatz zu einer Freilaufkupplung - unabhängig von ihrer Drehrichtung. Die Koppelung zwischen Vorgelegewelle und Elektromaschine kann bei beiden Drehrichtungen der Elektromaschine aufrechterhalten werden. Somit ergibt sich ein breites Anwendungsfeld für die Elektromaschine. Beispielsweise kann durch die Elektromaschine elektrisch rückwärts gefahren werden oder bei der Rückwärtsfahrt rekuperiert werden. Auch ist ein dem Anbaugetriebe zugeordnetes Nebenaggregat in beiden Fahrtrichtungen über das Schaltgetriebe antreibbar.
Durch den Einsatz der normal-offenen Schaltkupplung kann außerdem der Energiebedarf der vorgeschlagenen Getriebeanordnung minimiert werden. Wenn das mit der Getriebeanordnung ausgestattete Kraftfahrzeug abgestellt wird, beispielsweise über Nacht (Hotelmodus), braucht lediglich die Energiezufuhr zur Schaltkupplung getrennt werden, um diese zu öffnen. Sodann kann bei abgestelltem Kraftfahrzeug die Elektromaschine bedarfsweise eingesetzt werden, ohne dass die Vorgelegewelle angetrieben wird und ohne dass Energie zum Öffnen der Kupplung aufgebracht werden muss. Insbesondere kann dann unter geringem Energieeinsatz ein Nebenaggregat, das dem Anbaugetriebe zugeordnet ist, weiterhin durch die Elektromaschine angetrieben werden.
Zudem wird durch die normal-offene Schaltkupplung die Sicherheit der Getriebeanordnung erhöht, denn der abgekoppelte Zustand stellt meist der sichere Zustand der Elektromaschine dar. Dieser Zustand wird selbständig eingenommen, sobald die Energieversorgung zu der Schaltkupplung unterbrochen wird.
Die Elektromaschine ist vorzugsweise für einen Betrieb unterhalb der Kleinspannungsgrenze, also beispielsweise mit 24 Volt oder 48 Volt, ausgelegt und damit kostengünstig. Am Schaltgetriebe müssen nur wenige Änderungen vorgenommen werden, damit das Anbaugetriebe mit der oder den Elektromaschinen, d.h. das Hybridmodul, montiert werden kann. Das als Hybridmodul ausgebildete Anbaugetriebe kann gegebenenfalls, sofern kein Bedarf mehr an einem Hybridantrieb besteht, wieder vom Schaltgetriebe demontiert werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Anbaugetriebe an der Abtriebsseite des Schaltgetriebes neben dem Abtriebsflansch angeordnet. Bei der Abtriebsseite handelt es sich um die Rückseite des Schaltgetriebes. Vorteilhaft ist, dass das Schaltgetriebe in der relevanten Länge Motor-/ Abtriebsflansch durch den Anbau parallel zur Gelenkwelle nicht oder so wenig wie möglich verlängert wird. Die Abtriebsseite des Schaltgetriebes ist diejenige Seite, an der die zum Vortrieb des Fahrzeugs notwendige Antriebsleistung vom Schaltgetriebe abgegriffen wird. Üblicherweise liegt die Abtriebsseite an derjenigen Stirnseite des Schaltgetriebes, die dem Anschlussflansch für den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs gegenüberliegt.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das Anbaugetriebe über ein zum Schaltgetriebe separates Getriebegehäuse verfügt. Dann sind die wesentlichen Kraftübertragungskomponenten des Anbaugetriebes separat zu denjenigen des Schaltgetriebes durch das Anbaugetriebegehäuse umhaust. Das Anbaugetriebe kann dann an das Gehäuse des Schaltgetriebes angeflanscht sein, insbesondere an dessen Abtriebsseite. Hierbei kann auch ein Schmierstoffkreis des Anbaugetriebes unabhängig vom Schmierstoffkreis des Schaltgetriebes ausgebildet sein. Diese Maßnahmen reduzieren den Aufwand zum Anbau des Anbaugetriebes an das Schaltgetriebe. Insbesondere verfügt die mindestens eine Elektromaschine über ein separates Gehäuse, das an dem Gehäuse des Anbaugetriebe befestigt ist. Auch ein an dem Anbaugetriebes angeordnetes Nebenaggregat kann über ein separates Gehäuse verfügen, das an dem Gehäuse des Anbaugetriebe befestigt ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Schaltkupplung des Anbaugetriebes im Leistungsfluss zwischen der mindestens einen Elektromaschine und der Vorgelegewelle angeordnet. Die Elektromaschine kann über eine Übersetzungsstufe des Anbaugetriebes die Vorgelegewelle antreiben, von der die Leistung auf die Getriebeausgangswelle fließt. Die Getriebeausgangswelle verfügt über den Abtriebsflansch. Damit stehen am Abtriebsflansch des Schaltgetriebes die Leistung des Verbrennungsmotors und die Leistung der Elektromaschine zur Verfügung. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Verbrennungsmotor abzuschalten und rein elektrisch zu fahren. Weiterhin kann durch die Elektromaschine aus der kinetischen Energie des Fahrzeugs oder der Verbrennungskraftmaschine (Verbrennungsmotor) elektrische Energie zum Betrieb eines Nebenaggregats oder zur Speicherung in einem Energiespeicher (Batterie) gewonnen werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zwei Elektromaschinen am Anbaugetriebe angeordnet, wobei einerseits eine achsparallele Anordnung auf einer gemeinsamen Seite des Anbaugetriebes oder andererseits eine koaxiale Anordnung auf entgegen gesetzten Seiten des Anbaugetriebes möglich sind. Die unterschiedlichen Anordnungen der Elektromaschinen richten sich auch nach den Einbaumöglichkeiten im Kraftfahrzeug. Die größere zur Verfügung stehende elektrische Leistung kann den Kraftstoffverbrauch stärker reduzieren und erlaubt die Verbrennungskraftmaschine abzustellen und in Fahrt wieder zu starten.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Elektromaschine ein Zusatzgetriebe mit einem ersten oder einem zweiten Planetenradsatz, welcher jeweils eine Sonnenwelle, eine Hohlradwelle sowie eine Stegwelle aufweist, zugeordnet. Das Zusatzgetriebe ist ein Bestandteil des Anbaugetriebes. Damit ergibt sich der Vorteil, dass Antrieb und Abtrieb des Planetensatzes koaxial und auf derselben Seite, nämlich der dem Anbaugetriebe benachbarten Seite des Zusatzgetriebes angeordnet werden können. Mit der Übersetzung des Planetensatzes des Zusatzgetriebes kann der abgeschaltete Verbrennungsmotor durch die Elektromaschine neu gestartet werden. Die Elektromaschine kann daher als Starter-Generator eingesetzt werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der erste Planetenradsatz schaltbar, wobei ein erster Gang durch Festhalten der Hohlradwelle und ein zweiter Gang durch Verblockung der Sonnenwelle mit der Hohlradwelle schaltbar sind. Verblockung heißt, dass die Sonnenwelle und die Hohlradwelle miteinander gekoppelt sind und als Block umlaufen. Damit sind einerseits eine Übersetzung ins Langsame und andererseits ein Durchtrieb (Übersetzung 1:1) möglich. Im Blockumlauf wird die Elektromaschine ohne Zusatzverluste im Planetengetriebe im besten Wirkungsgradbereich betrieben, für die sehr kurze Zeit des Motorwiederstarts wird die Zusatzübersetzung des Planetengetriebes aktiviert.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Planetenradsatz des Zusatzgetriebes für den Neustart des Verbrennungsmotors einen Freilauf und nur eine Übersetzung mit nur einer Schaltstelle auf. Dies reduziert den Betätigungsaufwand. Dabei wird die Sonnenwelle von der Elektromaschine angetrieben, während die Hohlradwelle ein Zahnrad der Übersetzungsstufe antreibt. Die Stegwelle wird über einen Freilauf blockiert, wenn die Elektromaschine den Verbrennungsmotor startet, wobei die Elektromaschine rückwärts läuft, d.h. in entgegen gesetzter Drehrichtung wie beim Hybridbetrieb dreht.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist dem Anbaugetriebe ein Nebenaggregat zugeordnet. Das Nebenaggregat ist über eine weitere Übersetzungsstufe des Anbaugetriebes antreibbar. Somit ist das Nebenaggregat wahlweise durch den Verbrennungsmotor oder die mindestens eine Elektromaschine antreibbar. Das Nebenaggregat ist insbesondere an einem Gehäuse des Anbaugetriebes befestigt. Vorzugsweise sind das Nebenaggregat und die Elektromaschine durch die Schaltkupplung mit der Vorgelegewelle koppelbar und entkoppelbar. Die Schaltkupplung befindet sich dann also antriebstechnisch zwischen dem Schaltgetriebe einerseits und dem Nebenaggregat und der Elektromaschine andererseits.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Nebenaggregat als Kältemittelverdichter für eine an Bord des Kraftfahrzeuges befindlichen Kühl- oder Klimaanlage ausgebildet. Der Kältemittelverdichter kann auch als Klimakompressor bezeichnet werden. Dem Anbaugetriebe ist demnach der Kältemittelverdichter zugeordnet. Der Kältemittelverdichter wird dabei über die weitere Übersetzungsstufe des Anbaugetriebes angetrieben. Durch Abkoppeln des Anbaugetriebes von der Vorgelegewelle mittels der Schaltkupplung kann im Fahrzeugstillstand, also bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor, die Kühlung oder Klimatisierung des Kraftfahrzeugs durch die Elektromaschine erfolgen. Während der Fahrt kann dann wahlweise die Energie aus dem Fahrzeug oder vom Verbrennungsmotor bezogen werden. Dementsprechend kann dann die Schaltkupplung geöffnet oder geschlossen werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die eine Übersetzungsstufe oder sind die mehreren Übersetzungsstufen des Anbaugetriebes jeweils als Stirnradstufe ausgebildet, wobei die zugehörigen Stirnräder vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Dadurch ergibt sich ein in axialer Richtung des Schaltgetriebes gesehen schmales Anbaugetriebe, dessen Gehäuse als Träger der mindestens einen Elektromaschine, des Zusatzgetriebes, des Klimakompressors und optional weiterer Nebenaggregate dient.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Schaltkupplung zur lösbaren drehfesten Verbindung der Vorgelegewelle mit einem ersten Zahnrad ausgebildet. Insbesondere ist das erste Zahnrad koaxial zur Vorgelegewelle des Schaltgetriebes angeordneten. Insbesondere ist das erste Zahnrad auf der Vorgelegewelle oder auf einer mit der Vorgelegewelle verbundenen Zwischenwelle angeordnet. Bei dem ersten Zahnrad kann es sich um ein Losrad handeln. Das erste Zahnrad kämmt mit einem zweiten Zahnrad und bildet hierdurch die Übersetzungsstufe für die Elektromaschine. Außerdem kämmt hierbei das erste Zahnrad gleichzeitig mit einem dritten Zahnrad und bildet hierdurch die weiteren Übersetzungsstufe für das Nebenaggregat beziehungsweise den Kältemittelverdichter. Somit sind die Elektromaschine und das Nebenaggregat parallel zueinander über das erste Zahnrad gekoppelt und über die Schaltkupplung bedarfsweise an die Vorgelegewelle ankoppelbar. Auf diese Weise ergibt sich ein einfacher und axial kompakter Aufbau des Zusatzgetriebes. Elektromaschine und Nebenaggregat können nebeneinander auf derselben Seite des Anbaugetriebes angeordnet sein, was platzsparend ist.
Vorzugsweise ist das zweite Zahnrad koaxial zu einer Rotorwelle der mindestens einen Elektromaschine angeordnet und mit dieser Rotorwelle drehfest verbunden oder verbindbar. Insbesondere ist das zweite Zahnrad auf der Rotorwelle angeordnet. Die Rotorwelle trägt den Rotor der Elektromaschine. Die Rotorwelle ragt insbesondere stirnseitig aus dem Stator der Elektromaschine heraus. Das dritte Zahnrad ist koaxial zu einer Eingangswelle des Nebenaggregats angeordnet ist und mit dieser Eingangswelle drehfest verbunden oder verbindbar. Insbesondere ist das dritte Zahnrad auf der Eingangswelle des Nebenaggregats angeordnet. Die Eingangswelle des Nebenaggregats ragt insbesondere aus einem Gehäuse des Nebenaggregats heraus und dient zum Antrieb des Nebenaggregats. Beispielsweise handelt es sich bei der Eingangswelle des Nebenaggregats um eine Verdichterwelle des Kältemittelverdichters. Auch dadurch kann ein kompakter Aufbau des Anbaugetriebe mit der Elektromaschine und dem Nebenaggregat realisiert sein. Zwischen dem dritten Zahnrad und dem Nebenaggregat kann eine Nebenaggregatkupplung vorgesehen sein. Durch diese Nebenaggregatkupplung ist das Nebenaggregat vom dritten Zahnrad an- und abkoppelbar.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Schaltkupplung als formschlüssig wirkende Schaltkupplung ausgebildet. Die zum Schließen der Kupplung erforderlichen Kupplungselemente wirken demnach formschlüssig miteinander. Vorzugsweise ist die Schaltkupplung als Klauenkupplung ausgebildet. Die zum Schließen der Kupplung erforderlichen Kupplungselemente verfügen demnach über Klauen, die bei geschlossener Kupplung formschlüssig unmittelbar aneinander anliegen und die bei geöffneter Kupplung beweglich zueinander beabstandet sind.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Schaltkupplung einen Federspeicher und einen Kupplungsaktor auf. Die Schaltkupplung ist dann ausgebildet, dass sie durch Entspannung des Federspeichers geöffnet wird und durch den Kupplungsaktors unter Anspannung des Federspeichers geschlossen wird. Der normal-geöffnete Zustand der Schaltkupplung wird also durch die Entspannung des Federspeichers erzeugt und gehalten. Der geschlossene Zustand der Schaltkupplung wird hingegen durch den Kupplungsaktor erzeugt, indem dieser ausreichend mit Betätigungsenergie, beispielsweise mit elektrischem Strom oder Druckluft, versorgt wird.
Der Federspeicher kann beispielsweise durch eine Schrauben-Druckfeder realisiert sein, die an die zum Schließen der Kupplung erforderlichen Kupplungselemente angreift. Die Feder wirkt dann gegen die Schließrichtung der Kupplung und drückt dazu die Kupplungselemente auseinander, sodass diese voneinander entkoppelt werden. Dadurch kann die normal-geöffnete Schaltkupplung einfach realisiert sein.
Der Kupplungsaktor ist insbesondere als pneumatischer Aktor oder als elektrischer Aktor ausgebildet. Der pneumatische Kupplungsaktor verfügt beispielsweise über einen pneumatisch bewegbaren Kolben, der auf die Kupplung in Schließrichtung wirkt und durch den die zum Schließen der Kupplung erforderlichen Kupplungselemente zusammendrückbar sind. Der elektrische Kupplungsaktor verfügt beispielsweise über einen elektromagnetisch bewegbaren Anker, der dann diese Aufgabe des Kolbens übernimmt. Die Verwendung eines pneumatischen Kupplungsaktors eignet sich besonders bei solchen Fahrzeugen, die ohnehin über ein Druckluftsystem oder Unterdrucksystem verfügen, beispielsweise für eine Bremssystem des Fahrzeugs. Der Aktor wird dann in dieses vorhandene Drucksystem eingebunden und damit bedarfsweise mit Betätigungsenergie versorgt. Eine Bordelektrik ist bei den meisten Fahrzeugtypen vorgesehen. Der elektrische Kupplungsaktor eignet sich daher besonders in solchen Fahrzeugen, die zwar über ein elektrisches Bordnetz verfügen, jedoch über kein geeignetes Druckluftsystem oder Unterdrucksystem. Der Aktor wird dann in die vorhandene Bordelektrik eingebunden und damit bedarfsweise mit Betätigungsenergie versorgt.
Die vorgeschlagene Getriebeanordnung ist zur Verwendung in einem Fahrzeug ausgebildet, insbesondere in einem Kraftfahrzeug und insbesondere in einem Nutzfahrzeug. Ein Nutzfahrzeug ist ein Lastkraftwagen oder ein Kraftomnibus. Optional wird daher ein Fahrzeug mit dem Verbrennungsmotor und der Getriebeanordnung, aufweisend das Schaltgetriebe und das Anbaugetriebe, vorgeschlagen.
Zwei Betriebssituationen können den Hauptanteil an der Kraftstoffeinsparung eines mit der Getriebeanordnung ausgestatteten Fahrzeugs ausmachen: Einerseits wird beim hybridischen Fahren die Elektromaschine durch Schließen der Schaltkupplung mit dem übrigen Antriebsstrang des Fahrzeugs gekoppelt, sodass Funktionen wie Lastpunktverschiebung, elektrisches Boosten, Rekuperieren und eine Stromerzeugung für elektrifizierte Nebenaggregate eingesetzt werden können. Andererseits kann bei geparktem Fahrzeug durch die Elektromaschine das dem Anbaugetriebe zugeordnete Nabenaggregat elektrisch angetrieben werden. Beispielsweise kann der besagte Kältemittelverdichter angetrieben werden, um so die Kabine des Fahrzeugs zu kühlen oder klimatisieren. Durch das selbständige Öffnen der Schaltkupplung muss hierbei weder der Verbrennungsmotor laufen noch das Schaltgetriebe mitgeschleppt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen jeweils schematisch:

1 eine 3-D-Darstellung eines Fahrzeuggetriebes mit erfindungsgemäßem Anbaugetriebe, einer Elektromaschine und einem Klimakompressor, angeordnet auf der Abtriebsseite eines Schaltgetriebes,
2 eine Darstellung des Fahrzeuggetriebes mit Anbaugetriebe, Elektromaschine, einem Zusatzgetriebe und dem Klimakompressor aus 1,
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei koaxial und diametral zueinander am Anbaugetriebe angeordneten Elektromaschinen,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei achsparallel am Anbaugetriebe angeordneten Elektromaschinen und einer weiteren Ausführungsform des Zusatzgetriebes,
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Elektromaschine und einem Klimakompressor, angeordnet auf der Abtriebsseite des Schaltgetriebes.

1 zeigt ein Schaltgetriebe 1 für ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit einer Vorder- oder Antriebsseite 1a und einer Rück- oder Abtriebsseite 1b in einer 3D-Darstellung mit Blick auf die Abtriebsseite 1 b. Das Schaltgetriebe 1, welches vorzugsweise für Nutzfahrzeuge verwendet wird, entspricht dem bekannten Stand der Technik. Es kann sich also um ein konventionelles Schaltgetriebe 1 handeln. Das Schaltgetriebe 1 weist an seiner Abtriebsseite 1b einen Abtriebsflansch 2 auf. Mit dem Abtriebsflansch 2 sind in üblicher Weise Antriebsräder des Fahrzeugs gekoppelt, um das Fahrzeug voranzutreiben. Für die Kraftübertragung vom Abtriebsflansch 2 zu den Antriebsrädern ist der Abtriebsflansch üblicherweise mit einer Gelenkwelle verbunden.
Erfindungsgemäß ist an der Abtriebsseite 1b des Schaltgetriebes 1 ein Anbaugetriebe 3 angeordnet. Daran sind eine Elektromaschine EM, ein Klimakompressor 4 einer Kühl- oder Klimaanlage, auch Kältemittelverdichter 4 genannt, sowie (optional) ein Zusatzgetriebe 5 befestigt. Das Zusatzgetriebe 5 kann Bestandteil des Anbaugetriebes 3 sein und hierzu im Gehäuse des Zusatzgetriebes 5 untergebracht sein. Das Zusatzgetriebe 5 kann entfallen, siehe beispielsweise 5. Das Anbaugetriebe 3 mit der Elektromaschine EM, dem Klimakompressor 4 und, falls vorhanden, dem Zusatzgetriebe 5 bildet ein Hybridmodul, welches seitlich des Abtriebsflansches 2 angeordnet ist. An dem Schaltgetriebe, insbesondere auf der Oberseite des Gehäuses des Schaltgetriebes 1, ist eine Getriebesteuereinrichtung 6 angeordnet, auf welche später näher eingegangen wird. Die Getriebesteuereinrichtung 6 kann auch als Getriebesteuergerät bezeichnet werden. Vorzugsweise bewirkt die Getriebesteuereinrichtung 6 die Schaltvorgänge des Schaltgetriebes 1.
Eine Schaltkupplung 7 des Anbaugetriebes 3 dient zum bedarfsweisen An- und Abkoppeln der Elektromaschine EM und gegebenenfalls des Klimakompressors 4 mit dem Schaltgetriebe 1, siehe auch 2 bis 5. Die Schaltkupplung 7 ist vorliegend normal-offen ausgebildet. Sie entkoppelt im unbetätigten Zustand also selbständig das Schaltgetriebe 1 von der Elektromaschine EM und gegebenenfalls auch vom Klimakompressor 4.
2 zeigt das Schaltgetriebe 1 mit Anbaugetriebe 3, Elektromaschine EM, Klimakompressor 4 und Zusatzgetriebe 5 gemäß 1 in einer schematischen Darstellung. Für gleiche Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Das Schaltgetriebe 1 ist beispielhaft als Gruppengetriebe ausgebildet und weist fünf Radebenen R1, R2, R3, R4, R5 auf. Die Radebenen R1, R2 bilden eine Splitgruppe, und die Radebenen R3, R4, R5 bilden eine Hauptgruppe. Ein schaltbares Planetengetriebe PG bildet eine Bereichsgruppe. Es sind somit zwölf Gänge schaltbar. Das Schaltgetriebe 1 weist eine Eingangswelle EW, eine Hauptwelle HW sowie zwei Vorgelegewellen VW1, VW2 auf. Die erste Vorgelegewelle VW1 ist mit einer Zwischenwelle ZW gekoppelt, welche beim Stand der Technik zum Antrieb eines Nebenaggregats dient und auch als PTO-Welle (Power Take Off) bezeichnet wird. Im vorliegenden Fall dient die Zwischenwelle ZW respektive die erste Vorgelegewelle VW1 als Verbindungswelle zum Anbaugetriebe 3.
Das Anbaugetriebe 3 weist drei in einer Ebene angeordnete Zahnräder Z1, Z2, Z3 auf, nämlich ein erstes Zahnrad Z1 auf der Achse der Vorgelegewelle VW1, ein zweites Zahnrad Z2 auf der Achse der Elektromaschine EM und ein drittes Zahnrad Z3 auf der Achse des Klimakompressors 4. Die Zahnräder Z1, Z2 kämmen miteinander und bilden eine erste Übersetzungsstufe Ü1 zwischen der Elektromaschine EM und der Vorgelegewelle VW1. Und die Zahnräder Z1, Z3 kämmen miteinander und bilden eine zweite Übersetzungsstufe Ü2 zwischen dem Klimakompressor 4 und der Vorgelegewelle VW1. Das Zahnrad Z1 ist drehbar („lose“) auf der Zwischenwelle ZWangeordnet und durch die normal-offene Schaltkupplung 7, insbesondere eine normal-offene Klauenkupplung 7, mit der Zwischenwelle ZW koppelbar. Das Zahnrad Z3 ist auf der Eingangswelle des Klimakompressors 4 angeordnet und mit ihr drehfest verbunden.
Sofern kein Zusatzgetriebe 5 vorgesehen ist, ist das Zahnrad Z2 auf der Rotorwelle der Elektromaschine EM angeordnet und mit ihr drehfest verbunden oder durch eine Kupplung drehfest verbindbar.
Das optionale Zusatzgetriebe 5 weist einen ersten Planetenradsatz PS1, auch kurz Planetensatz PS1 genannt, auf, welcher koaxial zur Drehachse der Elektromaschine EM angeordnet ist. Die Rotorwelle der Elektromaschine EM treibt die Sonnenwelle SO1 des ersten Planetensatzes PS1 an. Der Abtrieb des ersten Planetensatzes PS1 erfolgt über die Stegwelle ST1 auf das zweite Zahnrad Z2. Der erste Planetensatz PS1 ist schaltbar, wobei ein erster Gang durch Festhalten der Hohlradwelle HR1 und ein zweiter Gang durch Verblockung der Sonnenwelle SO1 mit der Hohlradwelle HR1 schaltbar sind.
Die Funktion des oben beschriebenen Hybridmoduls, welches mindestens das Anbaugetriebe 3 und die Elektromaschine EM und optional das Zusatzgetriebe 5 umfasst, besteht darin, einen zusätzlichen elektrischen Antrieb für den konventionellen Antrieb eines Fahrzeuges, d.h. einen Verbrennungsmotor mit dem Schaltgetriebe 1 bereitzustellen. Der konventionelle verbrennungsmotorische Antrieb kann somit zu einem Hybridantrieb aufgerüstet und nachgerüstet werden, d.h. hybridisiert werden.
Der Leistungsfluss von der Elektromaschine EM in das Schaltgetriebe 1 erfolgt über die Schaltkupplung 7 und über die Zwischenwelle ZW und die erste Vorgelegewelle VW1. Bei einem elektrischen Zusatzantrieb durch die Elektromaschine EM (Hybridbetrieb) ist der erste Planetenradsatz PS1 verblockt, d.h. zwischen Rotor- respektive Sonnenwelle SO1 und der Stegwelle ST1 besteht ein Übersetzungsverhältnis von 1:1. Die Stegwelle ST1 treibt das zweite Zahnrad Z2 an, welches in Zahneingriff mit dem ersten Zahnrad Z1 steht und die erste Übersetzungsstufe Ü1 (ins Langsame) bildet. Das Übersetzungsverhältnis ist an den Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich, welcher am häufigsten gefahren wird, angepasst, so dass die Elektromaschine EM in diesem Bereich mit ihrem günstigsten Wirkungsgrad betrieben werden kann. Bei einem elektrischen Antrieb in das Schaltgetriebe 1 ist die Schaltkupplung 7 zugeschaltet. Gleichzeitig wird der Klimakompressor 4 über die zweite Übersetzungsstufe Ü2 angetrieben. Im Hybridbetrieb wird also am Abtriebsflansch 2 die Summe der Leistungen von Verbrennungsmotor und Elektromaschine EM abgegeben.
Die Elektromaschine EM kann bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor in Verbindung mit dem Zusatzgetriebe 5 auch als Anlasser oder Starter für den Verbrennungsmotor verwendet werden. Hierfür wird das Hohlrad HR1 des ersten Planetensatzes PS1 abgebremst, so dass sich zwischen der von der Elektromaschine EM angetriebenen Sonnenwelle SO1 und der abtreibenden Stegwelle ST1 eine Übersetzung ins Langsame ergibt. Damit steht dann an der Eingangswelle EW des Schaltgetriebes 1 ein hinreichend hohes Drehmoment für einen Neustart des Verbrennungsmotors zur Verfügung.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung für ein hybridisiertes Schaltgetriebe 11, wobei im Gegensatz zur 1 und 2 für gleiche Teile gleiche, um 10 erhöhte Bezugszahlen verwendet werden. Die obigen Erläuterungen treffen in den wesentlichen Punkten auch auf die Ausführungsform gemäß 3 zu.
Das Schaltgetriebe 11 in 3 weist beispielhaft lediglich eine Vorgelegewelle VW auf, welche mit der Zwischenwelle ZW gekoppelt ist. Auf das Zusatzgetriebe 5 wurde hierbei verzichtet. Es sind zwei Elektromaschinen EM1, EM2 vorgesehen bei dem Anbaugetriebe 13 vorgesehen. Das Anbaugetriebe 13 weist drei Zahnräder auf: ein erstes Zahnrad Z1, ein zweites Zahnrad Z2 sowie ein drittes Zahnrad Z3. Diese Zahnräder Z1, Z2, Z3 sind in einer gemeinsamen Ebene angeordnet und als Stirnräder ausgebildet. Die erste Elektromaschine EM1 und die zweite Elektromaschine EM2 sind beiderseits des Anbaugetriebes 13 koaxial zueinander angeordnet und mit dem zweiten Zahnrad Z2 verbunden. Ein Klimakompressor 14 wird durch das dritte Zahnrad Z3, welches in Zahneingriff mit dem zweiten Zahnrad Z2 steht, angetrieben. Auf der Zwischenwelle ZW, welche aus dem Gehäuse des Schaltgetriebes 11 heraus- und in das Anbaugetriebe 13 hineingeführt ist, ist das erste Zahnrad Z1 drehbar angeordnet, d. h. als Losrad ausgebildet. Das Losrad Z1 kann durch die normal-offene Schaltkupplung 17 mit der Zwischenwelle ZW respektive der Vorgelegewelle VW drehfest verbunden werden.
Aufgrund der zwei Elektromaschine EM1, EM2 wird die bereitgestellte elektrische Antriebsleistung wesentlich erhöht. Die Elektromaschine EM1, EM2 können einzeln oder gemeinsam zum Starten des Verbrennungsmotors eingesetzt werden.
4 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Anbaugetriebe 23 mit zwei achsparallel zueinander angeordneten Elektromaschinen EM1, EM2 und einem Zusatzgetriebe 25, welches einen zweiten Planetensatz PS2 mit einem Freilauf 26 aufweist. Die obigen Erläuterungen treffen in den wesentlichen Punkten auch auf die Ausführungsform gemäß 4 zu. Das Schaltgetriebe ist in 4 nicht dargestellt.
Stattdessen ist nur die Vorgelegewelle VW des Schaltgetriebes dargestellt, welche drehfest mit dem ersten Zahnrad Z1 verbunden ist. Analog zur 2 und 3 kann auch eine mit der Vorgelegewelle VW verbundene Zwischenwelle vorgesehen sein, die dann mit dem Zahnrad Z1 verbunden ist.
Das Anbaugetriebe 23 weist insgesamt vier in einer Ebene angeordnete Zahnräder Z1, Z2, Z3, Z4 auf. Ein zweites Zahnrad Z2, das koaxial zur ersten Elektromaschine EM1 ist, und ein viertes Zahnrad Z4, das koaxial zur zweiten Elektromaschine EM2 ist, stehen beide mit dem ersten Zahnrad Z1 in Zahneingriff. Das erste Zahnrad Z1 bildet mit dem zweiten Zahnrad Z2 eine erste Übersetzungsstufe Ü1 zwischen der ersten Elektromaschine EM1 und der Vorgelegewelle VW. Und das erste Zahnrad Z1 bildet mit dem vierten Zahnrad Z3 eine zweite Übersetzungsstufe Ü2 zwischen der zweiten Elektromaschine EM2 und der Vorgelegewelle VW. Ein drittes Zahnrad Z3 ist koaxial zur Drehachse (Eingangswelle) des Klimakompressors 24 angeordnet und bildet mit dem zweiten Zahnrad Z2 eine dritte Übersetzungsstufe Ü3. Die beiden Elektromaschinen EM1, EM2 sind jeweils auf der Rückseite des Anbaugetriebes 23 angeordnet und jeweils über eine Schaltkupplung 27, 28 zuschaltbar. Die erste Schaltkupplung 27 und/oder die zweite Schaltkupplung 28 ist normal-offen ausgebildet.
Der koaxial zur ersten Elektromaschine EM1 angeordnete zweite Planetensatz PS2 weist eine Sonnenwelle SO2, welche von der Rotorwelle der ersten Elektromaschine EM1 antreibbar ist, sowie eine Hohlradwelle HR2, welche die Abtriebswelle bildet und mit dem zweiten Zahnrad Z2 verbunden ist, auf. Die Stegwelle ST2 ist in der Hauptdrehrichtung des Hybridbetriebs frei drehbar. In umgekehrter Drehrichtung wird die Stegwelle ST2 durch den Freilauf 26 blockiert.
Die Funktion der oben beschriebnen Anordnung mit zwei Elektromaschinen EM1, EM2 ist Folgende: Im Hybridbetrieb können die beiden Elektromaschinen EM1, EM2, je nach Leistungsbedarf, gemeinsam oder einzeln zugeschaltet werden. Hierzu werden die Rotorwellen über die Schaltkupplungen 27, 28 mit dem zweiten Zahnrad Z2 bzw. dem vierten Zahnrad Z4 gekoppelt. Beide Zahnräder Z2, Z4 stehen mit dem ersten Zahnrad Z1 in Zahneingriff und treiben somit die Vorgelegewelle VW an.
Die erste Elektromaschine EM1 kann in Verbindung mit dem Zusatzgetriebe 25 auch zum Anlassen des Verbrennungsmotors verwendet werden. Zum Anlassen dreht die erste Elektromaschine EM1 in umgekehrter Drehrichtung und treibt über die Sonnenwelle SO2 in den zweiten Planetensatz PS2, wobei die Stegwelle ST2 durch den Freilauf 26 blockiert wird. Dadurch ergibt sich ein Übersetzungsverhältnis zwischen angetriebener Sonnenwelle SO2 und abtreibender Hohlradwelle HR2 ins Langsame. Dementsprechend steht an der Vorgelegewelle VW ein hinreichend hohes Drehmoment zum Anlassen des Verbrennungsmotors zur Verfügung.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung für ein hybridisiertes Schaltgetriebe 31, die eine Abwandlung der Ausführungsform nach 1, 2 und 3 bildet. Die obigen Erläuterungen treffen in den wesentlichen Punkten auch auf die Ausführungsform gemäß 5 zu. Ein Zusatzgetriebe ist hier nicht vorhanden, es kann jedoch analog zur 1 vorgesehen sein. Das Schaltgetriebe 31 entspricht demjenigen aus 3. Es ist daher nur eine Vorgelegewelle VW vorgesehen, an die das Anbaugetriebe 33 durch die Schaltkupplung 37 an- und abkoppelbar ist.
Das Anbaugetriebe 33 bildet in Verbindung mit der daran angeordneten Elektromaschine EM und dem Nebenaggregat 34, das insbesondere als Klimakompressor ausgebildet ist, das Hybridmodul. Dieses ist an der Rückseite des Schaltgetriebes 31 angeordnet. Das Anbaugetriebe 33 ist über die aus dem Schaltgetriebe 31 ragende Zwischenwelle ZW an die Vorgelegewelle VW antriebstechnisch angebunden. Das Anbaugetriebe 33 besteht aus der ersten Übersetzungsstufe Ü1 für die Elektromaschine EM und der zweiten Übersetzungsstufe Ü2 für das Nebenaggregat 34. Die erste Übersetzungsstufe Ü1 wird aus dem ersten Zahnrad Z1 und dem zweiten Zahnrad Z2 gebildet, die miteinander im Eingriff stehen. Das zweite Zahnrad Z2 liegt auf der Achse der Elektromaschine EM und ist mit der Rotorwelle der Elektromaschine EM drehfest verbunden. Die zweite Übersetzungsstufe Ü2 wird aus dem ersten Zahnrad Z1 und dem dritten Zahnrad Z3 gebildet, die miteinander im Eingriff stehen. Das dritte Zahnrad Z3 liegt auf der Achse des Nebenaggregats 34 und ist durch die Nebenaggregatkupplung 35 mit der Eingangswelle des Nebenaggregats 34 drehfest verbindbar. Bei der Nebenaggregatkupplung 35 handelt es sich insbesondere um eine konventionelle Magnetkupplung.
Die Zahnräder Z1, Z2, Z3 sind auch hier in einer gemeinsamen Ebene angeordnet und als Stirnräder ausgebildet. Die Zahnräder Z1, Z2, Z3 sind innerhalb des Gehäuses des Anbaugetriebes 33 angeordnet. Die Elektromaschine EM und das Nebenaggregat 34 sind nebeneinander auf einer gemeinsamen Seite (Rückseite) des Anbaugetriebes 33 angeordnet. Die Gehäuse der Elektromaschine EM und des Nebenaggregats 34 sind am Gehäuse des Anbaugetriebes 33 befestigt.
Zur Betätigung der Schaltkupplung 37 ist ein Kupplungsaktor 39 vorgesehen. Der Kupplungsaktor 39 betätigt die Schaltkupplung 37 im Schließsinne, wenn er mit einer entsprechenden Betätigungsenergie versorgt wird. Ein Federspeicher sorgt für die selbständige Betätigung der Schaltkupplung 37 im Öffnungssinne, sobald die Versorgung des Aktors 39 mit Betätigungsenergie beendet wird. Die Getriebesteuereinrichtung 36 ist zur Ansteuerung des Kupplungsaktors 39 und bevorzugt auch zur Ansteuerung der Nebenaggregatkupplung 35 ausgebildet. Somit kann die Getriebesteuereinrichtung 36 die jeweilige Kupplung 35, 37 bedarfsgerecht schließen und öffnen.
Der Kupplungsaktor 39 ist in 5 als einfach wirkender Druckluftzylinder ausgebildet. Dementsprechend ist der Aktor 39 in ein Druckluftsystem eingebunden und wird hierüber bedarfsweise mit Druckluft versorgt. Ist die Getriebeanordnung nicht aktiv, beispielsweise bei einem abgestellten Fahrzeug, ist die Druckluftversorgung zu dem Aktor 39 unterbrochen und die Schaltkupplung 37 öffnet sich selbständig. Dadurch stellt sich ohne zusätzliche Logik und aktive Aktorik automatisch der richtige Betriebszustand bei der Kupplung 37 ein.
Alternativ kann der Kupplungsaktor 39 elektrisch betätigbar ausgebildet sein. Beispielsweis weist der Aktor eine elektrische Spule auf, durch die ein an der Spule angeordnet Anker bewegbar ist, sodass damit die Kupplung 37 im Schließsinne betätigbar ist. Soll das Fahrzeug fahrbereit gemacht werden, wird die Getriebesteuereinrichtung 36 mit einer Versorgungsspannung beaufschlagt und der Verbrennungsmotor gestartet. Die Versorgungsspannung kann dann auch auf die Magnetspule gelegt werden, wodurch der Anker anzieht und die Kupplung 37 schließt. Auch so stellt sich ohne zusätzliche Schaltlogik beim Fahren der Hybridmodus und im Stillstand der Hotelmodus des Anbaugetriebes 33 ein.
Die Hybridstrategie und die Ansteuerung der in den Figuren gezeigten Elektromaschinen EM, EM1, EM 2 sowie der Schaltkupplungen 7, 17, 27, 28, 37 übernimmt vorzugsweise die erwähnte Getriebesteuereinrichtung 6, 36 (1, 5). Das oben beschriebene Hybridmodul wurde beispielhaft für den nachträglichen Anbau an ein konventionelles Schaltgetriebe 1, 11, 31 mit mindestens einer Vorgelegewelle VW, VW1 dargestellt. Möglich ist jedoch auch, das beschriebene Hybridmodul an anderen Getriebetypen als die jeweils Gezeigten anzuordnen. Beispielsweise kann das Schaltgetriebe 1 über eine motorseitige Zwischen- oder PTO-Welle verfügen.
Weiterhin kann die Elektromaschine EM durch geeignete Ansteuerung den Schaltvorgang im jeweiligen Schaltgetriebe 1, 11, 31 unterstützen und beschleunigen. So kann gegebenenfalls eine Getriebebremse entfallen oder eine Synchronisierung durch ein einfaches formschlüssiges Schaltelement ersetzt werden. Das erfindungsgemäße Hybridmodul erlaubt auch den Antrieb von Nebenaggregaten 4, 14, 24, 34 bei abgeschalteter Verbrennungskraftmaschine, was insbesondere für die Kühlung oder Klimatisierung der Fahrzeugkabine von Vorteil ist.
Die Elektromaschinen EM, EM1, EM2 sind vorzugsweise für Wechselstrom oder Gleichstrom mit einer Spannung unterhalb der Kleinspannungsgrenze ausgebildet, insbesondere für eine Spannung < 50 Volt, insbesondere für 48 Volt oder 24 Volt.
Bezugszeichenliste

1: Schaltgetriebe
1a: Antriebsseite
1b: Abtriebsseite
2: Abtriebsflansch
3: Anbaugetriebe
4: Nebenaggregat, Klimakompressor
5: Zusatzgetriebe
6: Getriebesteuereinrichtung
7: Schaltkupplung
11: Schaltgetriebe
13: Anbaugetriebe
14: Nebenaggregat, Klimakompressor
17: Schaltkupplung
23: Anbaugetriebe
24: Nebenaggregat, Klimakompressor
25: Zusatzgetriebe
26: Freilauf
27: Schaltkupplung (EM1)
28: Schaltkupplung (EM2)
31: Schaltgetriebe
32: Abtriebsflansch
33: Anbaugetriebe
34: Nebenaggregat, Klimakompressor
35: Nebenaggregatkupplung
36: Getriebesteuereinrichtung
37: Schaltkupplung
39: Kupplungsaktor
EM: Elektromaschine
EM1: erste Elektromaschine
EM2: zweite Elektromaschine
EW: Eingangswelle
HW: Hauptwelle
HR1: Hohlradwelle (PS1)
HR2: Hohlradwelle (PS2)
PG: Planetengetriebe
PS1: erster Planetensatz
PS2: zweiter Planetensatz
R1: erste Radebene
R2: zweite Radebene
R3: dritte Radebene
R4: vierte Radebene
R5: fünfte Radebene
SO1: Sonnenwelle (PS1)
SO2: Sonnenwelle (PS2)
ST1: Stegwelle (PS1)
ST2: Stegwelle (PS2)
Ü1: erste Übersetzungsstufe
Ü2: zweite Übersetzungsstufe
Ü3: dritte Übersetzungsstufe
VW: Vorgelegewelle
VW1: erste Vorgelegewelle
VW2: zweite Vorgelegewelle
Z1: erstes Zahnrad
Z2: zweites Zahnrad
Z3: drittes Zahnrad
Z4: viertes Zahnrad
ZW: Zwischenwelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016218361 A1 [0002]
WO 2018/085406 A1 [0003]
DE 102020202664 [0004]

Claims

Getriebeanordnung für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges, aufweisend ein Schaltgetriebe (1, 11, 31) mit einer Abtriebsseite (1b) und einem Abtriebsflansch (2) und einer Vorgelegewelle (VW, VW1, VW2), und ein am Schaltgetriebe (1, 11, 31) angeordnetes Anbaugetriebe (3, 13, 23, 33) mit mindestens einer Elektromaschine (EM, EM1, EM2) und mindestens einer Übersetzungsstufe (Ü1, Ü2, Ü3), wobei die mindestens eine Elektromaschine (EM, EM1, EM2) über die mindestens eine Übersetzungsstufe (Ü1, Ü2) und über eine Schaltkupplung (7, 17, 27, 28, 37) mit der Vorgelegewelle (VW, VW1, VW2) verbindbar ist und als zusätzlicher elektrischer Antrieb oder Abtrieb zuschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkupplung (7, 17, 27, 28, 37) normal-offen ausgebildet ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbaugetriebe (3, 13, 23, 33) an der Abtriebsseite (1b) des Schaltgetriebes (1, 11, 31) angeordnet ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkupplung (7, 17, 27, 28, 37) im Leistungsfluss zwischen der mindestens einen Elektromaschine (EM, EM1, EM2) und der Vorgelegewelle (VW, VW1, VW2) angeordnet ist.
Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Anbaugetriebe (3, 13, 23, 33) ein Nebenaggregat (4, 14, 24, 34) zugeordnet ist und das Nebenaggregat (4, 14, 24, 34) über eine weitere Übersetzungsstufe (Ü2, Ü3) antreibbar ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Nebenaggregat (4, 14, 24, 34) ein Kältemittelverdichter (4, 14, 24, 34) einer Kühlanlage oder einer Klimaanlage ist und dass der Kältemittelverdichter (4, 14, 24, 34) über die weitere Übersetzungsstufe (Ü2, Ü3) antreibbar ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkupplung (7, 17, 27, 28, 37) zur lösbaren Verbindung der Vorgelegewelle (VW, VW1, VW2) mit einem ersten Zahnrad (Z1) ausgebildet ist, wobei das erste Zahnrad (Z1) zur Bildung der Übersetzungsstufe (Ü1, Ü2) für die mindestens eine Elektromaschine (EM, EM1, EM2) mit einem zweiten Zahnrad (Z2) kämmt, wobei das erste Zahnrad (Z1) zur Bildung der weiteren Übersetzungsstufe (Ü2, Ü3) für das Nebenaggregat (4, 14, 24, 34) mit einem dritten Zahnrad (Z3) kämmt.
Getriebeanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zahnrad (Z2) koaxial zu einer Rotorwelle der mindestens eine Elektromaschine (EM, EM1, EM2) angeordnet ist und mit dieser Rotorwelle drehfest verbunden oder verbindbar ist, wobei das dritte Zahnrad (Z3) koaxial zu einer Eingangswelle des Nebenaggregats (4, 14, 24, 34) angeordnet ist und mit dieser Eingangswelle drehfest verbunden oder verbindbar ist.
Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzungsstufe (Ü1, Ü2, Ü3) als Stirnradstufen ausgebildet ist.
Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkupplung (7, 17, 27, 28, 37) eine formschlüssig wirkende Schaltkupplung (7, 17, 27, 28, 37) ist.
Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkupplung (7, 17, 27, 28, 37) einen Federspeicher und einen Kupplungsaktor (39) aufweist, wobei die Schaltkupplung (7, 17, 27, 28, 37) ausgebildet ist, durch Entspannung des Federspeichers geöffnet zu werden und durch den Kupplungsaktors (39) unter Anspannung des Federspeichers geschlossen zu werden.
Getriebeanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsaktor (39) ein pneumatischer oder elektrischer Kupplungsaktor (39) ist.