DE102022132459A1

DE102022132459A1 - Flexible mehrgängige Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit elektrifiziertem Antriebsstrang; sowie Antriebsstrang

Info

Publication number: DE102022132459A1
Application number: DE102022132459.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kinigadner; Martin Laumann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-12-07
Filing date: 2022-12-07
Publication date: 2024-06-13
Also published as: WO2024120565A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung (1) für einen elektrifizierten Antrieb eines Kraftfahrzeuges, mit einer Eingangswelle (2), einer parallel zu der Eingangswelle (2) angeordneten Vorgelegewelle (3), einer koaxial zu sowie axial neben der Eingangswelle (2) angeordneten Zwischenwelle (4) und einer parallel zu der Eingangswelle (2) sowie der Vorgelegewelle (3) angeordneten Ausgangswelle (5), wobei auf der Vorgelegewelle (3) ein Doppelzahnrad (6) angeordnet ist, das sich mit seinem ersten Verzahnungsbereich (7a) in Zahneingriff mit einem auf der Eingangswelle (2) befindlichen Losrad (8) befindet und mit seinem zweiten Verzahnungsbereich (7b) in Zahneingriff mit einem ersten Verzahnungsbereich (10a) eines auf der Zwischenwelle (4) angeordneten Dreifachlosrads (9) befindet, wobei ein zweiter Verzahnungsbereich (10b) und ein dritter Verzahnungsbereich (10c) des Dreifachlosrads (9) sich weiter in Zahneingriff mit auf der Ausgangswelle (5) angeordneten Losrädern (11a, 11b) befinden, und wobei sich ferner zumindest ein auf der Zwischenwelle (4) angebrachtes Festrad (12a, 12b) in Zahneingriff mit einem weiteren Festrad (13) oder einem weiteren Losrad (11c, 11 d) der Ausgangswelle (5) befindet. Zudem betrifft die Erfindung einen Antriebssstrang (20) mit dieser Getriebevorrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung in Form eines mehrgängigen Schaltgetriebes für einen elektrifizierten, d.h. rein elektrischen und hybriden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie eines Nutzfahrzeuges (bevorzugt eines Lkws). Auch betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit dieser Getriebevorrichtung.
Es ist auch bei rein elektrischen Antriebssträngen bereits bekannt, mehrgängige Getriebevorrichtungen in Nutzfahrzeugen einzusetzen, um ausreichend Drehmoment, insbesondere auch zum Anfahren eines Nutzfahrzeuges, bereit zu stellen. Es hat sich jedoch auch gezeigt, dass die bekannten, lediglich zweigängigen Getriebe nicht ausreichen, um sowohl die relativ hohen Anfahrmomente, die unter Umständen mehr als 40.000 Nm betragen, als auch Maximalgeschwindigkeiten von 85 bis 120 km/h umsetzen zu können. Zugleich sind die bekannten Getriebevorrichtungen relativ aufwändig aufgebaut.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Getriebevorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine möglichst hohe Anzahl an Gängen besitzt, ohne jedoch einen zu großräumigen oder komplexen Aufbau aufzuweisen.
Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist eine Getriebevorrichtung für einen elektrifizierten, vorzugsweise rein elektrischen, Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges beansprucht, die eine Eingangswelle, eine parallel zu der Eingangswelle angeordnete Vorgelegewelle, eine koaxial zu sowie axial neben der Eingangswelle angeordnete Zwischenwelle und eine parallel zu der Eingangswelle sowie der Vorgelegewelle angeordnete Ausgangswelle aufweist. Auf der Vorgelegewelle ist dabei ein Doppelzahnrad angeordnet, das sich mit seinem ersten Verzahnungsbereich in Zahneingriff mit einem auf der Eingangswelle befindlichen Losrad befindet und mit seinem zweiten Verzahnungsbereich in Zahneingriff mit einem ersten Verzahnungsbereich eines auf der Zwischenwelle angeordneten Dreifachlosrades befindet. Ein zweiter Verzahnungsbereich und ein dritter Verzahnungsbereich des Dreifachlosrads befinden sich weiter in Zahneingriff mit auf der Ausgangswelle angeordneten Losrädern. Ferner befindet sich zumindest ein auf der Zwischenwelle angebrachtes Festrad in Zahneingriff mit einem weiteren Festrad oder einem weiteren Losrad (an / auf) der Ausgangswelle.
Damit wird eine mehrgängige Getriebestruktur zur Verfügung gestellt, die sowohl einen einfachen, als auch platzsparenden Aufbau, aufweist und für den Einsatz bei Nutzfahrzeugen auch ausreichend robust ausgebildet ist. Zugleich ist es möglich ausreichend viele Gänge / Gesamtübersetzungen zu schalten. Demnach ist es insbesondere von Vorteil, wenn zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle zumindest drei, weiter bevorzugt vier oder fünf, verschiedene Gesamtübersetzungen / Gänge wählbar sind.
Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Demnach ist es weiterhin von Vorteil, wenn eine erste Schalteinrichtung vorhanden ist, die derart eingesetzt und ausgebildet ist, dass sie in einer ersten Schaltstellung das Losrad der Eingangswelle drehfest mit der Eingangswelle verbindet, während die Zwischenwelle von der Eingangswelle rotatorisch entkoppelt ist, und in einer zweiten Schaltstellung die Zwischenwelle drehfest mit der Eingangswelle verbindet, das Losrad der Eingangswelle von der Eingangswelle rotatorisch entkoppelt ist. Dadurch ist eine erste Schalteinrichtung möglichst platzsparend und effektiv wirksam zwischen der Eingangswelle und dem Losrad der Eingangswelle einerseits und der Eingangswelle und der Zwischenwelle andererseits eingesetzt.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn eine zweite Schalteinrichtung vorhanden ist, die derart eingesetzt und ausgebildet ist, dass sie in einer ersten Schaltstellung ein mit einem zweiten Verzahnungsbereich des Dreifachlosrads in Zahneingriff befindliches erstes Losrad (auf) der Ausgangswelle drehfest mit der Ausgangswelle verbindet, während ein zweites Losrad (auf) der Ausgangswelle von der Ausgangswelle rotatorisch entkoppelt ist, und in einer zweiten Schaltstellung das mit einem dritten Verzahnungsbereich des Dreifachlosrads in Zahneingriff befindliche zweite Losrad (auf) der Ausgangswelle drehfest mit der Ausgangswelle verbindet, während das zweite Losrad (auf) der Ausgangswelle von der Ausgangswelle rotatorisch entkoppelt ist. Demnach ist eine weitere zweite Schalteinheit möglichst platzsparend und effektiv wirksam zwischen einem ersten Losrad (auf) der Ausgangswelle und der Ausgangswelle (selbst) einerseits sowie zwischen einem zweiten Losrad (auf) der Ausgangswelle und der Ausgangswelle (selbst) andererseits eingesetzt.
Für einen einfacheren Aufbau ist es weiterhin vorteilhaft, wenn auf der Zwischenwelle zwei Festräder angeordnet sind, die jeweils mit einem weiteren, wahlweise mit der Ausgangswelle rotatorisch koppelbarem Losrad in Zahneingriff stehen.
In diesem Zusammenhang ist es weiterhin zweckmäßig, wenn eine dritte Schalteinrichtung vorhanden ist, die derart eingesetzt und ausgebildet ist, dass sie in einer ersten Schaltstellung ein mit einem ersten Festrad der Zwischenwelle in Zahneingriff befindliches drittes Losrad (auf) der Ausgangswelle drehfest mit der Ausgangswelle verbindet, während ein viertes Losrad (auf) der Ausgangswelle von der Ausgangswelle rotatorisch entkoppelt ist, und in einer zweiten Schaltstellung das mit einem zweiten Festrad der Zwischenwelle in Zahneingriff befindliche vierte Losrad (auf) der Ausgangswelle drehfest mit der Ausgangswelle verbindet, während das dritte Losrad (auf) der Ausgangswelle von der Ausgangswelle rotatorisch entkoppelt ist. Dadurch ist eine dritte Schalteinrichtung möglichst platzsparend und effektiv wirksam zwischen einem (weiteren) dritten Losrad (auf) der Ausgangswelle und der Ausgangswelle (selbst) einerseits sowie zwischen einem (weiteren) vierten Losrad (auf) der Ausgangswelle und der Ausgangswelle (selbst) andererseits eingesetzt.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn alternativ oder zusätzlich zu der dritten Schalteinrichtung eine vierte Schalteinrichtung vorhanden, die derart eingesetzt und ausgebildet ist, dass sie in einer ersten Schaltstellung das Dreifachlosrad drehfest mit der Zwischenwelle verbindet, während ein weiteres, mit einem Festrad der Ausgangswelle in Zahneingriff befindliches Losrad (auf) der Zwischenwelle von der Zwischenwelle rotatorisch entkoppelt ist, und in einer zweiten Schaltstellung das weitere, mit dem Festrad der Ausgangswelle in Zahneingriff befindliche weitere Losrad (auf) der Zwischenwelle drehfest mit der Zwischenwelle verbindet, während das Dreifachlosrad von der Zwischenwelle rotatorisch entkoppelt ist. Damit ist eine vierte Schalteinrichtung möglichst platzsparend und effektiv wirksam zwischen dem Dreifachlosrad und der Zwischenwelle einerseits und einem weiteren Losrad (auf) der Zwischenwelle und der Zwischenwelle andererseits wirkend eingesetzt.
Zudem ist es für ein mehrgängiges Getriebe zweckmäßig, wenn die erste Schalteinrichtung und/oder die zweite Schalteinrichtung und/oder die dritte Schalteinrichtung und/oder die vierte Schalteinrichtung so ausgebildet sind, dass zumindest drei, weiter bevorzugt vier unterschiedliche Gesamtübersetzungen / Gänge zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle schaltbar / einlegbar sind.
Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Nutzfahrzeug, wie einen Lkw, mit einer erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen und einer mit der Eingangswelle der Getriebevorrichtung koppelbaren elektrischen Maschine.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch unterschiedliche Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen dreigängigen Getriebevorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen viergängigen Getriebevorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei im Vergleich zu 1 nicht nur zwei, sondern gar drei Schalteinrichtungen vorhanden sind und die zusätzliche (dritte) Schalteinrichtung mit zwei auf einer Ausgangswelle angeordneten Losrädern zusammenwirkt, sowie
3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung nach einem dritten Ausführungsbeispiel, im Vergleich zu 1 nun eine weitere (vierte) Schalteinrichtung zwischen dem Dreifachlosrad und einem weiteren Losrad auf der Zwischenwelle wirkend eingesetzt ist.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung 1, wie in Verbindung mit 1 schematisch dargestellt, ist als ein mehrgängiges, in dieser Ausführung dreigängiges, Schaltgetriebe für einen Antriebsstrang 20 eines Kraftfahrzeuges, nämlich eines Lkws, ausgebildet. Die Getriebevorrichtung 1 ist damit bevorzugt in diesem Antriebsstrang 20 eingesetzt, welcher Antriebsstrang 20 in 1 angedeutet ist und bspw. zumindest eine elektrische Maschine 19 zusätzlich aufweist. Jene elektrische Maschine 19 ist eine elektrische Antriebsmaschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs. Bei dem Antriebsstrang 20 handelt es sich somit um einen elektrischen Antriebsstrang 20. Der Antriebsstrang 20 kann weiter bevorzugt auch mehrere, etwa zwei, elektrische Maschinen 19 aufweisen. Es ist dabei möglich zwei elektrische Maschinen 19 in Reihe hintereinander anzuordnen und/oder gemeinsam mit der Eingangswelle 2 zu koppeln. In einer alternativen Ausführung wäre es auch vorteilhaft eine elektrische Maschinen 19 mit der Eingangswelle 2 zu koppeln, während die andere elektrische Maschine 19 mit einer anderen Welle, vorzugsweise der Zwischenwelle 4 gekoppelt ist. Im Falle eines hybriden Antriebsstrangs kann neben der dargestellten elektrischen Maschine 19 auch eine weitere Verbrennungskraftmaschine vorhanden sein.
Die elektrische Maschine 19 sowie die optional vorhandene zusätzliche elektrische Maschine und/oder die Verbrennungskraftmaschine sind an einen Eingang der Getriebevorrichtung 1 in Form einer Eingangswelle 2 ankoppelbar. Mit ihrem Ausgang, hier in Form einer Ausgangswelle 5 ist die Getriebevorrichtung 1 im Betrieb mit einem Differential 18 weiter verbunden, das hier ebenfalls schematisch angedeutet ist.
Erfindungsgemäß weist die Getriebevorrichtung 1 den nachfolgend beschriebenen Aufbau auf. Die Getriebevorrichtung 1 weist die bereits erwähnte Eingangswelle 2 auf, die im Betrieb mit einer Antriebswelle / Rotorwelle der elektrischen Maschine 19 verbunden ist oder über eine Kupplung wahlweise verbindbar ist. Eine Drehachse der Eingangswelle 2 ist mit dem Bezugszeichen 22 gekennzeichnet. Auf der Eingangswelle 2 ist ein einziges Losrad 8 angeordnet.
Achsparallel zu der Eingangswelle 2 (/ zu der Drehachse 22) ist eine Vorgelegewelle 3 angeordnet. Die Vorgelegewelle 3 weist hier ein Doppelzahnrad 6 auf, das entweder (wie hier) als Losrad auf der rein zur Lagerfunktion ausgebildeten Vorgelegewelle 3 drehbar angeordnet ist, oder als Festrad der Vorgelegewelle 3 ausgebildet ist, wodurch die Vorgelegewelle 3 dann wiederum weiter in einem Gehäuse der Getriebevorrichtung 1 entsprechend drehbar gelagert ist.
Ferner weist die Getriebevorrichtung 1 eine Zwischenwelle 4 auf, die koaxial sowie in axialer Richtung, das heißt entlang der Drehachse 22 gesehen, zur Eingangswelle 2 versetzt ist. Es ist bereits zu erkennen, dass auf der Zwischenwelle 4 ein Dreifachlosrad 9 angeordnet ist, was im Nachfolgenden näher erläutert ist. Auch ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel auf der Zwischenwelle 4 ein Festrad 12a, das nachfolgend auch als erstes Festrad 12a bezeichnet ist, angebracht.
Wiederum achsparallel zu der Eingangswelle 2 (und somit auch zur Zwischenwelle 4), und zur Vorgelegewelle 3 ist eine Ausgangswelle 5 angeordnet. Die Ausgangswelle 5 bildet, wie bereits erläutert, den Ausgang der Getriebevorrichtung 1 und ist im Betrieb weiter mit dem Differential 18 des Kraftfahrzeuges gekoppelt. Auf der Ausgangswelle 5 sind in diesem ersten Ausführungsbeispiel zwei Losräder 11a und 11b sowie ein Festrad 13 angeordnet / angebracht.
Hinsichtlich der weiteren Wirkungsweise der Getriebevorrichtung 1 ist zu erkennen, dass das Losrad 8 der Eingangswelle 2 sich permanent in Zahneingriff mit einem ersten Verzahnungsbereich 7a des Doppelzahnrads 6 befindet.
Ein zweiter Verzahnungsbereich 7b des Doppelzahnrads 6, der axial beabstandet zu dem ersten Verzahnungsbereich 7a angeordnet ist und weiter bevorzugt natürlich einen anderen Zahnkreisdurchmesser als der erste Verzahnungsbereich 7a aufweist, ist mit einem ersten Verzahnungsbereich 10a des Dreifachlosrads 9 permanent in Zahneingriff.
Ein wiederum axial versetzt zu dem ersten Verzahnungsbereich 10a des Dreifachlosrads 9 angeordneter zweiter Verzahnungsbereich 10b des Dreifachlosrads 9 befindet sich mit einem ersten Losrad 11a auf der Ausgangswelle 5 in Zahneingriff. Ein weiterer, dritter Verzahnungsbereich 10c des Dreifachlosrads 9 befindet sich mit einem weiteren zweiten Losrad 11b der Ausgangswelle 5 in Zahneingriff. Auch der dritte Verzahnungsbereich 10c ist sowohl zu dem ersten Verzahnungsbereich 10a als auch zu dem zweiten Verzahnungsbereich 10b des Dreifachlosrads 9 axial versetzt.
Schließlich ist auch das erste Festrad 12a axial versetzt zu dem Dreifachlosrad 9 angeordnet. Das erste Festrad 12a, das gemäß dem Begriff „Festrad“ permanent fest (d.h. auch drehfest) auf der ihm zugeordneten Welle, hier der Zwischenwelle 4, angebracht ist, befindet sich in Zahneingriff mit einem Festrad 13 der Ausgangswelle 5.
Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch die Verzahnungsbereiche 10a, 10b, 10c des Dreifachlosrads 9 zueinander unterschiedliche Teilkreisdurchmesser aufweisen. Auch der Teilkreisdurchmesser des ersten Festrades 12a unterscheidet sich selbstverständlich von dem der Verzahnungsbereiche 10a, 10b, 10c des Dreifachlosrads 9. Auch die Teilkreisdurchmesser der Losräder 11 a und 11b und des Festrades 13 der Ausgangswelle 5 unterscheiden sich selbstverständlich voneinander.
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist ferner eine erste Schalteinrichtung 14 vorhanden. Die erste Schalteinrichtung 14 ist zwischen dem Losrad 8 der Eingangswelle 2 und der Eingangswelle 2 sowie zwischen der Eingangswelle 2 und der Zwischenwelle 4 wirkend eingesetzt. Die erste Schalteinheit 14 sitzt bevorzugt drehfest auf der Eingangswelle 2. Die erste Schalteinrichtung 14 ist letztendlich derart ausgebildet und angeordnet, dass sie in einer ersten Schaltstellung das Losrad 8 der Eingangswelle 2, das sich mit dem Doppelzahnrad 6 in Zahneingriff befindet, drehfest mit der Eingangswelle 2 verbindet. In dieser ersten Schaltstellung ist zugleich die Zwischenwelle 4 nicht (direkt) mit der Eingangswelle 2 rotatorisch gekoppelt und somit rotatorisch von dieser entkoppelt. In einer zweiten Schaltstellung der ersten Schalteinrichtung 14 ist hingegen die Eingangswelle 2 direkt rotatorisch mit der Zwischenwelle 4 verbunden, während das Losrad 8 auf der Eingangswelle 2 rotatorisch von der Eingangswelle 2 entkoppelt ist.
Des Weiteren ist eine zweite Schalteinrichtung 15 vorhanden, die zwischen dem jeweiligen Losrad 11 a und 11b und der Ausgangswelle 5 wirkend eingesetzt ist. Die zweite Schalteinheit 15 sitzt bevorzugt drehfest auf der Ausgangswelle 5. Dies führt dazu, dass die zweite Schalteinrichtung 15 in einer ersten Schaltstellung das erste Losrad 11a auf der Ausgangswelle 5 mit dieser Ausgangswelle 5 drehfest verbindet, während das zweite Losrad 11b von der Ausgangswelle 5 rotatorisch entkoppelt ist. In einer zweiten Schaltstellung der zweiten Schalteinrichtung 15 ist das zweite Losrad 11b drehfest mit der Ausgangswelle 5 verbunden, während das erste Losrad 11a rotatorisch von der Ausgangswelle 5 entkoppelt ist.
Es sei auch darauf hingewiesen, dass jede der Schalteinrichtungen 14 und 15 auch eine Neutralstellung aufweist. In einer Neutralstellung der ersten Schalteinrichtung 14 ist weder das Losrad 8 noch die Zwischenwelle 4 rotatorisch mit der Eingangswelle 2 verbunden. In einer Neutralstellung der zweiten Schalteinrichtung 15 ist weder das erste Losrad 11a noch das zweite Losrad 11b drehfest mit der Ausgangswelle 5 verbunden.
Auf diese Weise lassen sich insgesamt drei verschiedene Gesamtübersetzungen / Gänge realisieren. In einem ersten Gang befinden sich die erste Schalteinheit 14 und die zweite Schalteinheit 15 jeweils in ihrer ersten Stellung. In einem zweiten Gang befindet sich die erste Schalteinrichtung 14 in der ersten Stellung, während sich die zweite Schalteinrichtung 15 in der zweiten Schaltstellung befindet. In einem dritten Gang befindet sich die erste Schalteinrichtung 14 dann in der zweiten Schaltstellung, während die zweite Schalteinrichtung 15 sich in ihrer Neutralstellung befindet. Dadurch wird in diesem dritten Gang das Drehmoment über die Zwischenwelle 4 und die beiden in Zahneingriff befindlichen Festräder 12a und 13 übertragen.
Mit 2 und 3 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele dargestellt. Da der grundlegende Aufbau und die grundlegende Funktionsweise dieser weiteren Ausführungsbeispiele dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen, sind nachfolgend der Kürze wegen lediglich die Unterschiede der Getriebevorrichtung 1 dieser weiteren Ausführungsbeispiele gegenüber der Getriebevorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel der 2 ist neben dem ersten Festrad 12a auch ein, axial versetzt zu dem ersten Festrad 12a angeordnetes, zweites Festrad 12b an der Zwischenwelle 4 befestigt. Des Weiteren befindet sich jedes Festrad 12a, 12b mit einem weiteren Losrad 11c oder 11d auf der Ausgangswelle 5 in Zahneingriff. Ein drittes Losrad 11c auf der Ausgangswelle 5 befindet sich mit dem ersten Festrad 12a in Zahneingriff und ein drittes Losrad 11d auf der Ausgangswelle 5 befindet sich mit dem zweiten Festrad 12b in Zahneingriff.
Ferner ist eine dritte Schalteinrichtung 16 vorhanden, die wirkend zwischen den beiden dritten und vierten Losrädern 11c und 11d und der Ausgangswelle 5 wirkend eingesetzt ist. Auch diese dritte Schalteinrichtung 16 sitzt drehfest auf der Ausgangswelle 5. Somit wirkt die dritte Schalteinrichtung 16 derart, dass sie in ihrer ersten Schaltstellung das dritte Losrad 11c drehfest mit der Ausgangswelle 5 verbindet, während das vierte Losrad 11d rotatorisch von der Ausgangswelle 5 entkoppelt ist und in einer zweiten Schaltstellung das vierte Losrad 11d drehfest mit der Ausgangswelle 5 verbindet, während das dritte Losrad 11c rotatorisch von der Ausgangswelle 5 entkoppelt ist. Auch die dritte Schalteinrichtung 16 bildet wiederum eine Neutralstellung aus, in der weder das dritte Losrad 11c noch das vierte Losrad 11d mit der Ausgangswelle 5 gekoppelt sind.
Somit dient die Getriebevorrichtung 1 der 2 insbesondere zur Ausbildung von vier unterschiedlichen Gesamtübersetzungen / Gängen. Der erste und zweite Gang werden wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben umgesetzt. Die dritte Schalteinrichtung 16 befindet sich sowohl in dem ersten Gang als auch in dem zweiten Gang in der Neutralstellung. Ein dritter Gang wird dadurch umgesetzt, dass sich die erste Schalteinrichtung 14 in der zweiten Schaltstellung befindet, die zweite Schalteinrichtung 15 sich in der Neutralstellung befindet und die dritte Schalteinrichtung 16 sich in der ersten Schaltstellung befindet. Ein vierter Gang erfolgt dadurch, dass sich die erste Schalteinrichtung 14 in der zweiten Schaltstellung, die zweite Schalteinrichtung 15 in der Neutralstellung und die dritte Schalteinrichtung 16 in ihrer zweiten Schaltstellung befindet.
Aufbauend auf das erste Ausführungsbeispiel ist in 3 eine weitere (vierte) Schalteinrichtung 17 vorhanden. Jene vierte Schalteinrichtung 17 ist unterschiedlich zu der dritten Schalteinrichtung 16 der 2 eingesetzt. Mit der ersten Schalteinrichtung 14, der zweiten Schalteinrichtung 15 und der vierten Schalteinrichtung 17 sind wie in 2 ebenfalls insgesamt nur / ausschließlich drei Schalteinrichtungen eingesetzt. Die vierte Schalteinrichtung 17 ist nun wirkend zwischen dem Dreifachlosrad 9 und der Zwischenwelle 4 sowie zwischen einem weiteren Losrad 21 und der Zwischenwelle 4 eingesetzt. Die vierte Schalteinrichtung 17 sitzt drehfest auf der Zwischenwelle 4. Dadurch ist die vierte Schalteinrichtung 17 derart ausgebildet, dass sie in einer ersten Schaltstellung das Dreifachlosrad 9 mit der Zwischenwelle 4 drehfest koppelt, während das weitere Losrad 21 auf der Zwischenwelle 4 drehfest von der Zwischenwelle 4 entkoppelt ist und in einer zweiten Schaltstellung das weitere Losrad 21 mit der Zwischenwelle 4 drehfest verbindet, während das Dreifachlosrad 9 rotatorisch von der Zwischenwelle 4 entkoppelt ist.
Es ist ferner erkennbar, dass sich das weitere Losrad 21 permanent mit dem Festrad 13 auf der Ausgangswelle 5 in Zahneingriff befindet. Somit ist im Vergleich zu 1 das (erste) Festrad 12a durch das Losrad 21 ersetzt und die vierte Schalteinrichtung 17 zusätzlich eingesetzt.
Demzufolge ist es gar möglich mittels dieser Ausführung fünf unterschiedliche Gänge zu schalten.
Die ersten und zweiten Gänge sind wie in 1 realisiert, in denen sich die vierte Schalteinrichtung 17 zudem in ihrer Neutralstellung befindet, in der weder das Dreifachlosrad 9 noch das Losrad 21 mit der Zwischenwelle 4 drehfest verbunden sind. In einem dritten Gang befindet sich die erste Schalteinrichtung 14 in ihrer zweiten Schaltstellung, die vierte Schalteinrichtung 17 in ihrer ersten Schaltstellung und die zweite Schalteinrichtung 15 in ihrer ersten Schaltstellung. In dem vierten Gang befindet sich die erste Schalteinrichtung 14 wiederum in der zweiten Schaltstellung, die vierte Schalteinrichtung 17 in ihrer ersten Schaltstellung und die zweite Schalteinrichtung 15 in ihrer zweiten Schaltstellung. In einem fünften Gang befindet sich die erste Schalteinrichtung 14 in ihrer zweiten Schaltstellung, die vierte Schalteinrichtung 17 in ihrer zweiten Schaltstellung und die zweite Schalteinrichtung 15 in ihrer Neutralstellung.
Mit anderen Worten ausgedrückt, sind erfindungsgemäß zur Darstellung der verschiedenen Übersetzungen unterschiedliche Stufungen vorhanden, indem eine Vorschaltgruppe und Bypass-Pfad verwendet werden, die auf eine Hauptschaltgruppe wirken. Über Schaltelemente (Schalteinrichtungen 14 bis 17) können verschiedene Momentenpfade realisiert werden. Ziel ist es hier die Zahneingriffe so klein wie möglich zu halten und ggf. die Vorschaltgruppe (mit Vorgelegewelle 3) zu deaktivieren. Dennoch sollen die möglichen Leistungspfade mehrfach genutzt werden, um die Anzahl an mechanischen Bauteilen klein zu halten und um Gewicht / Bauraum / Kosten zu sparen.
Dem oben beschriebenen Getriebe kann eine/weitere Nachschaltgruppe(n) bzw. Achsgetriebe / radselektive Vorgelege oder Planetenstufe nachgeschaltet sein. Das Getriebe wird zum Gangwechsel betätigt über eine hier nicht weiter beschriebene Gangaktorik. Das Getriebe kann aktiv beölt sein, das heißt eine Ölpumpeneinrichtung würde erforderlich sein. Ansonsten ist das Getriebe passiv geschmiert. Nachfolgend sind ein Getriebekonzept beschrieben, das 3, 4 oder 5 Gänge haben kann.
1 zeigt eine 3 Gang Basis: Das Getriebe beinhaltet im Wesentlichen 3 Wellen. Die Antriebswelle (Eingangswelle 2) beinhaltet ein Losrad 8 und einen über den Koppelmechanismus (erste Schalteinrichtung 14) verbindbaren Wellenteil (Zwischenwelle 4), der mit einem Festrad 12a versehen ist. Dieses Festrad 12a kämmt mit einem Festrad 13 auf der Abtriebswelle (Ausgangswelle 5). Das Losrad 8 kämmt mit einem Zahnrad (erster Verzahnungsbereich 7a des Doppelzahnrads 6) auf der zusätzlichen Welle (Vorgelegewelle 3). Die zusätzliche Welle beinhaltet ein zweites Zahnrad (etwa in Form eines Festrads; entspricht zweitem Verzahnungsbereich 7a des Doppelzahnrads 6), dieses zweite Zahnrad kämmt mit einer Verzahnung (erster Verzahnungsbereich 10a) auf dem Dreifachlosrad 9 auf der Zwischenwelle 4. Die anderen beiden Zahnradebenen (zweiter Verzahnungsbereich 10b und dritter Verzahnungsbereich 10c) des Dreifachlosrads 9 kämmen mit dem Losrad 11 a und Losrad 11b auf der Abtriebswelle. Es sind zwei wechselseitige Schaltelemente (erste Schalteinrichtung 14 und zweite Schalteinrichtung 15 vorgesehen mit folgenden Stellungen: Für die erste Schalteinrichtung 14: A (erste Schaltstellung) - Neutral (Neutralstellung) - B (zweite Schaltstellung). Für die zweite Schalteinrichtung 15: C (erste Schaltstellung) - Neutral (Neutralstellung) - D (zweite Schaltstellung). Schaltstellungen: AC / AD kurze Gänge, B langer Gang, hierbei ist die Vorschaltgruppe komplett deaktiviert (steht), wenn das Schaltelement C-Neutral-D auf Neutral steht.
2: Eine Ausführung zu 1 kann in der Form bestehen, dass die Vorschaltgruppe autark genutzt wird in den Schaltpositionen AC und AD. Das Mitschleppen der Vorschaltgruppe kann hier vermieden werden, da das Dreifachlosrad 9 nicht mehr an die Antriebswelle ankoppelbar ist, sondern das Schaltelement B nun die geteilte Antriebswelle verbinden kann, um dann den Bypass darzustellen. Auf der anbindbaren Welle (Zwischenwelle 4) befinden sich zwei Zahnradebenen bestehend aus jeweiligen Festrad-Losrad-Paarungen, die in den Schaltstellungen E (erste Schaltstellung) und F (zweite Schaltstellung) der dritten Schalteinrichtung 16 einlegbar sind. In der Schalterstellung BE / BF können die langen Gänge gefahren werden, idealerweise ist C/D in Neutral. Die Übersetzung AC und AD sind größer als in BE/BF.
3: Eine Optimierung der verwendeten Bauteile bildet die in 2 dargestellten Variante in der Form, dass die Zahnradebene F mit der Radebene D kombiniert wird. Hier wird ein drittes Schaltelement (vierte Schalteinrichtung 17) zwischen Zwischenwelle 4 und dem Mehrfachlosrad kombiniert. Um hier bei drei wechselseitigen Schaltelementen zu bleiben, wird zudem die Schiebemuffe F/E komplett auf der Zwischenwelle 4 positioniert, so dass Losrad 21 auf der Zwischenwelle 4 mit dem Festrad 13 auf der Abtriebswelle kämmt. Damit ist die vierte Schalteinrichtung 17 zwischen der Schaltstellung E (erste Schaltstellung) und F (zweite Schaltstellung) umschaltbar. Dabei sind insbesondere als Kurze Gänge AC/AD und als lange Gänge BFC/BFD/BE einlegbar.
Bezugszeichenliste

1: Getriebevorrichtung
2: Eingangswelle
3: Vorgelegewelle
4: Zwischenwelle
5: Ausgangswelle
6: Doppelzahnrad
7a: erster Verzahnungsbereich des Doppelzahnrads
7b: zweiter Verzahnungsbereich des Doppelzahnrads
8: Losrad der Eingangswelle
9: Dreifachlosrad
10a: erster Verzahnungsbereich des Dreifachlosrads
10b: zweiter Verzahnungsbereich des Dreifachlosrads
10c: dritter Verzahnungsbereich des Dreifachlosrads
11a: erstes Losrad der Ausgangswelle
11b: zweites Losrad der Ausgangswelle
11c: drittes Losrad der Ausgangswelle
11d: viertes Losrad der Ausgangswelle
12a: erstes Festrad der Zwischenwelle
12b: zweites Festrad der Zwischenwelle
13: Festrad der Ausgangswelle
14: erste Schalteinrichtung
15: zweite Schalteinrichtung
16: dritte Schalteinrichtung
17: vierte Schalteinrichtung
18: Differential
19: elektrische Maschine
20: Antriebsstrang
21: Losrad der Zwischenwelle
22: Drehachse

Claims

Getriebevorrichtung (1) für einen elektrifizierten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer Eingangswelle (2), einer parallel zu der Eingangswelle (2) angeordneten Vorgelegewelle (3), einer koaxial zu sowie axial neben der Eingangswelle (2) angeordneten Zwischenwelle (4) und einer parallel zu der Eingangswelle (2) sowie der Vorgelegewelle (3) angeordneten Ausgangswelle (5), wobei auf der Vorgelegewelle (3) ein Doppelzahnrad (6) angeordnet ist, das sich mit seinem ersten Verzahnungsbereich (7a) in Zahneingriff mit einem auf der Eingangswelle (2) befindlichen Losrad (8) befindet und mit seinem zweiten Verzahnungsbereich (7b) in Zahneingriff mit einem ersten Verzahnungsbereich (10a) eines auf der Zwischenwelle (4) angeordneten Dreifachlosrads (9) befindet, wobei ein zweiter Verzahnungsbereich (10b) und ein dritter Verzahnungsbereich (10c) des Dreifachlosrads (9) sich weiter in Zahneingriff mit auf der Ausgangswelle (5) angeordneten Losrädern (11a, 11b) befinden, und wobei sich ferner zumindest ein auf der Zwischenwelle (4) angebrachtes Festrad (12a, 12b) in Zahneingriff mit einem weiteren Festrad (13) oder einem weiteren Losrad (11c, 11d) der Ausgangswelle (5) befindet.
Getriebevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Schalteinrichtung (14) vorhanden ist, die derart eingesetzt und ausgebildet ist, dass sie in einer ersten Schaltstellung das Losrad (8) der Eingangswelle (2) drehfest mit der Eingangswelle (2) verbindet, während die Zwischenwelle (4) von der Eingangswelle (2) rotatorisch entkoppelt ist, und in einer zweiten Schaltstellung die Zwischenwelle (4) drehfest mit der Eingangswelle (2) verbindet, während das Losrad (8) der Eingangswelle (2) von der Eingangswelle (2) rotatorisch entkoppelt ist.
Getriebevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Schalteinrichtung (15) vorhanden ist, die derart eingesetzt und ausgebildet ist, dass sie in einer ersten Schaltstellung ein mit einem zweiten Verzahnungsbereich (10b) des Dreifachlosrads (9) in Zahneingriff befindliches erstes Losrad (11 a) der Ausgangswelle (5) drehfest mit der Ausgangswelle (5) verbindet, während ein zweites Losrad (11b) der Ausgangswelle (5) von der Ausgangswelle (5) rotatorisch entkoppelt ist, und in einer zweiten Schaltstellung das mit einem dritten Verzahnungsbereich (10c) des Dreifachlosrads (9) in Zahneingriff befindliche zweite Losrad (11b) der Ausgangswelle (5) drehfest mit der Ausgangswelle (5) verbindet, während das zweite Losrad (11b) der Ausgangswelle (5) von der Ausgangswelle (5) rotatorisch entkoppelt ist.
Getriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Zwischenwelle (4) zwei Festräder (12a, 12b) angeordnet sind, die jeweils mit einem weiteren, wahlweise mit der Ausgangswelle (5) rotatorisch koppelbaren Losrad (11c, 11d) in Zahneingriff stehen.
Getriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Schalteinrichtung (16) vorhanden ist, die derart eingesetzt und ausgebildet ist, dass sie in einer ersten Schaltstellung ein mit einem ersten Festrad (12a) der Zwischenwelle (4) in Zahneingriff befindliches drittes Losrad (11c) der Ausgangswelle (5) drehfest mit der Ausgangswelle (5) verbindet, während ein viertes Losrad (11d) der Ausgangswelle (5) von der Ausgangswelle (5) rotatorisch entkoppelt ist, und in einer zweiten Schaltstellung das mit einem zweiten Festrad (12b) der Zwischenwelle (4) in Zahneingriff befindliches vierte Losrad (11d) der Ausgangswelle (5) drehfest mit der Ausgangswelle (5) verbindet, während das dritte Losrad (11c) der Ausgangswelle (5) von der Ausgangswelle (5) rotatorisch entkoppelt ist.
Getriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Schalteinrichtung (17) vorhanden ist, die derart eingesetzt und ausgebildet ist, dass sie in einer ersten Schaltstellung das Dreifachlosrad (9) drehfest mit der Zwischenwelle (4) verbindet, während ein weiteres, mit einem Festrad (13) der Ausgangswelle (5) in Zahneingriff befindliches Losrad (21) der Zwischenwelle (4) von der Zwischenwelle (4) rotatorisch entkoppelt ist, und in einer zweiten Schaltstellung das weitere, mit dem Festrad (13) der Ausgangswelle (5) in Zahneingriff befindliche Losrad (21) der Zwischenwelle (4) drehfest mit der Zwischenwelle (4) verbindet, während das Dreifachlosrad (9) von der Zwischenwelle (4) rotatorisch entkoppelt ist.
Getriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinrichtung (14) und/oder die zweite Schalteinrichtung (15) und/oder die dritte Schalteinrichtung (16) und/oder die vierte Schalteinrichtung (17) so ausgebildet sind, dass zumindest drei unterschiedliche Gesamtübersetzungen zwischen der Eingangswelle (2) und der Ausgangswelle (5) einlegbar sind.
Antriebsstrang (20) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Getriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und einer mit der Eingangswelle (2) der Getriebevorrichtung (1) koppelbaren elektrischen Maschine (19).