DE102022201261A1

DE102022201261A1 - Getriebeanordnung mit zwei jeweils eine Kupplungseinrichtung aufweisenden Teilgetrieben

Info

Publication number: DE102022201261A1
Application number: DE102022201261.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Beck; Fabian Kutter; Martin Brehmer; Max Bachmann; Johannes Kaltenbach; Juri Pawlakowitsch; Thomas Martin; Peter Ziemer; Michael Wechs; Matthias Horn; Oliver BAYER; Ingo Pfannkuchen; Thomas Kroh
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-02-08
Filing date: 2022-02-08
Publication date: 2023-08-10

Abstract

Getriebeanordnung (3) mit zwei jeweils eine Kupplungseinrichtung (K1, K2) aufweisenden Teilgetrieben (T1, T2) und genau drei Radsätzen (R1, R2, R3), die jeweils ein Losrad (36, 38, 40) und ein damit in Eingriff stehendes Festrad (28, 30, 32) aufweisen, wobei ein erster Radsatz (R1) eine erste Übersetzung, ein zweiter Radsatz (R2) eine zweite Übersetzung und ein dritter Radsatz (R3) eine dritte Übersetzung aufweist, wobei die Radsätze (R1, R2, R3) in drei Radsatzebenen angeordnet sind und wobei der erste und der dritte Radsatz (R3) einem der Teilgetriebe (T1, T2) und der zweite Radsatz (R2) dem anderen Teilgetriebe (T1, T2) zugeordnet sind oder der zweite Radsatz (R2) und der dritte Radsatz (R3) einem der Teilgetriebe (T1, T2) und der erste Radsatz (R1) dem anderen Teilgetriebe (T1, T2) zugeordnet sind, wobei die Getriebeanordnung (3) eine elektrische Maschine (4) aufweist, die in Axialrichtung zwischen einer Trennkupplung (K0) und den beiden Kupplungseinrichtungen (K1, K2) der beiden Teilgetriebe (T1, T2) angebunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung mit zwei Teilgetrieben.
Aus der DE 10 2016 210 713 A1 geht ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Windungsgängen hervor. Das Koppelschaltelement ist dabei in einer zweiseitigen Schalteinrichtung angeordnet. Das Koppelschaltelement kann zwei Losräder verbinden, über die zwei Vorgelegewellen verknüpft werden.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Getriebeanordnung anzugeben, die Bauraum-optimiert ist.
Zur Lösung dieses Problems wird bei eine Getriebeanordnung vorgeschlagen mit zwei Teilgetrieben und genau drei Radsätzen, die jeweils ein Losrad und ein damit in Eingriff stehendes Festrad aufweisen, wobei ein erster Radsatz eine erste Übersetzung, ein zweiter Radsatz eine zweite Übersetzung und ein dritter Radsatz ein dritte Übersetzung aufweist, wobei die Radsätze in drei Radsatzebenen angeordnet sind und wobei der erste und der dritte Radsatz einem der Teilgetriebe und der dritte Radsatz dem anderen Teilgetriebe zugeordnet sind oder der zweite und der dritte Radsatz einem der Teilgetriebe und der erste Radsatz dem anderen Teilgetriebe zugeordnet sind. Die erste Übersetzung ist insbesondere größer als eine zweite Übersetzung, wobei die dritte Übersetzung insbesondere kleiner als die zweite Übersetzung ist. Beispielsweise realisiert der erste Radsatz einen zweiten Gang, der dritte Radsatz einen vierten Gang und der zweite Radsatz einen dritten Gang. Durch diese Aufteilung ergibt sich ein flexibel anpassbares Getriebekonzept, das für eine Vielzahl von Anforderungen anpassbar ist. Dabei kommt die Getriebeanordnung mit drei Losrädern und drei Gangfesträdern aus, die in der beschriebenen Art und Weise angeordnet sind. Die Getriebeanordnung kann insbesondere als Hybrid-Getriebeanordnung bezeichnet werden.
Vorzugsweise kann das Losrad des zweiten Radsatzes mit einem Losrad eines der beiden anderen Radsätze mittels eines Koppelschaltelementes drehfest verbindbar sein. Über die gekoppelten Losräder kann ein Windungsgang erzeugt werden. Dies erlaubt eine Funktionserweiterung ohne zusätzlichen Bedarf an Bauraum.
Vorteilhafterweise kann das Losrad des zweiten Radsatzes und wenigstens ein weiteres Losrad auf einer Vorgelegewelle angeordnet sein. Bevorzugt kann die Getriebeanordnung eine einzige Vorgelegewelle aufweisen. Mit anderen Worten ist die Vorgelegewelle die einzige Vorgelegewelle der Getriebeanordnung.
Eine Vorgelegewelle ist eine Welle in einer Getriebeanordnung, die wenigstens ein Zahnrad aufweist, das mit einem Zahnrad auf einer der Getriebeeingangswellen kämmt. Weiterhin weist eine Vorgelegewelle ein Abtriebszahnrad auf, um das über das Gangzahnrad erhaltene Antriebsmoment abzutreiben. Eine Vorgelegewelle besitzt also wenigstens ein angetriebenes und ein abtreibendes Zahnrad. Vorgelegewellen werden manchmal auch als Abtriebswellen bezeichnet. In der vorliegenden Erfindung wird diejenige Welle als Vorgelegewelle bezeichnet, die im Drehmomentfluss auf die Getriebeeingangswellen folgt. Ob auf die Vorgelegewelle weitere Wellen folgen und wie diese bezeichnet sind, ist dabei unerheblich. D. h., die Vorgelegewelle kann direkt auf ein Differenzial abtreiben oder auch über eine weitere Welle.
Zwei Losräder auf der Vorgelegewelle sind zur Bildung eines Windungsganges miteinander koppelbar. Bevorzugt kann das Koppelschaltelement in einem Doppelschaltelement angeordnet sein. Dadurch ergibt sich eine sehr kompakte Anordnung aller Bauteile. Vorzugsweise kann die Getriebeanordnung zwei Getriebeeingangswellen aufweisen und das Losrad des zweiten Radsatzes mit einer der Getriebeeingangswellen und das Losrad eines weiteren Radsatzes mit der anderen Getriebeeingangswelle wirkverbunden sein. Dies erzeugt dann bei einer Kopplung der Losräder einen Windungsgang.
Die elektrische Maschine der Getriebeanordnung kann koaxial oder achsparallel zu einer die Trennkupplung mit einer der beiden Kupplungseinrichtungen der Teilgetriebe verbindenden Verbindungswelle angeordnet sein. Grundsätzlich die Anordnung der elektrischen Maschinen der Getriebeanordnung beliebig möglich. Hierbei bietet sich zum einen eine achsparallel Anordnung an, bei der die elektrische Maschine mit der Verbindungswelle gekoppelt ist. Ebenso kann die elektrische Maschine koaxial zu der Verbindungswelle angeordnet sein, beispielsweise auf der Verbindungswelle angeordnet sein bzw. die Verbindungswelle als Abtriebswelle aufweisen. Hierdurch ergibt sich eine im Bezug auf den beanspruchten Bauraum besonders kompakte Bauform.
Die Getriebeanordnung kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass der dritte Radsatz in Axialrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Radsatz angeordnet ist, wobei der erste Radsatz vor dem dritten Radsatz und der zweite Radsatz nach dem dritten Radsatz oder der zweite Radsatz vor dem dritten Radsatz und der erste Radsatz nach dem dritten Radsatz angeordnet ist. Wie beschrieben kann die Anordnung der Radsätze beispielsweise im Bezug auf den zur Verfügung stehenden Bauraum vorgenommen werden. Weiterhin können, je nachdem, welche Radsätze Betätigungseinrichtungen aufweisen, die miteinander zu Doppelschaltelementen zusammengefügt werden sollen, entsprechende Abfolgen bzw. Anordnungen der Radsätze in Axialrichtung gewählt werden. Hierbei kann die Auswahl derjenigen Betätigungseinrichtungen, die miteinander zu Doppelschaltelementen zusammengefasst werden sollen, in Abhängigkeit von einer Schallstrategie gewählt werden.
Insbesondere kann in Axialrichtung ein eine vierte Gangstufe realisierender Radsatz zwischen einem eine zweite Gangstufe realisierenden Radsatz und einem eine dritte Gangstufe realisieren Radsatz angeordnet sein. Der die zweite Gangstufe realisierende Radsatz kann in Axialrichtung vor oder nach dem die vierte Gangstufe realisierende Radsatz angeordnet sein. Entsprechend ist der die dritte Gangstufe realisierende Radsatz nach oder vor dem die vierte Gangstufe realisierenden Radsatz angeordnet.
Nach einer Weiterbildung der Getriebeanordnung kann vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Schalteinrichtungen einer Doppelschalteinrichtung zugeordnet sind, insbesondere eine eine zweite Gangstufe realisierende Schalteinrichtung und eine eine vierte Gangstufe realisierende Schalteinrichtung und/oder eine einen Windungsgang realisierende Schalteinrichtung und eine eine dritte Gangstufe realisierende Schalteinrichtung. Grundsätzlich können den einzelnen Radsätzen beliebige Schalteinrichtungen zugeordnet sein, die den Radsatz schließen bzw. öffnen, d.h., ein Losrad mit einem Festrad koppeln, sodass das Antriebsmoment über die entsprechende Gangstufe übertragen werden kann. Je nach Schallstrategie bietet es sich an, die einzelnen Schalteinrichtungen als Doppel Schalteinrichtungen auszuführen, sodass grundsätzlich mit nur einer Schalteinrichtung, Gangstufen realisiert werden können. Beispielsweise ist somit ein Aktor und eine Schaltgabel ausreichend, um 2 verschiedene Gangstufen zu realisieren. Wird der Aktor Beispiel Weise benutzt, die Schaltgabel in eine erste Axialposition zu bewegen, kann eine erste Gangstufe realisiert werden. Stellt der Aktor die Schaltgabel in eine zweite Schaltposition, kann eine zweite Gangstufe realisiert werden, wobei die beiden Gangstufen desselben Schalteinrichtung zugeordnet sein können, jedoch über verschiedene Radsätze realisiert werden. Die grundsätzliche Aufteilung welche Gangstufe welcher Schalteinrichtung zugeordnet wird, kann beliebig gewählt werden. Zum Beispiel können die Schalteinrichtungen der Radsätze, die den zweiten und vierten Vorwärtsgang realisieren zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst werden und die Schalteinrichtung des Windungsgangs und die Schalteinrichtung des die dritte Gangstufe realisieren Radsatzes können zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst werden. Ebenso ist es möglich, die Radsätze der zweiten und dritten Gangstufe zu tauschen.
Die Getriebeanordnung kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass die Vorgelegewelle mittels eines Abtriebselements mit einer Vorderachse eines Kraftfahrzeugs koppelbar oder gekoppelt ist. Hierbei kann die Getriebeanordnung an einer Vorderachse weiterhin eine weitere elektrische Maschine aufweisen bzw. kann eine weitere Achse des Kraftfahrzeugs mit einer weiteren elektrischen Maschine angetrieben sein.
Vorteilhafterweise kann bei geschlossenem Koppelschaltelement, also das Schaltelement, das den Windungsgang realisiert, ein erster Vorwärtsgang für einen Vorwärts-Fahrbetrieb realisiert sein. Weiterhin kann bei einem geöffneten Koppelschaltelement dem Losrad des zweiten Radsatzes ein dritter Vorwärtsgang zugeordnet sein. Zusätzlich kann bei einem geöffneten Koppelschaltelement dem Losrad des ersten Radsatzes ein zweiter verbrennungsmotorischer Vorwärtsgang zugeordnet sein. In einer Ausgestaltung wird also die erste Gangstufe über eine Kombination der dritten Gangstufe und der zweiten Gangstufe erhalten. Diese sind in zwei Radsätzen in zwei Radebenen angeordnet. Die Gangstufen mit der ersten oder dritten Übersetzung können einem eigenen Teilgetriebe zugeordnet sein. In einer Ausgestaltung wird die Gangstufe mit der ersten Übersetzung mit einer Gangstufe mit größerer Übersetzung kombiniert.
Vorzugsweise kann das Losrad des dritten Radsatzes mit der zweiten Getriebeeingangswelle und die Losräder der weiteren Radsätze mit der ersten Getriebeeingangswelle wirkverbunden sein. D. h., dass das Losrad des zweiten Radsatzes mit einem Zahnrad auf der zweiten Getriebeeingangswelle kämmt und wenigstens ein Losrad der weiteren Radsätze mit einem Zahnrad auf der ersten Getriebeeingangswelle. Das dritte Losrad kann auf der ersten Getriebeeingangswelle oder auf der Vorgelegewelle angeordnet sein. Eine Drehmomentübertragung findet aber erst statt, wenn das Losrad des zweiten Radsatzes oder ein anderes Losrad mit der Vorgelegewelle drehfest verbunden sind oder wenn das Losrad des zweiten Radsatzes und das Losrad des weiteren Radsatzes bei der Bildung des Windungsganges miteinander gekoppelt sind.
Vorteilhafterweise kann ausschließlich das Koppelschaltelement zwischen den zu koppelnden Losrädern angeordnet sein. Dadurch wird es möglich, die Verteilung der Zahnräder auf der Vorgelegewelle und den Getriebeeingangswellen bauraumoptimiert zu gestalten. Vorzugsweise kann das Koppelschaltelement in einem Doppelschaltelement angeordnet sein. Dadurch kann ein Aktuator eingespart werden. Vorteilhafterweise ist eine Verbindung des Koppelschaltelements durch eine Öffnung in einem der Losräder zu dem zweiten Schaltelement des Doppelschaltelements vorhanden.
Die koppelbaren Losräder sind also Zahnrädern unterschiedlicher Getriebeeingangswellen zugeordnet.
Bevorzugt ist die zweite Getriebeeingangswelle auf der ersten Getriebeeingangswelle gelagert. D. h., dass sie als Hohlwelle ausgebildet ist und die erste Getriebeeingangswelle zumindest teilweise, bevorzugt auf ihrer gesamten Länge, umgreift. Die erste Getriebeeingangswelle kann als Vollwelle ausgebildet sein, sie kann aber ebenfalls als eine Hohlwelle sein.
Vorteilhafterweise kann die erste Getriebeeingangswelle und/oder die zweite Getriebeeingangswelle schaltkupplungsfrei ausgebildet sein. In einer ersten Alternative sind sowohl die erste Getriebeeingangswelle als auch die zweite Getriebeeingangswelle schaltkupplungsfrei ausgebildet. Eine Schaltkupplung verbindet dabei ein Losrad mit einer Welle, eine Kupplung zwei Wellen miteinander. Das Koppelschaltelement verbindet, wie weiter oben beschrieben, zwei Losräder miteinander.
Bevorzugt kann bei geschlossenem Koppelschaltelement ein erster Vorwärtsgang für einen Vorwärts-Fahrbetrieb realisiert sein. Der erste Vorwärtsgang ist also als Windungsgang ausgebildet. Das heißt, dass beide Teilgetriebe zur Realisierung verwendet werden, weil beide Getriebeeingangswellen im Drehmomentfluss stehen.
Vorzugsweise kann auf der ersten Getriebeeingangswelle angeordnet sein. Insbesondere können auf der zweiten Getriebeeingangswelle ausschließlich genau zwei Festräder angeordnet sein. Es befindet sich dann kein Losrad auf den Getriebeeingangswellen.
Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass sich genau drei Festräder, insbesondere Gang-Festräder, auf die beiden Getriebeeingangswellen verteilen. Für die Hybridisierung kann ein Anbindungszahnrad zur Anbindung einer elektrischen Maschine vorgesehen sein, das auf einer Verbindungswelle vor den Getriebeeingangswellen angeordnet sein kann. Ein derartiges Zahnrad wird bei den Betrachtungen zu den Gangstufen genauso wie ein Abtriebszahnrad auf einer Vorgelegewelle nicht berücksichtigt. Ohne explizite Benennung ist ein Zahnrad ein Gang-Zahnrad, also Teil einer Gangstufe. Insbesondere ist ein Zahnrad ohne explizite Benennung ein Vorwärtsgang-Zahnrad, also Teil einer Vorwärts-Gangstufe.
Insgesamt gesehen können auf der einen Getriebeeingangswelle genau ein Festrad und der anderen Getriebeeingangswelle genau zwei Festräder angeordnet sein. Insbesondere kann auf der einen Getriebeeingangswelle ausschließlich genau ein Festrad angeordnet sein. Weiterhin können auf der anderen Welle ausschließlich genau zwei Festräder angeordnet sein. In einer ersten Ausgestaltung ist die eine Getriebeeingangswelle die erste Getriebeeingangswelle und die andere Getriebeeingangswelle die zweite Getriebeeingangswelle. Alternativ ist die eine Getriebeeingangswelle die zweite Getriebeeingangswelle und die andere Getriebeeingangswelle die erste Getriebeeingangswelle.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Getriebeanordnung rückwärtsgangradfrei ausgebildet sein. Der Rückwärtsgang ist dann nicht mechanisch realisiert. Dann kann die Getriebeanordnung in einer Hybrid-Getriebeanordnung realisiert sein und der Rückwärtsgang elektrisch gebildet werden.
Vorzugsweise umfasst die Getriebeanordnung eine Kupplungsanordnung. Die Kupplungsanordnung weist bevorzugt wenigstens zwei Kupplungen auf. Diese sind vorteilhafterweise als Doppelkupplung angeordnet und dienen der wahlweisen Verbindung eines Antriebs, insbesondere eines Verbrennungsmotors und/oder einer elektrischen Maschine bzw. eines Elektromotors, mit einer der Getriebeeingangswellen.
Vorteilhafterweise kann die Kupplungsanordnung drei Kupplungen aufweisen. Eine der Kupplungen kann als Trennkupplung angeordnet sein. Die Trennkupplung dient der Abkopplung eines Verbrennungsmotors von dem Antriebsstrang. Die Trennkupplung kann separat zu den anderen Kupplungen ausgeführt sein. Weiterhin kann die Kupplungsanordnung zwei Lastschalkupplungen aufweisen. Dabei kann der Ausgang jeweils einer der Kupplungen mit einer der Getriebeeingangswellen verbunden sein. Die Lastschaltkupplungen bilden dann eine Doppelkupplungsanordnung. Die Kupplungen können als Lamellenkupplungen ausgebildet sein.
Alternativ kann wenigstens eine der Kupplungen als Konuskupplung ausgebildet sein. Derartige Kupplungen sind aus Synchronisierungseinrichtungen bekannt. Bevorzugt sind beide Kupplungen der Doppelkupplungsanordnung als Konuskupplung ausgebildet. Im Gegensatz zu einer Synchronisierung ist aber keine Klauenkupplung vorgesehen.
Vorteilhafterweise kann die Getriebeanordnung genau zwei Teilgetriebe aufweisen. Dies ermöglicht eine erhöhte Funktionalität und bspw. Zugkraftunterstützung sowohl beim Gangwechsel, insbesondere einem verbrennungsmotorischen als auch einem elektrischen Gangwechsel.
Bevorzugt kann wenigstens eines der Teilgetriebe als Gangwechselgetriebe ausgebildet sein. Insbesondere kann genau eines der beiden Teilgetriebe als Gangwechselgetriebe ausgebildet sein. Es umfasst dann wenigstens zwei, insbesondere genau zwei, Gangstufen. Dabei wird ein Windungsgang nicht mitgezählt. Die Zahnräder der Getriebeanordnung sind bevorzugt als Stirnräder ausgebildet. Die Getriebeanordnung ist dann als Stirnrad-Getriebeanordnung ausgebildet.
Lediglich der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die aufsteigenden Ziffern der Gangstufen wie üblich auf eine sinkende Übersetzung verweisen. Eine zweite Gangstufe G2 hat eine größere Übersetzung als eine dritte Gangstufe G3, etc. Dies gilt auch bei Windungsgängen, allerdings ermittelt sich die Gesamtübersetzung zwischen den Wellen aufwendiger, da noch mehr Wellen und Übersetzungen zu berücksichtigen sind. Am Ende ermittelt man aber eine Übersetzung zwischen der ersten Welle, auf der angetrieben wird, und der letzten Welle, auf der abgetrieben wird. Eine größere Übersetzung wird auch kürzere Übersetzung genannt und eine kleinere Übersetzung längere Übersetzung.
Ein Radsatz kann demnach als eine spezielle Gangstufe angesehen werden, bei dem genau ein Paar Zahnräder bestehend aus einem Losrad und einem Festrad vorhanden ist. In der vorliegenden Erfindung sind dabei alle Gangstufen, die keine Windungsgangstufen sind, Radsätze.
Wird Drehmoment von dem Verbrennungsmotor über die zweite Gangstufe G2 übertragen, so wird dies als verbrennungsmotorischer Gang V2 bezeichnet. Die elektromotorischen Gänge können unabhängig von den Gangstufen bezeichnet werden, und zwar dann, wenn es weniger elektromotorische Gänge als Gangstufen gibt. Der Zusammenhang zwischen elektromotorischem Gang und Gangstufe ergibt sich dann aus der jeweiligen Schaltmatrix.
In der vorliegenden Erfindung wird unter einer Schalteinrichtung eine Anordnung mit einem oder zwei Schaltelementen verstanden. Die Schalteinrichtung ist dann einseitig oder zweiseitig ausgebildet. Ein Schaltelement kann eine Kupplung, eine Schaltkupplung oder ein Koppelschaltelement sein. Eine Kupplung dient der drehfesten Verbindung zweier Wellen, eine Schaltkupplung der drehfesten Verbindung einer Welle mit einer auf ihr drehbar gelagerten Nabe, bspw. einem Losrad. Ein Koppelschaltelement verbindet bei Bedarf zwei Losräder drehfest miteinander. Die Kupplungen zur Verbindung der Getriebeeingangswellen mit dem Verbrennungsmotor verbinden die jeweilige Getriebeeingangswelle mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors. Eine zweiseitige Schalteinrichtung wird auch Doppelschaltelement genannt.
Zwischen den genannten Kupplungen und der Kurbelwelle können einen Trennkupplung und/oder eine Dämpfungsanordnung angebunden sein. Die Trennkupplung dient der Abkopplung des Verbrennungsmotors während einer rein elektrischen Fahrt und die Dämpfungsanordnung der Filterung von Schwingungen. Vorzugsweise kann zumindest ein Teil der Kupplungen und/oder Schaltkupplungen und/oder das Koppelschaltelement als Klauenkupplungen ausgebildet sein. Im Speziellen können alle Kupplungen und/oder Schaltkupplungen und/oder das Koppelschaltelement als Klauenkupplungen ausgebildet sein.
Bevorzugt kann die Antriebseinrichtung mit der Kupplungsanordnung wirkverbunden sein, insbesondere auf deren Antriebsseite. Weiterhin kann sich bei Verwendung einer Dreifachkupplungsanordnung mit einer Trennkupplung und einer Doppelkupplung der Angriffspunkt der Antriebseinrichtungen auf der Abtriebsseite der Trennkupplung und der Antriebsseite der Doppelkupplungsanordnung befinden. Zum Beispiel kann eine als Verbrennungsmotor ausgebildete Antriebseinrichtung auf der Antriebsseite der Trennkupplung und eine als elektrische Maschine ausgebildete Antriebseinrichtung nach der Trennkupplung auf der Antriebsseite der Doppelkupplungsanordnung befinden. Dadurch können beide Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes mit einem einzigen Elektromotor angetrieben bzw. mit Drehmoment beaufschlagt werden.
Vorteilhafterweise kann die Getriebeanordnung eine Dämpfeinrichtung, bspw. zwischen Kurbelwelle und erster Getriebeeingangswelle, aufweisen. Die Dämpfungseinrichtung kann einen Torsionsdämpfer und/oder einen Tilger und/oder eine Rutschkupplung aufweisen. Der Torsionsdämpfer kann als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein. Der Tilger kann als drehzahladaptiver Tilger ausgebildet sein.
Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Getriebeanordnung, insbesondere einer Hybrid-Getriebeanordnung und/oder einem Hybrid-Antriebsstrang. Vorteilhafterweise ist die Getriebeanordnung als Front-Quer-Getriebeanordnung im Kraftfahrzeug anordnet. Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeug eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Getriebeanordnung auf. Die Steuerungseinrichtung kann also Teil der Getriebeanordnung sein, muss es aber nicht.
Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die Getriebeanordnung beschrieben wurden, sind vollständig auf das Kraftfahrzeug übertragbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 ein Kraftfahrzeug,
2 eine Getriebeanordnung in einer ersten Ausführungsform;
3 eine Getriebeanordnung in einer zweiten Ausführungsform;
4 eine erste Schaltmatrix zu der Getriebeanordnung nach 2, 3; und
5 eine zweite Schaltmatrix zu der Getriebeanordnung nach 2, 3.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Verbrennungsmotor 2 und einer Getriebeanordnung 3, die als Hybrid-Getriebeanordnung aufgefasst bzw. bezeichnet werden kann. Die Getriebeanordnung 3 weist neben dem Verbrennungsmotor 2 eine weitere Antriebseinrichtung auf, zum Beispiel eine elektrische Maschine 4. Die Getriebeanordnung 3 kann eine Kupplungsanordnung 6 sowie eine Radsatzanordnung 7 aufweisen. Der Ausgang der Getriebeanordnung 3 ist mit einem Differenzial 8 verbunden. Über das Differenzial 8 ist wenigstens eine der Achsen 9 oder 10 antreibbar. Treibt das Differenzial 8 beispielsweise die Vorderachse 9 an, kann die Hinterachse 10 bevorzugt als elektrische Achse mit einer weiteren elektrischen Maschine ausgebildet sein. Auch dann weist das Kraftfahrzeug 1 zwei Elektromotoren auf, wodurch eine erhöhte Funktionalität zur Verfügung steht.
Beispielsweise können die elektrische Maschine 4 und die elektrische Maschine der elektrischen Hinterachse 10 eine rein elektrische Lastschaltung ermöglichen. Weiterhin kann eine Steuerungseinrichtung 12 zur Steuerung der Getriebeanordnung 3 vorhanden sein. Die Steuerungseinrichtung 12 kann dann Aktuatoren für das Getriebe sowie die Kupplungen der Kupplungsanordnung 6 und auch den Verbrennungsmotor 2 und die elektrischen Maschinen 4 steuern. Die beschriebenen Bestandteile vom Verbrennungsmotor 2 bis zum Differenzial 8 bilden dabei einen Hybrid-Antriebsstrang 13.
2, 3 zeigen eine Ausgestaltung der Getriebeanordnung 3. Die Radsatzanordnung 7 weist zwei Getriebeeingangswellen auf, nämlich die erste Getriebeeingangswelle 24 und die zweite Getriebeeingangswelle 26. Auf den Getriebeeingangswellen 24 und 26 sind insgesamt drei Festräder angeordnet, zwei auf der zweiten Getriebeeingangswelle 26 und eines auf der ersten Getriebeeingangswelle 24. Das Festrad 28 ist als einziges Zahnrad auf der ersten Getriebeeingangswelle 24 angeordnet. Es ist in diesem Ausführungsbeispiel das Festrad der dritten Gangstufe G3.
Ein Festrad 30 und ein Festrad 32 sind auf der zweiten Getriebeeingangswelle 26 angeordnet. Das Festrad 30 ist das Festrad der vierten Gangstufe G4 und das Festrad 32 das Festrad der zweiten Gangstufe G2.
Der zweite Radsatz R2 mit der zweiten Übersetzung, insbesondere der mittleren Übersetzung stellt hier die dritte Gangstufe G3 dar. Er ist einem ersten Teilgetriebe T1 zugeordnet. Der dritte Radsatz R3 mit der dritten Übersetzung, in dieser Ausführung mit der kleinsten Übersetzung, ist als vierte Gangstufe G4 realisiert. Der erste Radsatz R1 mit der ersten Übersetzung, in dieser Ausführung mit der größten Übersetzung, ist als zweite Gangstufe G2 ausgebildet. Die Radsätze R1 und R3 sind dem ersten Teilgetriebe T1 zugeordnet. In beiden Ausgestaltungen nach 2, 3 und unabhängig von allen anderen Details ist der Radsatz R2 dem einen Teilgetriebe T1 und die Radsätze R1 und R3 dem anderen Teilgetriebe T2 zugeordnet. Grundsätzlich ist es in den in 2, 3 dargestellten Ausführungen auch möglich, die Positionen der Zahnräder 28, 32 zu verändern, wobei das Zahnrad 30 das in der Mitte zwischen den beiden anderen angeordnet ist, auf der zweiten Getriebeeingangswelle 26 angeordnet bleiben sollte.
Auf einer einzigen Vorgelegewelle 34 der Getriebeanordnung 3 sind drei Losräder 36, 38 und 40 angeordnet. Dabei ist das Losrad 38 das Losrad des dritten Radsatzes R3 und das Losrad 40 das Losrad des zweiten Radsatzes R2. Diese werden zur Bildung einer Windungsgangstufe G1 miteinander gekoppelt.
Auf der Vorgelegewelle 34 sind zwei Schalteinrichtungen S1 und S2 angeordnet. Die Schalteinrichtung S1 ist als Doppelschalteinrichtung ausgebildet und weist als Schaltelemente die Schaltkupplungen A und C auf. Die Schalteinrichtung S2 ist ebenfalls eine Doppelschalteinrichtung und weist als Schaltelemente die Schaltkupplung B und das Koppelschaltelement W auf. Die drei Losräder 36, 38 und 40 sind dabei die einzigen Gangzahnräder auf der Vorgelegewelle 34. Daneben befinden sich vorzugsweise aber noch ein Parksperrenrad P und ein Abtriebsrad 42 auf der Vorgelegewelle 34. Statt des Parksperrenrads P kann die Parksperre auch über andere Sperrelemente realisiert werden. Das Parksperrenrad ist also optional.
Das Abtriebsrad 42 ist vorteilhafterweise das einzige Abtriebsrad der Getriebeanordnung 3. Es kämmt mit einem Zahnrad 46 des Differenzials 8.
Dem zweiten Teilgetriebe T2 sind die Gangstufen G2 und G4 zugeordnet. Es ist damit ein Gangwechselgetriebe. Dem ersten Teilgetriebe T1 ist lediglich die Gangstufe G3 zugeordnet.
Zusätzlich weist die Getriebeanordnung 4 eine Kupplungsanordnung 6 mit Kupplungen K1 und K2 sowie einer Trennkupplung K0 auf. Weiterhin findet sich die elektrische 4 zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und der Trennkupplung K0 findet sich vorzugsweise eine Dämpfungsanordnung, die als Zweimassenschwungrad und/oder Tilger und/oder Torsionsdämpfer ausgebildet sein kann. An die Dämpfungsanordnung ist über ein Wellenstück 17 dann die Trennkupplung K0 angeschlossen. Zwischen dem Ausgang der Trennkupplung K0 und dem Eingang der Doppelkupplungsanordnung mit den Kupplungen K1 und K2 befindet sich ein Zahnrad 22 zur Anbindung der elektrischen Maschine an die Getriebeanordnung 3. Das Zahnrad 22 ist auf einer Verbindungswelle 23 angeordnet, die den Ausgang der Trennkupplung K0 mit dem Eingang der Doppelkupplungsanordnung verbindet. Die elektrische Maschine 4 kann über ein Zahnrad oder einer Kette am Zahnrad 22 angebunden sein. 3 zeigt alternativ die Anordnung der elektrischen Maschine 4 koaxial zu dem Verbrennungsmotor 2 bzw. dem Wellenstück 17, insbesondere auf der Verbindungswelle 23. Das Zahnrad 22 entfällt entsprechend. Die restliche Beschreibung ist analog übertragbar.
Die Schaltmatrizen in den 4 und 5 zeigen die Schaltungen für die verbrennungsmotorischen Vorwärtsgänge V1 bis V4 und die elektromotorischen Vorwärtsgängen E1 bis E4. 4, 5 zeigen zusätzlich die Schaltung der Kupplungen K0, K1 und K2 sowie die Schließzustände der Schaltelemente W, A, B, C. Die Trennkupplung K0 ist für die verbrennungsmotorischen Vorwärtsgänge V1 bis V4 dabei durchgängig geschlossen während die Kupplungen K1 und K2 der Doppelkupplungsanordnung wechselweise geöffnet sind. Das Rückwärtsfahren kann rein elektrisch unter Nutzung des Ganges E1 realisiert werden, wobei die elektrische Maschine 4 gegenläufig gedreht wird. Alle Schaltelemente A, B und C und W können als Synchronisierungen oder Klauenschaltelemente ausgeführt sein.
Grundsätzlich ergeben sich hybridische Gänge ausgehend von den elektrischen Gängen unter Einbeziehung des Verbrennungsmotors. Mit anderen Worten können alle verbrennungsmotorischen Gänge V1-V4 durch die elektrische Maschine 4 unterstützt werden. Alle elektrischen genutzten Gangstufen können auch verbrennungsmotorisch unterstützt und damit hybridisch genutzt werden. Zu den aufgelisteten elektrischen Gängen E1 bis E4 kommen also hybridische Gänge H11 bis H44. Dabei steht der erste Index für den Verbrennungsmotorischen Gang (V1 bis V4) und der zweite für den elektrischen Gang (E1 bis E4). Zur Realisierung der hybridischen Gänge ist sind die Trennkupplung K0 zu schließen, um das Drehmoment des Verbrennungsmotors 2 zu übertragen.
4, 5 zeigen eine Schaltmatrix für die Radsatzanordnung 7 nach 2, 3. Dabei sind im ersten verbrennungsmotorischen Gang V1 die Schaltelemente A und W sowie die Trennkupplung K0 und die erste Kupplungseinrichtung K1 der Doppelkupplungsanordnung geschlossen. Der verbrennungsmotorische Gang V1 ist also als Windungsgang ausgebildet. Dabei ist die erste Getriebeeingangswelle 24 mit dem Verbrennungsmotor 2 gekoppelt und das Drehmoment geht über das Festrad 28 auf das Losrad 40 und von dort aufgrund des geschlossenen Koppelschaltelements W auf das Losrad 38. Das Losrad 38 kämmt wiederum mit dem Festrad 30, das das Drehmoment auf die zweite Getriebeeingangswelle 26 überträgt. Da auch das Festrad 32 drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle 26 verbunden ist kann das Drehmoment von hier aus über das Losrad 36 und die geschlossene Schaltkupplung A auf die Vorgelegewelle 34 übertragen werden. Von der Vorgelegewelle 34 aus wird das Drehmoment dann über das Abtriebsrad 42 und das Zahnrad 46 auf das Differenzial 8 übertragen. Zu beachten ist bei der Ausgestaltung des Windungsgangs V1, dass weder das Losrad 40 noch das Losrad 38 mit der Vorgelegewelle 34 drehfest verbunden sind. Die einzige geschlossene Schaltkupplung, die ein Losrad mit der Vorgelegewelle 34 verbindet ist die Schaltkupplung A. Das Koppelschaltelement W verbindet nur die Losräder 38 und 40, diese aber nicht mit der Vorgelegewelle 34.
Dabei kann man feststellen, dass, wie in allen anderen Ausführungsbeispielen auch, bei der Realisierung eines Windungsganges alle Radsätze R1 - R3 und beide Teilgetriebe T1, T2 im Drehmomentfluss stehen.
Die verbrennungsmotorischen Vorwärtsgänge V2, V3 und V4 ergeben sich durch das Schließen einer einzigen Schaltkupplung, nämlich einer der Schaltkupplungen A, B oder C. Die Trennkupplung K0 ist zur Realisierung der verbrennungsmotorischen Gänge V1-V4 stets geschlossen. Je nachdem, welchem Teilgetriebe T1, T2 der jeweilige Gangstufe zugeordnet ist, wird die erste oder die zweite Kupplungseinrichtung K1, K2 geschlossen. Beim zweiten und vierten verbrennungsmotorischen Gang V2, V4 die zweite Kupplungseinrichtung K2 und bei dem dritten verbrennungsmotorischen Vorwärtsgang V3 die erste Kupplungseinrichtung K1. Die elektrischen Vorwärtsgänge ergeben sich entsprechend durch Öffnen der Trennkupplung K0, sodass der Verbrennungsmotor 2 von der restlichen Getriebeanordnung 3 abgekoppelt ist. Die Beschreibung analog übertragbar.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Verbrennungsmotor
3: Getriebeanordnung
4: elektrische Maschine
6: Kupplungsanordnung
7: Radsatzanordnung
8: Differenzial
9: Vorderachse
10: Hinterachse
12: Steuerungseinrichtung
14: Hybrid-Antriebsstrang
22: Zahnrad
24: erste Getriebeeingangswelle
26: zweite Getriebeeingangswelle
28: Festrad dritte Gangstufe
30: Festrad vierte Gangstufe
32: Festrad zweite Gangstufe
34: Vorgelegewelle
36: Losrad
38: Losrad
40: Losrad
42: Abtriebsrad
46: Zahnrad
K0: Trennkupplung
K1: Kupplung
K2: Kupplung
A: Schaltkupplung
B: Schaltkupplung
C: Schaltkupplung
W: Koppelschaltelement
T1: Teilgetriebe
T2: Teilgetriebe
P: Parksperrenrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016210713 A1 [0002]

Claims

Getriebeanordnung (3) mit zwei jeweils eine Kupplungseinrichtung (K1, K2) aufweisenden Teilgetrieben (T1, T2) und genau drei Radsätzen (R1, R2, R3), die jeweils ein Losrad (36, 38, 40) und ein damit in Eingriff stehendes Festrad (28, 30, 32) aufweisen, wobei ein erster Radsatz (R1) eine erste Übersetzung, ein zweiter Radsatz (R2) eine zweite Übersetzung und ein dritter Radsatz (R3) eine dritte Übersetzung aufweist, wobei die Radsätze (R1, R2, R3) in drei Radsatzebenen angeordnet sind und wobei der erste und der dritte Radsatz (R3) einem der Teilgetriebe (T1, T2) und der zweite Radsatz (R2) dem anderen Teilgetriebe (T1, T2) zugeordnet sind oder der zweite Radsatz (R2) und der dritte Radsatz (R3) einem der Teilgetriebe (T1, T2) und der erste Radsatz (R1) dem anderen Teilgetriebe (T1, T2) zugeordnet sind, wobei die Getriebeanordnung (3) eine elektrische Maschine (4) aufweist, die in Axialrichtung zwischen einer Trennkupplung (K0) und den beiden Kupplungseinrichtungen (K1, K2) der beiden Teilgetriebe (T1, T2) angebunden ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Losrad (40) des zweiten Radsatzes (R2) mit einem Losrad (38) eines der beiden anderen Radsätze (R1, R3) mittels eines Koppelschaltelementes (W) drehfest verbindbar ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (3) eine einzige Vorgelegewelle (34) aufweist, wobei das Losrad (40) des zweiten Radsatzes (R2) und wenigstens ein weiteres Losrad (36, 38) auf einer Vorgelegewelle (34) angeordnet sind.
Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (4) koaxial oder achsparallel zu einer die Trennkupplung (K0) mit einer der beiden Kupplungseinrichtungen (K1, K2) der Teilgetriebe (T1, T2) verbindenden Verbindungswelle (23) angeordnet ist.
Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Radsatz (R3) in Axialrichtung zwischen dem ersten Radsatz (R1) und dem zweiten Radsatz (R2) angeordnet ist, wobei der erste Radsatz (R1) vor dem dritten Radsatz (R3) und der zweite Radsatz (R2) nach dem dritten Radsatz (R3) oder der zweite Radsatz (R2) vor dem dritten Radsatz (R3) und der erste Radsatz (R1) nach dem dritten Radsatz (R3) angeordnet ist.
Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Schaltkupplungen (A, B, C, W) einer Doppelschalteinrichtung zugeordnet sind, insbesondere eine eine zweite Gangstufe (G2) realisierende Schaltkupplung (A) und eine eine vierte Gangstufe (G4) realisierende Schaltkupplung (C) und/oder eine einen Windungsgang (G1) realisierende Schaltkupplung (W) und eine eine dritte Gangstufe (G3) realisierende Schaltkupplung (B).
Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgelegewelle (34) mittels eines Abtriebselements (42) mit einer Vorderachse (9) eines Kraftfahrzeugs (1) koppelbar oder gekoppelt ist.
Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossenem Koppelschaltelement (W) ein erster Vorwärtsgang (V1) für einen Vorwärts-Fahrbetrieb realisiert ist.
Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem geöffneten Koppelschaltelement (W) dem Losrad (40) des zweiten Radsatzes (R2) ein dritter Vorwärtsgang (V3) zugeordnet ist.
Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Getriebeeingangswelle (24) ein einziges Gangfestrad (28) angeordnet ist und/oder dass auf der zweiten Getriebeeingangswelle (26) genau zwei Festräder (30, 32), insbesondere Gang-Festräder, angeordnet sind.
Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (3) genau vier Vorwärtsgangstufen (V1, V2, V3, V4) aufweist und/oder dass genau eine Vorwärtsgangstufe (V1, V4) als Windungsgang ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug (1) mit einer Getriebeanordnung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche.